Инструментарий совершенствования системы дистанционного образования тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Инструментарий совершенствования системы дистанционного образования"

На правах рукописи

Шахзадеян Арам Мигранович

Инструментарий совершенствования системы дистанционного образования

¡' 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

!

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва-2006

Диссертация выполнена на кафедре «Открытых информационных систем»' в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пятибратов Александр Петрович.

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Божко Владимир Петрович;

кандидат экономических наук Давлетчин Вадим Рафаэлевич.

Ведущая организация: Государственный университет

управления (г. Москва).

Защита диссертации состоится 16 февраля 2006 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.151.01 в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики (МЭСИ) по адресу: 191501, г. Москва, ул. Нежинская, д.7.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ). Автореферат разослан «£> О/__2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^ л

кандидат экономических наук, доцент —в.П. Грибанов

А. А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Знания в современном обществе быстро «устаревают», современным специалистам необходимо непрерывно повышать свою квалификацию. При этом повышение квалификации и переподготовка кадров в большинстве случаев должна проводиться без отрыва от производственной деятельности. Это становится возможным только с использованием технологий дистанционного образования (ДО).

Система дистанционного образования (СДО) способна в полной мере удовлетворить сегодняшние запросы конкретного студента с учетом его профессиональных устремлений, индивидуальности и требований работодателя в условиях глобального информационного пространства, так как СДО - это комплекс образовательных услуг, предоставляемых обучающимся с помощью специализированной информационно-образовательной среды на базе Интернет-технологий обмена учебной информацией на расстоянии.

В настоящее время проектирование СДО выполняется не на основе строгих математических предпосылок, реализация которых приводит к оптимальному решению, а на базе практического опыта разработчиков, что часто приводит не только к неоптимальным, но даже к нерациональным решениям. В связи с этим возникает необходимость совершенствовать структуру СДО и процессы ее создания. В этой связи актуальными становятся проблемы разработки методико-математической теории по совершенствованию СДО, на базе которой можно было бы создать рабочие методики, алгоритмы, оптимизационные математические модели, для тех, кто переходит с традиционной формы к дистанционной и кто модернизирует существующую СДО.

Вопросами оценки эффективности СДО, оптимизации структур и процессов функционирования таких систем занимались Пятибратов А.П., Масуд И.А. и др., однако в их работах не до конца решены вопросы разработки полных систем показателей эффективности функционирования СДО и ее подсистем, адаптации

человеко-машинных систем к решению задач по совершенствованию систем дистанционного образования.

Целью диссертационной работы является разработка методико-алгоритмического аппарата совершенствования СДО для выработки рекомендаций по формированию рациональной структуры и процессов функционирования системы дистанционного образования вуза.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:

анализ особенностей организации и реализации дистанционного образования с применением современных информационных технологий в вузах России и формированием типовой структуры СДО;

разработка концептуальных положений и методики оценки эффективности и совершенствования СДО вуза;

разработка системы показателей для оценки эффективности СДО вуза и алгоритмов определения их значений;

адаптация матрично-табличного метода для совершенствования системы дистанционного образования вуза;

апробация предложенного аппарата на примере оценки эффективности функционирования комплексной системы обеспечения безопасности (КСОБ) распределенной локальной компьютерной сети (РЛКС) как подсистемы СДО вуза;

анализ эффективности функционирования КСОБ локальной сети вуза и выработки методических рекомендаций по их применению при проектировании СДО вуза.

Объект исследования. Объектом исследования является система дистанционного образования вуза.

Предметом исследования выступают параметры, процессы и показатели эффективности системы дистанционного образования.

Теоретическая и методическая основа исследования. Теоретическую основу диссертационного исследования составляют основополагающие

положения экономической теории, системного анализа, педагогики, теории оптимизации и теории проектирования информационных систем. Источниками исследования явились научные школы и труды отечественных и зарубежных ученых (Андреев A.A., Олифер В.Г., Пятибратов А.П., Тихомиров В.П., Фокин Ю.Г. и др.). Использован матрично-табличный метод формирования оптимальной системы эргономического обеспечения человеко-машинных комплексов (автор А.П. Пятибратов).

Научная новизна. Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методико-алгоритмического аппарата для формирования рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования СДО вуза.

На защиту выносится следующие положения и результаты работы, содержащие элементы научной новизны:

концептуальные положения и методика оценки эффективности и совершенствования системы дистанционного образования вуза;

система интегральных и частных показателей целевой, образовательной и экономической эффективности функционирования СДО вуза и алгоритмы определения их значений;

адаптированный матрично-табличный метод выработки рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования СДО вуза;

результаты экспериментального исследования - анализа эффективности функционирования подсистемы СДО - КСОБ распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала МЭСИ.

Отмеченные результаты соответствуют пунктам 1.1, 1.2, 2.5 «Паспорта специальности 08.00.13».

Теоретическая и практическая значимость. Основные положения работы представляют собой определенный вклад в теорию формирования рациональных структур человеко-машинных систем и оптимизацию процессов функционирования этих систем.

Выводы и результаты исследования ориентировали на использование в вузах, колледжах и других образовательных учреждениях и дают возможность проводить анализ и оценку процессов и результатов функционирования своих систем дистанционного образования и совершенствовать СДО.

Самостоятельное практическое значение имеют методика и алгоритмы оценки эффективности комплексной системы обеспечения безопасности, обеспечивающие определить соответствие системы ее назначению.

Материалы по оценке эффективности СДО с помощью показателей образовательной эффективности, учитывающих повышение качества обучения и увеличение объемов подготовки специалистов, могут быть использованы в учебном процессе вузов при подготовке бакалавров, специалистов и магистров любой специальности.

Апробация и внедрения результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Ереван, май, 2005 г.).

Основные результаты нашли практическое применение в Ереванском филиале МЭСИ при проектировании и создании распределенной локальной компьютерной сети филиала.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти работах общим объемом 2,1 пл.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из ведения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 3 графика, 4 таблицы, 3 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются концептуальные положения и методические основы совершенствования СДО.

