Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

Ч А С Т Ь 2. СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 6.22. Пример иерархии обобщенных специальностей

Рис. 6.23. Концептуальная модель квалификации

192

Г л а в а 6. Единая образовательная информационная среда технического университета

Рис. 6.24. Примеры квалификаций

Рис. 6.25. Концептуальная модель сущности Образование

193

Ч А С Т Ь 2. СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Внешнее образование — образование, которое получил студент до поступления в ВУЗ. Внешнее образование ассоциировано с АЕ (учреждение, где учился студент).

Получаемое образование — образование, получаемое студентом в вузе. Получаемое образование ассоциировано с административной единицей вуз. Получаемое образование связано также с профилем образования.

Вид образования и Иностранный язык — общие для обоих видов образований свойства.

6.2. Общие принципы построения единой образовательной информационной среды технического вуза

6.2.1. Цели создания системы

Основой современной образовательной системы является высококачественная и высокотехнологичная информационно-образовательная среда.

Цели создания единой образовательной информационной среды можно сформулировать следующим образом:

•обеспечение максимальных возможностей индивидуализации «образовательных траекторий» потребителей услуг различных уровней и форм обучения, включая дистанционное, при соблюдении всех требований к качеству обучения

всоответствии с государственными образовательными стандартами;

•повышение эффективности и качества обучения по многим дисциплинам

за счет методически обоснованного применения информационных технологий

вучебном процессе;

•повышение эффективности комплексного управления учебным процессом

врамках университета, а также эффективности использования кадровых и материальных ресурсов;

•обеспечение возможности комплексного взаимодействия технического университета со школами, лицеями, техникумами, другими вузами, академическими институтами и отраслевыми предприятиями, зарубежными научными и учебными центрами, отдельными лицами, заинтересованными в получении образовательных услуг.

6.2.2. Компоненты системы

На рис. 6.26 изображена общая структура ЕОИС, на которой представлены ее основные компоненты. Участники образовательного процесса (обучаемые, обучающие и организаторы) взаимодействуют через единую информационную инфраструктуру университета, базирующуюся на локальной информационно-вычисли- тельной сети, имеющей высокоскоростной выход в Интернет.

Единая образовательная информационная среда состоит из тесно взаимодействующих компонентов:

программно-технических средств вычислительной, организационной техники, средств телекоммуникаций (компьютерных классов, кластерных систем, информа-

194

Г л а в а 6. Единая образовательная информационная среда технического университета

Рис. 6.26. Общая структура ЕОИС

ционно-вычислительных сетей, имеющих выход в глобальные сети, мультимедийное и сетевое оборудование), лицензионного системного и сетевого программного обеспечения;

программно-информационных средств поддержки информационной инфраструктуры, включающих системы корпоративной электронной почты, информационные порталы, информационные системы организации учебного процесса, распределенные специализированные базы данных;

средства поддержки учебного процесса, а именно, программные средства (ПС) учебного назначения, автоматизированных библиотечных систем (АБС) с электронным каталогом, базы данных (БД) учебного назначения, автоматизированные лабораторные практикумы (АЛП) с дистанционным доступом, учебно-методиче- ские комплексы (УМК) дистанционного назначения, средства сетевого тестирования и контроля (СТК) качества обучения и др.

195

ЧА С Т Ь 2. СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

6.2.3.Функциональность

Основу ЕОИС составляет развивающаяся корпоративная информационновычислительная сеть университета, имеющая высокоскоростной выход в глобальные сети (Интернет). Для обеспечения функционирования единой информационной образовательной среды должны быть также разработаны специализированные программно-технические комплексы поддержки информационной инфраструктуры университета как компоненты распределенной иерархической системы.

В их состав входят:

•интегрированная распределенная информационная система обеспечения образовательного процесса;

•общеуниверситетская система корпоративной электронной почты;

•система интерактивного взаимодействия участников образовательного процесса на основе Интернет/ Интранет портальной технологии.

