Особенности организации дистанционного обучения

Поскольку технология CORBA определяет стандартный интерфейс между приложениями, ни операционная система, в ко¬торой работает объект, ни язык, на котором он составлен, не имеет значения. Если объект удовлетворяет требованиям CORBA, он способен обмениваться информацией с другими распределенными объектами. Таким образом, на разных компьютерах в сети можно создать различные приложения и заставить их обмениваться ин¬формацией с помощью CORBA. Тем не менее с точки зрения поль¬зователя программа функционирует как единое целое.

ORB (посредник объектных запросов) - ядро системы CORBA. Он представляет собой магистраль для различных запро¬сов между приложениями. Основная задача ORB - оказывать по¬среднические услуги при обмене запросами между приложениями.

Хотя ORB имеет архитектуру клиеит-сервер, приложения, с кото- рыми он работает, выполняют функции либо клиентов, либо серве¬ров, в зависимости от обстоятельств. Если приложение принимает и обрабатывает запрос, то оно играет роль сервера. Если оно от¬правляет запрос, то выступает в роли клиента.

Основные задачи ORB включают в себя:

-              прием и отправку запросов;

-              передачу результатов;

-              перехват каждого запроса от одного приложения другому;

-              определение местонахождения приложения, которое пред¬положительно обработает запрос;

-              запуск соответствующей функции принимающего прило¬жения;

-              передачу параметров приложению, исполняющему запрос;

-              передачу результатов приложению, инициировавшему за¬прос.

Поскольку ORB скрывает схему обработки запроса, неваж¬но, от какого объекта - локального или удаленного - поступил за¬прос. При обработке этих запросов ORB не зависит от операцион¬ной системы или платформы.

В последнее время CORBA быстро превратилась в стандарт разработки распределенных приложений-программ, различные компоненты которых находятся в сети на различных компьютерах. Приложения CORBA могут содержать один (или больше) сервер¬ных компонент программ и множество клиентов, подключающихся к этому серверу. В примере дистанционных систем обучения о них можно говорить как об «учителе» («учителях») и «учениках».

Серверная компонента становится доступной любой кли¬ентской компоненте после проведения процедуры регистрации, которая осуществляется с помощью определенных функций ядра CORBA. Для доступа к серверной компоненте необходимо знать ее имя и ее адрес в сети. На одном и том же компьютере может распо¬лагаться несколько различных компонент.

В ядре CORBA также имеются функции, с помощью кото¬рых клиент определяет местоположение нужной серверной компо¬ненты и получает возможность отправлять запросы к ней, исполь¬зуя так называемую «удаленную ссылку», полученную в результате поиска необходимого сервера от ядра CORBA. Используя эту ссылку, клиент может запрашивать некоторые функции серверной компоненты и затем продолжить работу с полученными данными. Таким образом, клиент будет использовать средства сервера.

Приведем пример. Для запуска определенной программы (упражнения) в компоненте «учителя» «ученику» достаточно знать имя - местоположение компоненты «учителя» в сети, что опреде¬ляется автоматически средствами CORBA.

Однако в некоторых случаях может понадобиться, чтобы сервер вызвал некоторые функции клиента («ученика»). Например, серверу нужно известить клиента о наступлении определенного события на сервере или о завершении работы, запрошенной клиен¬том. Такой вызов клиента называется обратным вызовом (Callback). Спецификации CORBA позволяют осуществлять обрат ный вызов клиента. Становится очевидным, насколько более есте¬ственной и привычной является ситуация, когда инициатором учебного процесса является не обучающийся (как это принято в большинстве дистанционных обучающих систем), а обучающий (преподаватель). При работе с группой обучающихся преподава¬тель может самостоятельно запускать необходимые упражнения на их машинах, а не возлагать этот выбор на самих обучающихся. Та¬кая система работы позволяет осуществлять индивидуальный под¬ход к каждому обучающемуся, так как преподаватель имеет возможность выбрать подходящее упражнение для каждого конкрет¬ного обучающегося.              ч

Для реализации callback-вызовов клиент должен передать серверу удаленную ссылку на свои объекты. Сервер отвечает за сохранение таких ссылок и за вызовы функций соответствующих клиентов в случае необходимости. Сервер должен хранить эти ссылки в каком-то независимом от определенного языка формате. Другими словами, для хранения таких ссылок должен использо¬ваться подходящий тип данных, определенный спецификацией CORBA. Наличие механизма callback-вызовов является одним из основных преимуществ использования технологии CORBA при построении распределенных обучающих систем, так как серверная часть приложения порестает играть пассивную роль в обучающем процессе. В основном для реализации этого механизма в клиент¬ском и серверном приложении используется язык Java, однако для этого вполне пригоден и любой другой язык.

Рассмотрим более подробно схему взаимодействия удален¬ных компонент в распределенном приложении. Запрос посылается от клиента к серверу. Клиент может являться как отдельной про¬граммой, так и компонентой более крупного приложения. В любом случае клиент - это исполняемая программа, также часто называе¬мая реализацией, выполняющая некоторую операцию. Реализация компоненты - это код и данные, которые на самом деле выполняют эту операцию. ORB способен выполнить все действия, необходимые для нахождения реализации указанной компоненты, подготов¬ке этой реализации к обработке запроса и передаче данных, отно¬сящихся к запросу. В реализации компоненты важную роль играет понятие интерфейса компоненты.