Создание методико-алгоритмического аппарата (МАА) оценки и совершенствования СДО обусловливается следующими факторами:

- практической возможностью самостоятельной количественной оценки целевого и экономического эффектов, получаемых за счет СДО;

- возможностью и целесообразностью поэтапного решения общей задачи совершенствования СДО, при котором на некоторых этапах, обладающих свойством информативной преемственности, используются существующие методы и способы решения отдельных частных задач;

- практической возможностью описывать СДО как с помощью параметров различных средств, составляющих эту систему, так и с помощью результатов ее внедрения.

Исследование эффективности функционирования СДО включает решение как прямой, так и обратной задачи.

Суть решения прямой задачи состоит в комплексной оценке эффективности СДО заданной структуры с известными параметрами и алгоритмами функционирования при выполнении заданных функций в определенных условиях эксплуатации. Обратная задача - задача оптимизации с целью разработки рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования системы по выбранным критериям целевой и экономической эффективности.

Решение обратной задачи неизмеримо сложнее по сравнению с решением прямой задачи, тем более, что обратная задача включает в качестве составной части прямую.

Исследование эффективности СДО связано с необходимостью:

выбора и обоснования ее показателей эффективности, в том числе общих и частных показателей экономической эффективности;

разработки методов и алгоритмов, обеспечивающих определение

конкретных значений этих показателей, т.е. решение прямой задачи исследования эффективности системы;

разработки методов и алгоритмов оптимизации СДО по заданным критериям, т.е. решения обратной задачи исследования ее эффективности с целью формирования рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования СДО.

В общей постановке задача оптимизации СДО может быть сформулирована следующим образом: на вход системы поступает сигнал X, представляющий собой полезную информацию, и помехи, причем известны вероятностные характеристики помех и сигнала X в целом; известно назначение системы и определены показатели ее целевой эффективности из множества Щ„ а также показатели технико-экономической эффективности из множества Щ, то есть известны характеристики требуемого выходного сигнала Ут\ задан критерий оптимальности системы; сформулированы ограничения, обеспечивающие физическую осуществимость оптимальной СДО. Необходимо определить такой оператор А0 оптимальной СДО, который являлся бы наилучшим в пределах данного критерия оптимальности для реализации приближения реального выходного сигнала У к требуемому Ут.

Концептуальные положения оценки эффективности СДО вуза включают в себя следующие основные положения:

СДО вуза включает в себя ряд подсистем: взаимодействия профессорско-преподавательского состава (ППС) и студентов, учебно-методического обеспечения (УМО), технического и технологического обеспечения СДО, управления.

Эффективность функционирования СДО это - способность системы достигать поставленную цель в заданных условиях и с определенным качеством.

Для оценки эффективности функционирования СДО необходимо показать и подтвердить наличие положительного целевого и экономического эффектов, обусловленных функционированием СДО и определить основные источники этих

эффектов.

При переходе к СДО в вузах возможны следующие варианты оценки ее эффективности:

- оценка эффективности вновь созданной СДО, при этом базой сравнения служит система с традиционной формой обучения;

- оценка эффективности внедрения новой техники и технологий (НТТ) с целью совершенствования уже функционирующей СДО.

В дистанционной форме обучения образовательный эффект - это эффект, получаемый в результате реализации главных задач, которые преследуются при создании, внедрении и совершенствовании СДО, ими являются: повышение качества, увеличение объемов и сокращение сроков подготовки специалистов.

Понятие «образовательная эффективность СДО вуза» может иметь две трактовки:

Первое - это отношение суммарных (единовременных и текущих) затрат, обусловивших получение образовательного эффекта, к самому этому эффекту;

Второе - это отношение образовательного эффекта за счет СДО вуза к единовременным затратам (капитальным вложениям), обусловившим его получение.

Для полной оценки образовательной эффективности СДО вуза необходимо использовать обе трактовки этого понятия.

Основные операции методики оценки эффективности СДО вуза:

Определение целей исследования эффективности функционирования СДО или внедрения НТТ и требований по его оперативности, точности, трудоемкости.

Анализ структуры и характеристик исследуемой системы.

Оценка эффективности СДО по отдельным функциональным частям с последующим формированием интегральных оценок.

Выбор базового варианта для всей СДО и для ее подсистем.

Выбор системы показателей для оценки целевой, образовательной и экономической эффективности функционирования СДО и ее подсистем и разработка алгоритмов для определения значений этих показателей.

Определение перечня параметров и факторов, в наибольшей степени влияющих на эффективность функционирования СДО и ее подсистем.

Расчет показателей эффективности функционирования СДО или внедрения НТТ с учетом деления их на группы и на автономно исследуемые подсистемы с необходимостью определения перечня и конкретных значений исходных данных.

Анализ методов моделирования процессов функционирования сложных систем с целью выбора наиболее приемлемого для исследования заданной системы.

Разработка математической модели процессов функционирования исследуемой системы с целью определения показателей эффективности.

Экспериментальное исследование на ЭВМ математической модели процессов функционирования СДО и ее подсистем.

Выбор наилучшего варианта структуры исследуемой системы и ее подсистем с обеспечением получения приемлемых значений показателей эффективности.

Разработка рекомендаций по совершенствованию исследуемой системы.

Концептуальные положения совершенствования СДО вуза, производимой на этапе решения обратной задачи, можно сформулировать следующим образом:

1. Работа по совершенствованию имеет место на всех этапах жизненного цикла системы. Цели и конкретное содержание работы по совершенствованию зависят от того, на какой стадии ее жизненного цикла она производится.

2. На всех этапах процесса совершенствования не преследуется цель создания строго оптимального варианта, а лишь такого варианта СДО, при котором его показатели целевой или экономической эффективности отличались бы от строго оптимальных не более чем на заданную величину.

3. СДО вуза представляет собой объект сложной структуры, состоящий из целого рядя подсистем, и поэтому процесс совершенствования функционирования СДО целесообразно проводить по подсистемам.