Принципиальным при реализации инфраструктуры является то, что всем корреспондентам должен быть обеспечен удовлетворительный доступ к общим информационным ресурсам с использованием индивидуальных (на рабочем месте и дома) и общедоступных (в общеуниверситетских и кафедральных классах, классах ПЭВМ в общежитиях, Интернет-киосках и т.п.) рабочих мест. Кроме того, необходимо наличие общедоступной адресной книги системы электронной почты [в адресной книге ОСЭП МЭИ (ТУ) зарегистрировано 15 тыс. пользователей], обеспечивающей как личностное, так и обезличенное общение, а также, средств интерактивного взаимодействия с помощью Интернет/Интранет приложений [в МЭИ (ТУ) это комплекс информационных порталов и web-сайтов]. Важнейшую роль в организации единой информационной среды играет интегрированная распределенная информационная система обеспечения учебного процесса, на основе которой в ходе реализации бизнес-процессов создаются и хранятся основные информационные объекты. Данные о структуре учебного заведения, персоналиях, учебная и распорядительная документация, методическое обеспечение учебных курсов и т.п. доступны как в «клиент-серверной» системе, так и через Интернет/Интранет приложения. Телекоммуникационные средства, развиваются высокими темпами, поэтому формирование единой образовательной информационной среды высших учебных заведений, не должно сдерживаться техническими условиями [в ИВС МЭИ (ТУ) в настоящее время объединено 2000 ПЭВМ, так как многие студенты имеют дома компьютеры, подключенные к Интернет].

Информационным, содержательным наполнением единой образовательной информационной среды являются средства поддержки учебного процесса, электронные библиотечные ресурсы. Центральным звеном таких учебных компьютерных средств должны стать автоматизированные учебно-методические комплексы.

Основное наполнение ЕОИС — это интерактивные средства поддержки учебного процесса, с помощью которых организуется обучение. Прежде всего, это программные средства учебного назначения (компьютерные учебники, тренажеры, справочники, средства контроля качества усвоения учебного материала и др.). При организации обучения, особенно по инженерным специальностям, необходимой компонентой является лабораторный практикум. На базе современных технологий в МЭИ (ТУ) разработаны автоматизированные лабораторные практикумы с удаленным доступом по компьютерным сетям. Новые возможности для участников образовательного процесса предоставляются при реализации удаленного доступа

196

Г л а в а 6. Единая образовательная информационная среда технического университета

к электронным фондам библиотеки. Необходимо отметить, что реальное использование интерактивных средств поддержки учебного процесса определяется не степенью удаленности обучаемых и обучающих, а методологическим обоснованием организации конкретного учебного курса.

Важным направлением развития и наполнения ЕОИС вуза является подготовка преподавательских кадров. Для этой цели используется Факультет повышения квалификации преподавателей университета, на котором разработаны программа и методическое пособие для проведения занятий с преподавателями по ЕОИС, (см. Приложение 6.1).

6.3. Информационно-вычислительная сеть МЭИ (ТУ)

Структура сети. Информационно-вычислительная сеть (ИВС) МЭИ (ТУ) расположена на территории девяти отдельных зданий института, расстояние между которыми составляет 1,5 км. Структура сети (рис. 6.27) состоит из компонентов:

•межкорпусной волоконно-оптической магистрали Single-Mode;

•корпусных магистралей, соединяющих опорные коммутаторы;

Рис. 6.27. Схема опорной сети МЭИ (ТУ)

197

ЧА С Т Ь 2. СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

•сегментов корпусов общего назначения, к которым подключаются ПК малых сетей подразделений;

•изолированных маршрутизаторами сегментов крупных локальных вычислительных сетей (ЛВС) кафедр и подразделений;

•выделенная серверная подсеть в машинном зале ИВЦ МЭИ (ТУ). Особенностью ИВС МЭИ является горизонтальная прокладка кабельных трасс

большой протяженности, что обусловлено планировкой корпусов института. Обслуживание таких трасс более трудоемко по сравнению с вертикальными структурами, равными кабельным системам (СК).