Интерфейс компоненты - это описание всех свойств и функций компоненты, которые она способна исполнять для удов¬летворения запросов клиентов. Интерфейс компоненты описывается с помощью специального языка. Этот язык называется IDL (Interface Definition Language) и является неотъемлемой частью технологии CORBA. Понятия интерфейса и реализации компонен¬ты тесно связаны между собой. Реализация компоненты состоит из кода, написанного на каком-либо языке программирования, кото¬рый реализует функции интерфейса, и данных, определяющих свойства компоненты, представленных в интерфейсе. Интерфейс, Предоставляемый клиенту, абсолютно не зависит от местоположе¬ния реализации компоненты, языка программирования, на котором он написан, или каких-либо других аспектов, не влияющих на опеделение интерфейса для данного объекта. Более того, интерфейс

255

компоненты может иметь несколько реализаций, которые будут, написаны на различных языках программирования для различных платформ и располагаться на различных машинах в сети. Это явля¬ется очень важным моментом для построения автоматизированных систем дистанционного обучения, так как, сохраняя единый интер¬фейс для общения с обучающимися (что очень удобно для препо¬давателя), можно изменять их программы, подбирая ту или иную реализацию, для обучающихся различных уровней подготовленно¬сти (начинающий, продолжающий, совершенствующийся).

Основной задачей построения систем дистанционного обу¬чения является разделение обучающей системы на компоненты, которые будут распределены по различным машинам в сечи. Часть таких компонент будут преподавательскими, а остальные будут принадлежать обучающимся. Рассмотрим, какие существуют вилы компонент и как можчо распределить их «обязанности».

Существуют четыре формы компонент, широко используе¬мых в распределенных системах: клиент, сервер, объект-ровня и фильтр. Клиенты обычно представляют собой сущности, которые запрашивают некоторые функции. Серверы предоставляют ресур¬сы и отвечают на запросы клиентов. Объекгы-ровня обычно иден¬тичны друг другу и могут делать запросы различным компонентам и также выполнять запросы других. Фильтры, как правило, являют¬ся переключателями запросов и ответов, одновременно модифици¬рующими то, что они переключают, что необходимо, когда неиз¬вестно, какие данные и кому их нужно передавать. Решение этой задачи берут на себя фильтры. Они определяют, какую часть дан¬ных нужно передать той или иной компоненте.

Структуру взаимодействия описанных форм компонент можно отобразить на схеме:

С - серверная часть К - клиент Р - объект-ровня Ф - фильтр

Схема 2. Компонентная структура в распределенных

системах.

Попробуем описать структуру, изображенную на Схеме 2, на примере отношения «обучающий - обучающийся» в процессе обучения. Компонента 1 (К1) - преподаватель. Роль этой компо¬ненты в зависимости от того, с какой компонентой она взаимодей¬ствует, различна. Взаимодействие К1 - К2 и К1 - КЗ является при¬мером индивидуальной работы с обучающимся, где К1 - К2 пред¬ставляет собой схему работы «пассивный преподаватель - актив¬ный обучающийся», а К1- КЗ - «активный преподаватель - актив¬ный обучающийся». Взаимодействие Компоненты 1 с компонента¬ми 5 и 6 является примером групповой работы, где преподаватель выдает задание для всей группы. Компонента 4 (фильтр) распреде¬ляет набор заданий по конкретным обучающимся.

Преимущества рассматриваемых технологий можно под¬разделить на две группы: технические и функциональные.

К техническим преимуществам относятся следующие:

-              Решена проблема совместимости и переносимости. Систе¬мы, созданные на основе CORBA технологий, платформенно и системно независимы.

-              Поддерживается активность серверной компоненты.

-              Имеется возможность различных способов установки со¬единений между компьютерами в сети.

К функциональным преимуществам систем, основанных на технологиях типа CORBA, можно отнести:

-              Возможность как групповой, гак и индивидуальной рабо¬ты.

-              Возможность варьировать пользовательский интерфейс в зависимости от уровня подготовленности обучающегося.

Важным недостатком применения таких технологий в об¬ласти дистанционных обучающих систем является нехватка опыт¬ных и квалифицированных специалистов, способных реализовать все потенциальные возможности технологий в данной области. Однако необходимо иметь в виду, что технологии типа CORBA являются сравнительно новым явлением не только для области коммуникаций, но и для всех остальных областей программирова¬ния. Исходя из практической пользы, уже в ближайшем будущем следует ожидать повышения интереса к этим технологиям, а следо¬вательно, и увеличения числа специалистов в данной области.

Информационные технологии по единодушному призна¬нию специалистов являются одним из приоритетных направлений науки и техники, которые в XXI веке станут решающими. В облас¬ти образования они обеспечат создание на базе инфраструктуры корпоративных телекоммуникационных сетей образовательных учреждений распределенные базы образовательных технологий, которые благодаря этой инфраструктуре могут использоваться в любом месте всего образовательного пространства, в том числе и в процессе реализации идеологии дистанционного образования.

В этой связи важнейшими направлениями информатизации образования являются:

- реализация виртуальной информационно-образовательной среды на уровне учебного заведения, которая рассматривается как комплекс работ по созданию и обеспечению технологии его функционирования;

системная интеграция информационных технологий в об¬разовании, поддерживающих процессы обучения, научных ис¬следований и организационного управления;

-              построение и развитие единого образовательного инфор¬мационного пространства.

Построение единого информационного пространства в об¬разовании позволит добиться:

-              повышения эффективности и качества процесса обучения;

-              интенсификации процесса научных исследований;

-              сокращения времени и улучшения условий для дополни¬тельного образования;

-              интеграции национальных образовательных систем в ми¬ровую информационную систему, что значительно облегчит доступ к международным информационным ресурсам в области образования, науки, промышленности, культуры, здравоохране¬ния и в других сферах.

Для достижения этих целей необходимо:

-              оснащение образовательных учреждений средствами вы¬числительной техники и телекоммуникаций, современными ли¬цензионными программными средствами, операционными сис¬темами, позволяющими работать в локальных и глобальных се¬тях;

-              подготовка квалифицированных кадров в области новых информационных технологий, способных решить поставленную задачу.