4. Задача формирования рекомендаций по совершенствованию СДО вуза решается на основе большого набора возможных вариантов структур различных

по своей природе и эффективности, в связи с чем целесообразно разбить ее на две подзадачи: а) задачу структурной оптимизации, в процессе решения которой выбираются наилучшие варианты структур, и б) задачу оптимизации параметров функционирования СДО вуза на основе подмножества предпочтительных вариантов структур, полученных в результате решения первой задачи.

При решении задачи совершенствования СДО вуза в основу расчетов положен субоптимальный метод, т.е. строится система, максимально удовлетворяющая заранее заданным требованиям.

Во второй главе рассматривается система показателей оценки эффективности СДО и алгоритмы определения их значений.

Показатели эффективности СДО и ее подсистем можно разделить на следующие группы:

- показатели целевой эффективности (ПЦЭ) - интегральные и частные: ПЦЭ функционирования системы взаимодействия профессорско-преподавательского состава (1111С) и студентов, ПЦЭ функционирования системы технического и технологического обеспечения, ПЦЭ функционирования системы УМО, ПЦЭ системы управления (СУ) вузом.

- показатели образовательной эффективности (ПОЭ);

- показатели экономической эффективности (ПЭЭ) - интегральные и частные:

- интегральные показатели, определяющиеся с учетом всех затрат на создание и использование системы и всех источников прямой и косвенной экономии. В качестве интегральных показателей предлагаются известные и

апробированные показатели: эг. годовой экономический эффект, получаемый

за счет СДО; эг - среднегодовой экономический эффект, получаемый при

использовании СДО за сравнительно большой период времени; полный

экономический эффект, получаемый за тот же период времени; Ез-коэффициент экономической эффективности капитальных вложений на

т

создание и внедрение СДО; - срок окупаемости этих вложений.

- частные показатели, оценивающие экономическую эффективность системы по одному или нескольким источникам экономии.

Алгоритмы определения показателей образовательной эффективности СДО вуза. Предлагаются две системы показателей: для первой и второй трактовки понятия «образовательная эффективность СДО вуза». Каждая система включает две группы показателей: показатели образовательной эффективности СДО вуза при переходе от традиционной формы обучения к дистанционной и показатели образовательной эффективности внедрения НТТ с целью совершенствования используемой СДО.

Показателями образовательной эффективности СДО вуза для первой трактовки этого понятая являются, например:

П1. Показатели образовательной эффективности при переходе от традиционной формы обучения к дистанционной.

Коэффициент снижения (увеличения) суммарных затрат на повышение качества подготовки специалистов ьй специальности (при неизменном их объеме) в течение определенного периода времени при переходе к СДО (в %):

ъ=юо, (о

причем

/?'

итфл - „I > (¿)

Лтф

р>

ту = • /Т(

Адф

где Я'„ф„, К'аф,„ - суммарные затраты в течение определенного периода времени на подготовку одного и того же количества специалистов ¡-й специальности, но при разном качестве соответственно при традиционной и дистанционной формах образования.

^'тф > ^'дф - качество подготовки специалистов ¡-й специальности в течение того же периода времени при использовании соответственно традиционной и дистанционной форм обучения;

0'тф п,0'дфп «себестоимость» одного балла при подготовке специалистов ¡-й специальности в одинаковых объемах в течение тех же периодов времени соответственно при традиционной и дистанционной формах обучения.

Значение коэффициента так же может быть как положительным, так и отрицательным.

Показателями образовательной эффективности СДО вуза для второй трактовки этого понятия являются, например:

В1. Показатели образовательной эффективности при переходе от традиционной формы обучения к дистанционной

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений данного вуза в определенный период времени на создание и внедрение СДО вуза с целью увеличения объемов подготовки специалистов, повышения качества и сокращения сроков их подготовки:

и/ _ (^тф ~ РдфУУдф ~ Ущф) .

"эс~ р-р-» V*)

где: - объемы подготовки специалистов всех специальностей

данного вуза в течение определенного периода времени при использовании соответственно дистанционной (К^) и традиционной (У„ф ) форм обучения;

Ртф^аф- текущие затраты на подготовку одного специалиста данного вуза в течение определенного периода времени при использовании соответственно традиционной и дистанционной форм обучения (принимаются усредненные значения этих затрат для всех выпускников вуза без дифференциации их по специальностям), причем

(5)

'тф

где: - текущие затраты на подготовку специалистов всех

специальностей в данном вузе в течение определенного периода времени при

использовании соответственно традиционной и дистанционной форм обучения;

К^,Ктф- капитальные вложения на создание и внедрение соответственно СДО и СТО (системы традиционного образования) данного вуза в рассматриваемые периоды времени.

При хорошей организации функционирования СДО будет иметь место неравенство Гтф > главным образом за счет увеличения объемов подготовки специалистов в СДО.

Третья глава «Методико-алгоритаический аппарат формирования рекомендаций по совершенствованию СДО вуза» посвящена выбору методов оптимизации структуры и процессов функционирования СДО и адаптации матрично-табличного метода для совершенствования СДО.

Под инструментарием (т.е. МАА совершенствования СДО) понимаем: концептуальные положения и методику формирования СДО, удовлетворяющие требованиям по эффективности функционирования; систему ПЭ процессов функционирования СДО и алгоритмы определения значения этих показателей; математическую модель процессов функционирования СДО для оценки эффективности системы; типовые функциональные модули (ТФМ) для 4 определения ПЭ; программу для определения ПЭ; формализацию задачи

формирования СДО, удовлетворяющую требованиям по эффективности функционирования.

Под совершенствованием СДО понимаем: решение задачи разработки рекомендаций по повышению эффективности функционирования СДО до такого значения, которое отличается от требуемого на заданную величину.

Для этого необходимо формализовать эту задачу, т.е. разработать МАА формирования СДО, удовлетворяющую заданным требованиям.