В качестве магистрального оборудования применяются управляемые коммутаторы Cisco и Compex, однако их количество недостаточно для обеспечения удаленной диагностики оборудования конечных пользователей.

ЛВС подразделений подключаются через маршрутизаторы, в качестве которых используются либо персональные компьютеры, работающие под управлением операционных систем MS Windows 2000 или Linux, либо специализированные недорогие маршрутизаторы производства Compex/D-link/SMC. В общем сегменте ИВС МЭИ разрешено использование исключительно протокола TCP/IP. За маршрутизаторами внутри ЛВС подразделений ограничений на применяемые протоколы нет. Выход в Интернет реализован через единственный канал пропускной способностью 10 Мбит/с, однако существует возможность увеличить пропускную способность до 155 Мбит/с без переделки линии связи.

Внутри ИВС МЭИ(ТУ) используется смешанное адресное пространство, состоящее из маршрутизируемых и немаршрутизируемых адресов. Доступ в Интернет для немаршрутизируемых адресов осуществляется посредством централизованного массива прокси-серверов или прокси-серверов подразделений, имеющих на внешнем интерфейсе маршрутизируемый адрес.

Объемно-временные характеристики и пропускная способность. Информа- ционно-вычислительная сеть МЭИ(ТУ) содержит:

•40 серверов общеинститутского назначения;

•2000 подключенных ПК, включая ПК учебных классов и кафедр;

•150 единиц централизованно сопровождаемого активного сетевого оборудования.

Кабельная система имеет протяженность более 100 км. Приблизительно 70 % подключений осуществлены на скорости 100 Мбит/с и постепенно идет переход на гигабитные линии связи между опорными коммутаторами.

Ежедневный объем Интернет-трафика составляет около 65—70 Гб, а в выходные снижения до 30—35 Гб.

Организационные принципы работы и управления сетью. Централизованное обслуживание ИВС осуществляется в настоящее время специалистами ИВЦ МЭИ(ТУ) с привлечением администраторов корпусов из подразделений института. Абоненты сети обязаны соблюдать Устав сети, регламентирующий цели использования ИВС и определяющий границы полномочий участвующих в эксплуатации сети субъектов.

Официальную информацию об ИВС МЭИ можно получить на сайте http://Network.mpei.ac.ru. Поддержка пользователей осуществляется через Диспетчерскую ИВС, которая принимает заявки и осуществляет координацию действий администраторов корпусов, информационных систем и группы технической поддержки пользователей. Конфликтные ситуации разрешаются обычно на уровне администраторов корпусов, администратора ИВС или руководителя отдела системных и сетевых технологий ИВЦ МЭИ(ТУ).

198

Г л а в а 6. Единая образовательная информационная среда технического университета

Управление доступом. Подключение ПК подразделений к общим сетям корпусов осуществляется после подачи заявки в Диспетчерскую ИВС. В случае наличия выделенных подсетей подразделений, подключение нового ПК осуществляется администратором подразделения и не контролируется диспетчерской.

Эксплуатируемое сетевое оборудование не способно решить задачу блокировки несанкционированных подключений, поэтому возможно возникновение паразитных сетей параллельно ИВС МЭИ. В этом случае к нарушителям применяются меры административно-дисциплинарного характера в соответствии с Уставом сети и распоряжениями ректора МЭИ(ТУ). IP-адреса выделяются либо статически, либо динамически при помощи сервера DHCP с привязкой к сетевым адаптерам, что частично снижает вероятность возникновения ситуации, описанной выше.

