Дослідження методів побудови сервісно-орієнтованих систем автоматизації електронного навчання - Автореферат

Не достатньо високий відсоток вдалих впроваджень САНП та їх подальшого ефективного використання вказує на необхідність продовження досліджень та пошуку оптимальних моделей систем. Сьогодні основними засобами опису програмних моделей є мова UML, програмні моделі, що створюються в рамках Microsoft Dynamic Systems Initiative, а саме System Definition Model (SDM), Service Modelling Language (SML) та засоби ефективного представлення програмних алгоритмів, такі як граф-схеми. Отже розробка ефективної програмної моделі САНП, що дозволяє обєднувати існуючі навчальні та адміністративні програмні модулі власної розробки, проводити інтеграцію з широковідомими стандартними системами, надавати розробникам прикладний інтерфейс та потужні механізми підтримки, керування та модернізації системи, є безперечно актуальною. В роботі використовувався власний досвід реалізації та впровадження САНП викладений в [1], а також загальновизнані підходи в проектуванні та програмуванні складних систем, а саме: методи обєктно орієнтованого програмування та проектування, засоби опису програмних моделей систем (UML, SML), Microsoft Solutions Framework (MSF) для формалізації процесу розробки, сервісно-орієнтований підхід (SOA) для реалізації архітектури системи, методи дискретної математики, зокрема комбінаторики для перевірки алгоритмів паралельного функціонування розподілених компонентів. Новизна та теоретична значимість результатів дослідження полягає в наступному: запропонована нова програмна модель системи, здійснена програмна реалізація (API та framework) та методологія перевірки ефективної роботи паралельних процесів, обґрунтовано вибір інфраструктури та програмного середовища на якому базується система;Сервісами виступають високорівневі або низькорівневі сценарії, які формують функціональність системи, та взаємодіють з споживачами через точки доступу до системи. При тестуванні високорівневих сценаріїв (виконувалися тести на навантаження - load tests) в реалізованій програмній моделі, експериментальним шляхом було виявлено нестабільність і неефективність роботи системи - сценарії виконувалися занадто довго чи з помилкою. Для даної реалізації програмної моделі на базі .Net Framework функцію L було реалізовано шляхом виконання тестів на навантаження (можливості пакету Microsoft Visual Studio Team Suit), Sk будуються як сценарії тестування, множина Tn задається відповідними критеріями оцінки на базі системних обєктів performance counters. Зауваження: систему важливо стабілізувати тому, що нові запущені сценарії можуть викликати помилки в інших сценаріях або не відповідати критеріям Tn . Практично послідовність S3 = {s1,s2,…,s4}, і S3 Sn означає, що в системі можуть одночасно працювати будь-які три сценарії складність яких відповідно дорівнює складностям сценаріїв s1,s2 та s4, і навпаки якщо S2 = {s1,s3}, і S2 Sn, означає, що будь які два сценарії з складності s1 та s3 не можуть працювати разом задовольняючи критерії Tn.Головним результатом дисертації є розробка науково-обґрунтованих методів побудови ефективних програмних моделей, спрямованих на впровадження сучасних інформаційних технологій в навчальний процес, що розвязує важливе завдання проектування та використання САНП та має істотне значення для теорії та практики розробки програмного забезпечення обчислювальних машин і систем. Розроблено нову схему взаємодії з гетерогенними системами, спроектовано алгоритми та здійснено випробовування алгоритму для взаємодії з системою Microsoft Class Server, функціональність якої розширено можливістю внесення додаткових типів тестових питань для автоматизації процесу перевірки знань з предмету програмування мовою C#. Вирішено задачу управління обчислювальними ресурсами SOA системи, що функціонує в розподіленому середовищі; сформульовано проблему “повільних зєднань”, розроблено алгоритм її вирішення, який можна застосувати для реалізації в середовищі .Net Framework, Java та інших подібних системах.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Головним результатом дисертації є розробка науково-обґрунтованих методів побудови ефективних програмних моделей, спрямованих на впровадження сучасних інформаційних технологій в навчальний процес, що розвязує важливе завдання проектування та використання САНП та має істотне значення для теорії та практики розробки програмного забезпечення обчислювальних машин і систем.

Основні результати включають в себе: 1. Запропоновано нову програмну модель САНП описану засобами UML та SML, яка включає в себе алгоритми паралельної роботи розподілених компонентів, представлені за допомогою UML діаграм та граф-схем. Ключовими характеристиками програмної моделі є базова функціональність навчального середовища, платформна незалежність користувачів системи, використання відкритих точок та схем взаємодії з існуючими САНП, виконання ролі платформи для новостворюваних компонентів з метою розширення функціональних можливостей системи.

2. Розроблено нову схему взаємодії з гетерогенними системами, спроектовано алгоритми та здійснено випробовування алгоритму для взаємодії з системою Microsoft Class Server, функціональність якої розширено можливістю внесення додаткових типів тестових питань для автоматизації процесу перевірки знань з предмету програмування мовою C#.

3. Вирішено задачу управління обчислювальними ресурсами SOA системи, що функціонує в розподіленому середовищі; сформульовано проблему “повільних зєднань”, розроблено алгоритм її вирішення, який можна застосувати для реалізації в середовищі .Net Framework, Java та інших подібних системах.

4. Реалізовано новий підхід до побудови відкритих точок взаємодії з системою. Розроблено формат опису інтерфейсу, протоколу та транспорту, за допомогою якого сформовано шляхи взаємодії з сторонніми компонентами, що підтримують протоколи XML Web служб, інфраструктуру .Net Remoting, COM інтерфейси та файлові протоколи.

5. Здійснено реалізацію програмної моделі САНП яка включає функціональне середовище та програмний прикладний інтерфейс. Реалізацією моделі є САНП “University Learning Directory” яку впроваджено на факультеті кібернетики Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

1. Даниленко К.С., Холод Д.В. Розробка програмних засобів автоматизації дистанційної освіти // Вісник Київського університету. Серія фіз.-мат. науки, 2002 - № 4 - с.165 - 171.

2. Холод Д.В. Технології та методи розробки систем електронного навчання // Вісник Київського університету. Серія фіз.-мат. науки, 2006 - № 1 - с.216 - 222.

3. Холод Д.В. Методи розробки додаткових модулів тестування для системи Microsoft Class Server // Вісник Київського університету. Серія. фіз.-мат. науки, 2006 - № 3 - с.278 - 283.

4. Холод Д.В. Використання програмних засобів компанії Microsoft для розробки методик електронного навчання // XI міжнародна наукова конференції ім. академіка М.Кравчука. 18-20 трав., 2006 р., м.Київ: Матеріали конф. - К.: ТОВ “Задруга”, 2006 - с.943.

5. Холод Д.В. Впровадження архітектури електронного навчання на базі системи Microsoft Class Server 4.0. // New Information Technologies in Education for All 2006. 29-31 трав., 2006 р., м.Київ: с.335-342.