Реальные СДО могут состоять из большого количества различных средств и мероприятий, часть из которых поддается непосредственной количественной оценке, а другая - не поддается, и тогда необходимо искать пути для опосредованной количественной оценки. В этом заключается одна из наиболее

серьезных трудностей совершенствования СДО.

Для совершенствования СДО используется матрично-табличный метод (МТМ). Этот метод разработан для формирования оптимальной системы эргономического обеспечения разработки и эксплуатации (СЭО РЭ) человеко-машинных комплексов (ЧМК). Он адаптирован применительно к решению поставленной в диссертационной работе задачи.

В математической постановке задача совершенствования СДО формулируется следующим образом.

Задана целевая функция О (или целевые функции при решении многокритериальных задач), в качестве которой используется один из показателей эффективности системы = определены ограничивающие функции 1/г(у = 1,<0 и ограничения по ним. Известны алгоритмы определения конкретных значений функций ()п иг . Известны условия эксплуатации (использования) СДО. Определен перечень возможных мероприятий С,(' = и г), из которых можно формировать различные варианты структур системы. Для каждого мероприятия С, установлен набор несовместных мероприятий С (У, =1,л,), составляющих полную группу. Необходимо из мероприятий (/ = 1,г;у, =1,и() сформировать такую систему, которая удовлетворяла бы требованиям близости целевой функции О к ее требуемому значению <2Т, а также требованиям по ограничению значений иу(у = Г,</).

Выбор целевой и ограничивающих функций определяется целью исследований при совершенствовании СДО, а также видом решаемой задачи -оптимального распределения ресурсов или минимизации ресурсов.

При разработке и использовании МТМ особое внимание обращается на следующие факторы: необходимость учета требований по точности, оперативности и экономичности решения как задачи в целом, так и отдельных ее компонентов; возможность самостоятельной количественной оценки целевого и экономического эффектов, получаемых за счет СДО; необходимость учета

интегральных эргономических характеристик трудовой деятельности человека-оператора; возможность проведения оценки эффективности СДО либо только по источникам прямой экономии, создаваемым за счет функционирования СДО, либо по источникам прямой и косвенной экономии; обязательность учета типа исследуемой СДО; необходимость учета расходов на обеспечение требуемого качества СДО, обусловленного функционированием СДО; необходимость разделения задачи оптимизации системы на две составляющие: задачу структурной оптимизации и задачу оптимизации отдельных частей системы.

В рамках М'ГМ формируется и используется так называемая матрица оптимизации системы - МОС.

Таблица 1. «Матрицы оптимизации системы»

Варпвнхы струкгур М отряда е ТвЛлшт Та Таблица Тш Тя&ляяя Тобтшят ^эц

События 11РВ (С|кп»ям ПЭ «Октош» Цглсвяя ТУц II Ц#жам я

О! ряшча |11||щг

л.0 = 1- »0 л £ II

НИ дпзчюрш ф^НКЩМ ДНЯ

рипргдглпи шмап

РСС7РСОВ. рестрсю

< = Г7-. < 1 = 1.Ш. 1 = л-ц ш ш ,/ = П7 ЦФ: / = ОФ: IV 9 "эз £ = J = П^ ЦФ: ОФ: гг *> " ц 3 г = Гд

В состав МОС входят (см. табл. 1): Ме- матрица мероприятий (матрица событий с,), в которой размещаются символические изображения этих мероприятий причем ¡ = 1,г,;,=1,п!; Та- таблица количественных значений показателей первичных результатов внедрения мероприятий; таблица

количественных значений показателей эффективности системы IVИ; Тщ - таблица количественных значений целевых и ограничивающих функций для задачи оптимального распределения ресурсов; Тщ- таблица количественных значений целевых и ограничивающих функций для задачи минимизации ресурсов.

Элементы матрицы МОС, размещенные в одной строке, относятся к определенному варианту структуры системы. Эти варианты обозначены через

Аппарат формирования рекомендаций по совершенствованию СДО является, как и следовало ожидать, довольно громоздким.

Поэтому представляется целесообразным и полезным иметь дополнительный указатель по очередности использования алгоритмов, моделей и других математических средств в ходе совершенствования СДО.

В качестве такого указателя предлагается операторская схема разработки рекомендаций по совершенствованию СДО и комментарий к ней. Нумерация операторов схемы соответствует нумерации этапов процесса формирования рекомендаций по совершенствованию СДО.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию эффективности функционирования подсистемы системы дистанционного образования.

Объектом данного исследования является комплексная система обеспечения безопасности распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ). РЛКС является важной подсистемой любой СДО, которая обязательно должна иметь комплексную систему обеспечения безопасности.

Заметим, что КСОБ РЛКС оказывает заметное влияние на выходной эффект деятельности вуза. Здесь прослеживается такая «цепочка» влияния:

• РЛКС напрямую обеспечивает повышение эффективности деятельности вуза, так как за счет сети повышается оперативность управления, сокращается время на доставку сообщений и т.д. Повышение эффективности деятельности вуза за счет РЛКС в конечном счете проявляется в увеличении объема, в повышении качества, в сокращении сроков на решение образовательных задач;

• система защиты сети (особенно если речь идет о модернизированной, более (

совершенной системе) обеспечивает повышение эффективности функционирования РЛКС, что можно оценить количественно с помощью соответствующих показателей (реальность такого повышения очевидна при сравнении базовой и модернизированной КСОБ). Следовательно, КСОБ опосредованно, то есть через РЛКС, положительно влияет на выходной эффект деятельности вуза.

Структура РЛКС Ереванского филиала МЭСИ представлена на рис 1. В ней выделяются основные узлы сети и схема взаимодействия серверов.

Основными составляющими частями распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала МЭСИ являются:

Серверы общего назначения принимают на себя основной натиск угроз безопасности извне, то есть из Интернета.