Аутентификация и авторизация. В ИВС МЭИ реализована централизованная аутентификация на базе доменов Windows 2000. Всем сотрудникам и студентам института заведены учетные записи, которые могут быть использованы для аутентификации на подключенных к сети ПК и использованы для разграничения доступа к ресурсам института. При этом большая часть пользователей использует локальную аутентификацию на рабочих местах подразделений. Доступ к большей части общеинститутских ресурсов разграничивается при помощи механизма групп безопасности и сопровождается специалистами ИВЦ.

Обеспечение информационной безопасности. Учитывая специфику ИВС МЭИ (ТУ) как сети учебного заведения, следует отметить, что по сравнению с классической корпоративной сетью, значительная доля угроз информационной безопасности исходит из Интернет, а от ПК учебных классов, неконтролируемых ПК подразделений, где часто работают студенты или знакомые сотрудников и т.д.

Среди типичных проблем ИВС МЭИ — это атаки типа Denial of Service, реализуемые, в основном, сетевыми вирусами и направленные на сеть корпуса в целом, а также попытки получения студентами административных полномочий на ПК и серверах подразделений. За 10 лет эксплуатации отмечено лишь 3 случая взлома централизованно обслуживаемых серверов ИВС, причем все они были осуществлены до 2000 г.

Для обеспечения комплексной безопасности при обработке информации в ИВС МЭИ(ТУ) применяются механизмы:

•централизованный межсетевой экран на центральном маршрутизаторе;

•централизованная система обнаружения вторжений;

•централизованная антивирусная проверка входящей и исходящей Интернетпочты на центральном маршрутизаторе;

•централизованный антивирус;

•централизованная система распространения обновлений операционных систем на сопровождаемые ИВЦ ПК служб института;

•средства мониторинга сетевого трафика на предмет подозрительной активности;

•разграничение доступа к информационным ресурсам делопроизводства вуза.

Учитывая самостоятельность кафедр и подразделений в выборе программных средств и организации обслуживания ПК, можно отметить, что в 2001—2004 гг. до 90 % сбоев сетей корпусов были обусловлены заражением ПК кафедр вирусами, троянами или установкой сотрудниками или студентами кафедр программного обеспечения хакерской направленности.

199

ЧА С Т Ь 2. СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

6.4.Компоненты единой образовательной информационной среды технического вуза

Общеуниверситетская система электронной почты (ОСЭП). Решаемые задачи

ОСЭП — это корпоративная система, предназначенная для обеспечения информационного обмена между преподавателями, сотрудниками, студентами и аспирантами университета. Таким образом, ОСЭП позволяет организовать единое информационное сообщество университета. То, что ОСЭП является корпоративной системой, определяет состав функций, предоставляемых абонентам. В частности, в состав ОСЭП включены такие функции, как единая адресная книга университета, мощная поисковая система, возможность отправки писем через web-страницы, предоставление сведений об административных единицах и сотрудниках университета, наличие общих папок. ОСЭП может использоваться для рассылки объявлений и официальной информации учебного и научного управлений сотрудникам, студентам и аспирантам вуза. С помощью ОСЭП может осуществляться общение между преподавателями и студентами. ОСЭП позволяет рассылать служебную информацию уполномоченным сотрудникам подразделений и вести официальную переписку между сотрудниками и подразделениями вуза.

Преимущества ОСЭП. В отличие от других бесплатных почтовых систем, ОСЭП обеспечивает своим абонентам единое информационное пространство.

Преподаватели, сотрудники, студенты и аспиранты университета могут общаться посредством электронной почты. ОСЭП предоставляет доступ к единой адресной книге, представляющей собой структурированный справочник абонентов. С помощью единой адресной книги абонент ОСЭП может отправить сообщение другому абоненту, даже не располагая почтовым адресом последнего. Такая функциональность системы дает пользователям возможности для обмена сообщениями, минуя личное знакомство. За счет возможности настройки форвардинга можно переназначить рассылку почты на другой почтовый ящик бóльшего размера или более предпочтительный для вас по какой-либо причине, например с более «благозвучным» именем. Результатом использования ОСЭП сотрудниками, студентами и аспирантами МЭИ (ТУ) является также формирование реальной адресной книги. Если у абонента настроен форвардинг на его «любимый» почтовый ящик в другой почтовой системе, то, пользуясь адресной книгой ОСЭП, ему можно отправлять письма, будучи уверенным, что они найдут своего адресата. ОСЭП гарантирует, что письмо, посланное по предоставленному пользователю адресу, обязательно будет доставлено. При настройке форвардинга вся ответственность за доставку почты ложится на пользователя и его провайдера.