MS SQL Прометей

Гсриср

Сервер

сдо

M Л-

Firewall Ich |_ Rom«

9 ж -i) » 1- VPN

\ Т / Lîrd Сер.**

SH

RAÍ. Web,

Mail

Cisco Сервер Сервер

5ЭОО

Рис. J. Схема РЛКС Ереванского филиала МЭСИ

Основные серверы: Firewall (Брандмауэр), Прокси сервер, RAS (сервер удаленного доступа), Radius сервер, VPN сервер, Mail сервер, Web сервер, MS SQL сервер, Сервер «Прометей».

2. LAN1 (административная часть сети) - в состав данной условно разделенной части сети входят компьютеры административных работников и руководства филиала.

3. LAN2 (учебная часть сети) - в эту часть сети входят все компьютеры

всех аудиторий филиала, компьютерных классов.

4. ЬА№ (часть сети свободного доступа") - эта часть сети состоит из классов свободного доступа и других помещений (коридорах).

5. (часть сети беспроводного доступа) - в эту часть сети входят любые устройства, поддерживающие технологию \ViFi (КПК, портативный компьютер, мобильные устройства).

КСОБ локальной сети Ереванского филиала МЭСИ имеет три уровня защиты информации.

На первом уровне обеспечивается безопасность от угроз из "внешнего мира", то есть из Интернета.

На втором уровне обеспечивается безопасность от внутренних пользователей РЛКС.

На третьем уровне обеспечивается безопасность от вредительских программ, компьютерных вирусов, поражающие компьютеры локальной сети.

При исследовании эффективности КСОБ локальной сети Ереванского филиала МЭСИ исследовались и классифицировались основные вилы угроз информационной безопасности влияющие на СДО.

Главным интегральным ГТЦЭ, в наибольшей степени определяющим степень соответствия КСОБ (далее «Система») своему назначению, является Рнс -вероятность непреодоления комплексной системы обеспечения безопасности нарушителем. Определение вероятности Рнс осуществляется с учетом тех событий, которые имеют место в процессе функционирования многоуровневой «Системы». Перечень этих событий - это:

• Событие А- непреодоление первого уровня «Системы» нарушителем (его

средствами преодоления защита 1-го уровня КСОБ);

• Событие В- то же применительно ко второму уровню защиты;

• Событие С- то же применительно к третьему уровню защиты и т.д.

Для оценки событий бьшо использовано ряд важных положений теории вероятностей и при определении интегрального вероятностного ПЦЭ Р1Ю

получилось такое соотношение:

Р„с = Р(А)*Р(В/А)*Р(С/ЛВ)*Р(П! АВС)... , (7)

где Р(А) - вероятность события А, т.е. непреодоления нарушителем 1-го уровня систем защиты;

Р(В/А)- условная вероятность события В, вычисленная при условии, что событие А имело место;

Р(С/АВ)- условная вероятность события С, вычисленная при условии, что события А и В имели место и т.д.

Кроме интегрального показателя Рнс, использовались и другие ПЦЭ функционирования КСОБ.

Моделирование процессов функционирования КСОБ с учетом характеристик трудовой деятельности операторов осуществлялась на базе обобщенного структурного метода (ОСМ).

Рис. 2. Обобщенная модель оценки эффективности КСОБ РЛКС Ереванского филиала МЭСИ

Возможность и целесообразность его применения объясняется тем, что используемый в нем аппарат позволяет с общих позиций описывать процессы функционирования эргатических и неэргатических элементов КСОБ различного

типа и назначения. Оценка эффективности КСОБ базируется на исследовании общей функциональной модели этой системы, построенной путем ее компиляции из отдельных типовых элементов (ТФС), разработанных заранее. В каждой ТФС учитывается типовая деятельность человека - оператора (Ч-О) по выполнению определенных операций (ТФМ).

Экспериментальное исследование проводилось для определения показателей эффективности функционирования важной подсистемы СДО -комплексной системы обеспечения безопасности РЛКС Ереванского филиала МЭСИ. Определение показателей эффективности КСОБ является важной частью оценки эффективности и совершенствования СДО.

Основным ПЦЭ при оценке КСОБ РЛКС является:

Рнс - вероятность непреодоления комплексной системы обеспечения безопасности нарушителем.

Для проведения эксперимента были использованы статистические данные, предоставленные руководством и отделом информационных технологий филиала. Статистические данные представляют собой значения всех тех параметров, которые влияют на безопасность всех уровней зашиты. Рассматривалось более 100 параметров прямо или косвенно влияющих на безопасность системы.

С помощью пакета MathCad PLUS проводился расчет и построение графиков зависимостей вероятности непреодоления нарушителем конкретного уровня защиты, от параметров влияющих на этот уровень защиты. Расчеты проводились для всех трех уровней защиты.

На рис. 3 представлена зависимость величины Рнс от вероятности

0,640

Mil

0330 О.МО 0.150 «,»«0 0.970 0.900 О,«90

Рис 3 Зависимость величины Рнс от Р(Л) если Р(В/Л) const и PfC/AB) cortil

непреодоления нарушителем 1-го уровня системы защиты при постоянных значениях Р(В/А) и Р(С/АВ).

Зависимость величины Рнс от вероятности непреодоления нарушителем 2-го уровня системы защиты при постоянных значениях Р(А) и Р(С/АВ)

представлена на рис. 4.

р

1 № о,мо

0.830 «,•20 0.01«

О, «00

«.НО О,<70 0,1(0 (,«0 0.14«

о.аи

PIBA)

<Ш» ».»40 0,(1« 0.060 0.070 О.»«« 0,910

Рис 4. Зависимость величины Р„с отР(В/А) если P(A)=constu P(C/AB)-const Зависимость величины Рнс от вероятности непреодоления нарушителем 3-го уровня системы защиты при постоянных значениях Р(А) и Р(В/А) представлена на рис. 5.

0.040 ""

1.93« 0,020 •.И 0 0,000 0.890 0.0*0 0,070 0.000 0.050 0,040 0.030

Г"

Р(Г'АВ)

МЗО 034« 0,950 0,tte 0,070 0,900 «,*»«

Рис 5 Зависимость величины Рнс от Р(С/АВ) если P(A)=const и P(B/A)=const

Как видно из графиков, при увеличении вероятности непреодоления любого из 3-х уровней защиты сверх 0,987 не происходит сколько-нибудь заметного роста величины Рнс.

Следовательно улучшение показателей Р(А), Р(В/А) и Р(С/АВ) путем использования очень дорогих средств защиты на каждом уровне нецелесообразно.

Определение вероятностного ПЦЭ Р11С выполнялось по приведенным в п.4.3 формулам.

Результаты определения интегрального вероятностного ПЦЭ Р„с в заданном диапазоне вероятностных событий Р(А), Р(В/А) и Р(С/АВ) показывают, что диапазон значений ПЦЭ Рнс равен 0,838 - 0,931 (то есть 83,8%-93,1%).

Существует много факторов и параметров, оказывающих влияние на значения показателя Рнс, и при усовершенствовании КСОБ PJIKC нужно выявить те, которые главным образом влияют на эффективность функционирования КСОБ PJIKC.

Данные, полученные в ходе эксперимента, показывают (рис. 3), что при оптимизации системы нужно уделять особое внимание усовершенствованию 1-го уровня защиты и добиться увеличения нижнего значения диапазона интегрального вероятностного ПЦЭ Рис. Как и следовало ожидать интегральный вероятностный ПЦЭ Рис в большей степени зависит от вероятности непреодоления нарушителем 1-го уровня систем защиты.

Таким образом, в данной работе производилась оценка эффективности подсистемы СДО для выявления положительных сторон КСОБ РЖС и ее уязвимостей, что дает возможность при совершенствовании системы свести их к минимуму.

Следует еще раз подчеркнуть, что эффективное функционирование КСОБ РЖС опосредованно влияет на такие показатели СДО, как показатели образовательной и экономической эффективности.

Для существенного улучшения ПЦЭ функционирования КСОБ РЖС необходимо увеличивать количество средств защиты на каждом из уровней, что отвечает основной задаче обеспечения безопасности системы дистанционного образования. Для этого необходимо: усовершенствование системы Firewall; внедрение новых средств защиты для сервера электронной почты и Web сервера; усовершенствование средств резервного копирования данных; проведение профилактических и проверочных мероприятий по выявлению текущего состояния и обновлению средств, обеспечивающих безопасность системы; усовершенствование системы разграничения доступа; использование новейших

средств и технологий в работе информационного отдела вуза.

Основные результаты исследования и выводы

1. Разработаны концептуальные положения и методика совершенствования системы дистанционного образования вуза с применением образовательных, информационных, телекоммуникационных технологий.

Выделены основные функциональные части методико-алгоритмического аппарата совершенствования СДО вуза - это:

оценка эффективности функционирования существующей СДО; оптимизация структуры и процессов функционирования СДО с целью разработки рекомендаций по совершенствованию.

2. Построена система интегральных и частных показателей целевой, образовательной и экономической эффективности функционирования СДО вуза.

Предложены две системы показателей: для первой и второй трактовки понятия «образовательная эффективность СДО вуза». Каждая система включает две группы показателей: показатели образовательной эффективности СДО вуза при переходе от традиционной формы обучения к дистанционной и показатели образовательной эффективности внедрения НТТ с целью совершенствования используемой СДО.

Предложены алгоритмы определения значений этих показателей.

3. Адаптирован матрично-табличный метод для совершенствования СДО. Этот метод разработан для формирования оптимальной системы эргономического обеспечения разработки и эксплуатации (СЭО РЭ) человеко-машинных комплексов. Алгоритмы и математические модели оценки и оптимизации подсистем и в целом СЭО РЭ человеко-машинных комплексов в рамках этого метода адаптированы для оценки и совершенствования СДО.

4. Построена система интегральных и частных показателей целевой эффективности функционирования КСОБ распределенной локальной компьютерной сети СДО вуза. Предложены алгоритмы определения значений этих показателей.

5. Проведено экспериментальное исследование - оценка эффективности функционирования подсистемы СДО - комплексной системы обеспечения безопасности распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала МЭСИ. Выделены три основных уровня защиты КСОБ PJ1KC. Даны рекомендации по совершенствованию и улучшению показателя целевой эффективности функционирования КСОБ РЖС.

Экспериментальное исследование этого объекта с использованием адаптированных моделей и алгоритмов подтвердило работоспособность предложенного инструментария.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шахзадеян A.M. Применение объектно-ориентированного подхода в системах дистанционного обучения //Новые информационные технологии в образовании. Сб. науч. тр.- Ереван, 2005,-С.31-34.

2. Шахзадеян A.M. Особенности систем дистанционного образования//Сборник научных трудов АС МЭСИ. Вып. 4.-М.: МЭСИ, 2005.-С.221-224.

3. Пятибратов А.П., Шахзадеян A.M. Интегральный показатель эффективности многоуровневой КСОБ локальной компьютерной сети СДО вуза//Сборник научных трудов АС МЭСИ. Вып. 5.-М.: МЭСИ, 2005. С.8-14.

4. Шахзадеян А.М. Опыт Ереванского филиала МЭСИ в построении КСОБ РЖС. //Сборник научных трудов АС МЭСИ. Вып. 5.-М.: МЭСИ, 2005. -С.21-26.

5. Пятибратов А.П., Шахзадеян А.М. Методологические основы оптимизации СДО вуза //Сборник научных трудов АС МЭСИ. Вып. 5.-М. МЭСИ, 2005. -С .26-31.

Подписано к печати 27.12.05

Формат издания 60x84/16 Бум. офсетная № 1 Печать офсетная

Печ.л. 1,6 Уч.-изд.л. 1,55 Тираж 100 экз.

Заказ № 3245

Типография издательства МЭСИ. 119501, Москва, Нежинская ул., 7

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Шахзадеян, Арам Мигранович

Введение

Глава 1. Концептуальные и методические основы совершенствования системы дистанционного образования вуза.