Кроме того, ОСЭП поддерживает официальные и общие списки рассылки для подразделений, кафедр и студенческих групп университета. Используя официальные списки рассылки, можно послать сообщение только уполномоченным сотрудникам подразделения или кафедры. Общие списки рассылки позволяют разослать сообщение всем студентам группы и сотрудникам подразделения или кафедры. Это, во-первых, дает возможность не только личного, но и функционального общения, например учебного управления с деканатами факультетов, деканат факультета с кафедрами, лектора со студентами и т.д.). Во-вторых, предоставляет широкие возможности внедрения безбумажных технологий делопроизводства.

200

Г л а в а 6. Единая образовательная информационная среда технического университета

С помощью ОСЭП можно организовать:

•общий документооборот университета;

•регламентные рассылки, например ректората, учебного или научного управлений и т.п.);

•рассылки по подписке, например новые поступления в библиотеку, вакансии рабочих мест университета и других организаций и т.п.).

Таким образом, ОСЭП осуществляет поддержку основной деятельности университета. ОСЭП — это часть распределенной информационной системы управления вузом, в состав которой входят такие необходимые системы как «Кадры», «Студент» и «Аспирант». Это позволяет поддерживать актуальность информации, предоставляемой ОСЭП.

Предоставление информации и возможности отправки сообщений через webстаницы позволяет использовать ОСЭП на любом компьютере, оснащенном доступом в Интернет, в не зависимости от наличия на нем установленных почтовых клиентов. Находясь в любой точке мира, пользователь может зайти в Интернет-кафе и отправить свои сообщения.

Руководство пользователя по работе с ОСЭП приведено в Приложении 6.2.

Программный комплекс «Интернет-портал МЭИ (ТУ)». Основное свойство портала — предоставление единой web-точки доступа к интегрированной информации многих хранилищ, приложений, процессов, функций и потоков контента (внутренних и внешних web-ресурсов), существующих и множащихся в корпоративном окружении.

Другим важным свойством является персонализуемость. Поскольку портал предоставляет каждому сотруднику единую точку доступа ко «всему сущему» в корпорации (и через эту точку доступа можно найти любую корпоративную информацию), то портальный интерфейс должен обеспечивать возможность себя настроить под нужды конкретного сотрудника.

Интернет-портал предоставляет возможность публикации на web структурированной (через ИС, web-интерфейс) и неструктурированной (с помощью отлаженной процедуры включения в проект новых web-страниц) информации. Можно выделить следующие преимущества при использовании программного комплекса:

•общий информационный ресурс университета, а именно представительство

вмировом сообществе, средства управления и информационного обеспечения вузом, единая точка доступа к консолидированной информации. Под эгидой портала могут быть собраны (сделаны доступными через портал) разнообразные электронные ресурсы университета;

•интеграция с общеуниверситетской почтовой системой (необходимо отметить, что оперативные web-службы никогда не заменят электронную почту, так как e-mail реализует другую модель доступа к информации, но тоже необходимую);

•механизм рубрикации информации, основанный на организационной структуре вуза;

•возможность децентрализованного ввода расширенной информации (для людей и подразделений, самими людьми и представителями подразделений) в портальную БД через web-интерфейс.

Интегрированная распределенная информационная система обеспечения учебного процесса (ИРИС ООП). ИРИС ООП предназначена для информацион-

201