1.1. Постановка задачи совершенствования системы дистанционного образования вуза.

1.2. Основные характеристики системы дистанционного образования вуза.

1.3. Концептуальные положения и методика оценки эффективности системы дистанционного образования вуза.

1.3.1. Концептуальные положения оценки эффективности системы дистанционного образования вуза.

1.3.2. Методика оценки эффективности системы дистанционного образования вуза.

1.4. Концептуальные положения совершенствования системы дистанционного образования вуза.

Глава 2. Система показателей оценки эффективности системы дистанционного образования и алгоритмы определения их значений.

2.1. Система показателей эффективности системы дистанционного образования вуза.

2.2. Алгоритмы определения показателей эффективности системы дистанционного образования вуза.

Глава 3. Методико-алгоритмический аппарат формирования рекомендаций по совершенствованию системы дистанционного образования вуза.

3.1. Анализ и выбор методов оптимизации структуры и процессов функционирования системы дистанционного образования.

3.2. Адаптация матрично-табличного метода для совершенствования системы дистанционного образования.

3.2.1. Сущность матрично-табличного метода.

3.2.2. Характеристика матрицы оптимизации.

3.3. Структура методико-алгоритмического аппарата формирования рекомендаций по совершенствованию системы дистанционного образования.

Глава 4. Экспериментальное исследование эффективности функционирования подсистемы системы дистанционного образования.

4.1. Характеристика объекта исследования.

4.2. Основные виды угроз информационной безопасности системы дистанционного образования.

4.3. Показатели эффективности комплексной системы обеспечения безопасности распределенной локальной компьютерной сети.

4.4. Математическая модель оценки эффективности комплексной системы обеспечения безопасности распределенной локальной компьютерной сети.

4.5. Проведение эксперимента и его результаты.

Основные результаты исследования и выводы.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Инструментарий совершенствования системы дистанционного образования"

Проблемы, с которыми сталкиваются сегодня в цивилизованном мире, приводят к пониманию того, что все они сосредоточены в самом человеке. Поэтому основной акцент делается на образовании, как главном механизме согласования ценностей и целей отдельного человека и общества. Для этого нужно в первую очередь уточнить само понятие «образование». Исследуя научную, педагогическую, методологическую литературу, становится очевидным, что за последнее время понятие «образование» изменилось радикально. Раньше образование понималось как результат усвоения систематизированных знаний, умений и навыков, необходимое условие подготовки человека к жизни и труду.

В конце XX века происходит переход от индустриального к информационному обществу, в котором знания и информация становятся основными производительными силами. Важнейшей чертой в информационном обществе стало широкое использование информационных технологий, что существенным образом изменило стратегию образования.

В информационном обществе интеллектуальные процессы становятся массовыми, и более половины работников в развитых странах заняты в сфере интеллектуальной деятельности. Возросшие информационные потоки и высокотехнологические производства предъявляют повышенные требования. В связи с тем, что знания в современном обществе быстро «устаревают», современным специалистам необходимо непрерывно повышать свою квалификацию. При этом повышение квалификации и переподготовка кадров в большинстве случаев должна проводиться без отрыва от производственной деятельности, что становится возможным с использованием технологий дистанционного образования (ДО). Дистанционным образованием считаем систему, в которой реализуется процесс дистанционного обучения и осуществляется индивидуумом достижение и подтверждение образовательного ценза [1].

В результате перехода экономики стран к рыночным отношениям многие специалисты с высшим образованием оказались невостребованными, и встает вопрос их переквалификации. В результате потребителями образовательных услуг являются не только школьники и студенты, но и значительная часть взрослого населения, а это в свою очередь означает, что в современном мире отмечается резкое увеличение спроса на образовательные услуги.

Прогресс в области информационных технологий и постоянное усовершенствование персональных компьютеров дает возможность использования их в качестве эффективного средства обучения. Автоматизация процесса обучения осуществляется с использованием компьютерных обучающих программ и электронных учебников, которые используются не только с применением магнитных носителей (лазерных дисков), но и с применением локальных и глобальных компьютерных сетей. В последнем случае происходит формирование специализированной информационно-образовательной среды, позволяющей реализовать современные технологии обучения. Для наполнения информационно-образовательной среды, а также для эффективного использования локальных и глобальных компьютерных сетей необходима оперативная разработка электронных учебных пособий высокого качества, отвечающих современному состоянию науки в данной предметной области.

Целью создания электронных учебных пособий является повышение эффективности процесса усвоения знаний.

Таким образом, сегодня образовательные процессы идут к тому, что в рамках традиционного образования будет осуществляться постепенное внедрение технологий дистанционного образования.

Эффективность дистанционного образования связана с достижением тех образовательных целей, которые ставит перед высшей школой современное общество и новые социально-экономические условия. Таким образом, эффективность ДО выявляет степень соответствия полученных результатов намеченным целям и задачам учебного процесса в лице подготовленного выпускника системы дистанционного образования (СДО) с наименьшими затратами времени, трудовых и материальных ресурсов. В СДО, говоря об эффективности образовательного процесса, необходимо учитывать педагогический, экономический, социальный аспекты. Чтобы судить об эффективности СДО, нужно иметь численный критерий ее оценки. Анализ функционирования СДО показывает, что есть разные критерии эффективности, и сегодня стоит задача совершенствования СДО, где будут показатели, которые желательно увеличить (например, качество подготовки), и те, которые желательно уменьшить (стоимость обучения).

В настоящее время проектирование СДО выполняется не на основе строгих математических предпосылок, реализация которых приводит к оптимальному решению, а на базе практического опыта разработчиков, что часто приводит не только к неоптимальным, но даже к нерациональным решениям. В связи с этим возникает необходимость создания инструментария по совершенствованию СДО.

Выработка рекомендаций по совершенствованию СДО даст возможность создания экономически выгодной системы дистанционного образования, то есть при сравнительно небольших затратах можно добиться получения высококачественного образовательного эффекта.

Сегодня актуальны проблемы разработки методико-математической теории по совершенствованию СДО, на базе которой можно было бы создать прикладной методико-алгоритмический аппарат (МАА) (рабочие методики и алгоритмы, оптимизационные математические модели) для тех, кто переходит с традиционной формы к дистанционной и кто модернизирует существующую СДО.

Целью диссертационной работы является разработка методико-алгоритмического аппарата совершенствования СДО для выработки рекомендаций по формированию рациональной структуры и процессов функционирования системы дистанционного образования вуза.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи: анализ особенностей организации и реализации дистанционного образования с применением современных информационных технологий в вузах России и формированием типовой структуры СДО; разработка концептуальных положений и методики оценки эффективности и совершенствования СДО вуза; разработка системы показателей для оценки эффективности СДО вуза и алгоритмов определения их значений; адаптация матрично-табличного метода для совершенствования системы дистанционного образования вуза; апробация предложенного аппарата на примере оценки эффективности функционирования комплексной системы обеспечения безопасности (КСОБ) распределенной локальной компьютерной сети (РЛКС) как подсистемы СДО вуза; анализ эффективности функционирования КСОБ локальной сети вуза и выработки методических рекомендаций по их применению при проектировании СДО вуза.

Объект исследования. Объектом исследования является система дистанционного образования вуза.

Предметом исследования выступают параметры, процессы и показатели эффективности системы дистанционного образования.

Теоретическая и методическая основа исследования. Теоретическую основу диссертационного исследования составляют основополагающие положения экономической теории, системного анализа, педагогики, теории оптимизации и теории проектирования информационных систем. Источниками исследования явились научные школы и труды отечественных и зарубежных ученых (Андреев A.A., Олифер В.Г., Пятибратов А.П., Тихомиров В.П., Фокин Ю.Г. и др.). Использован матрично-табличный метод формирования оптимальной системы эргономического обеспечения человеко-машинных комплексов (автор А.П. Пятибратов).

Научная новизна. Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методико-алгоритмического аппарата для формирования рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования СДО вуза.

На защиту выносится следующие положения и результаты работы, содержащие элементы научной новизны: концептуальные положения и методика оценки эффективности и совершенствования системы дистанционного образования вуза; система интегральных и частных показателей целевой, образовательной и экономической эффективности функционирования СДО вуза и алгоритмы определения их значений; адаптированный матрично-табличный метод выработки рекомендаций по совершенствованию структуры и процессов функционирования СДО вуза; результаты экспериментального исследования - анализа эффективности функционирования подсистемы СДО - КСОБ распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала МЭСИ. Отмеченные результаты соответствуют пунктам 1.1, 1.2, 2.5 «Паспорта специальности 08.00.13».

Теоретическая и практическая значимость. Основные положения работы представляют собой определенный вклад в теорию формирования рациональных структур человеко-машинных систем и оптимизацию процессов функционирования этих систем.

Выводы и результаты исследования ориентированы на использование в вузах, колледжах и других образовательных учреждениях и дают возможность проводить анализ и оценку процессов и результатов функционирования своих систем дистанционного образования и совершенствовать СДО.

Самостоятельное практическое значение имеют методика и алгоритмы оценки эффективности комплексной системы обеспечения безопасности, обеспечивающие определить соответствие системы ее назначению.

Материалы по оценке эффективности СДО с помощью показателей образовательной эффективности, учитывающих повышение качества обучения и увеличение объемов подготовки специалистов, могут быть использованы в учебном процессе вузов при подготовке бакалавров, специалистов и магистров любой специальности.

Апробация и внедрения результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Ереван, май, 2005 г.).

Основные результаты нашли практическое применение в Ереванском филиале МЭСИ при проектировании и создании распределенной локальной компьютерной сети филиала.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти работах общим объемом 2,1 п.л.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Шахзадеян, Арам Мигранович

Основные результаты исследования и выводы

1. Разработаны концептуальные положения и методика совершенствования системы дистанционного образования вуза с применением образовательных, информационных, телекоммуникационных технологий.

Выделены основные функциональные части методико-алгоритмического аппарата совершенствования СДО вуза - это: оценка эффективности функционирования существующей СДО; оптимизация структуры и процессов функционирования СДО с целью разработки рекомендаций по совершенствованию.

2. Построена система интегральных и частных показателей целевой, образовательной и экономической эффективности функционирования СДО вуза.

Предложены две системы показателей: для первой и второй трактовки понятия «образовательная эффективность СДО вуза». Каждая система включает две группы показателей: показатели образовательной эффективности СДО вуза при переходе от традиционной формы обучения к дистанционной и показатели образовательной эффективности внедрения НТТ с целью совершенствования используемой СДО.

Предложены алгоритмы определения значений этих показателей.

3. Адаптирован матрично-табличный метод (МТМ) для совершенствования СДО. Этот метод разработан для формирования оптимальной системы эргономического обеспечения разработки и эксплуатации (СЭО РЭ) человеко-машинных комплексов (ЧМК). Алгоритмы и математические модели оценки и оптимизации подсистем и в целом СЭО РЭ человеко-машинных комплексов в рамках этого метода адаптированы для оценки и совершенствования СДО.

4. Построена система интегральных и частных показателей целевой эффективности функционирования КСОБ распределенной локальной компьютерной сети СДО вуза. Предложены алгоритмы определения значений этих показателей.

5. Проведено экспериментальное исследование - оценка эффективности функционирования подсистемы СДО - комплексной системы обеспечения безопасности распределенной локальной компьютерной сети Ереванского филиала МЭСИ. Выделены три основных уровня защиты КСОБ РЛКС. Даны рекомендации по совершенствованию и улучшению показателя целевой эффективности функционирования КСОБ РЛКС.

Экспериментальное исследование этого объекта с использованием адаптированных моделей и алгоритмов подтвердило работоспособность предложенного инструментария.