Модель и алгоритмы системы управления обменом информацией в образовательной организации

Введение

Повседневное использование различных ИС в СПО и управление информацией представляет собой довольно рутинный процесс, который носит характер двойной работы. Актуализация однотипных данных в ИС организаций, как правило, осуществляется с участием операторов, что в целом свидетельствует о низком уровне цифровой зрелости в отрасли. Внедрение информационных технологий в образовательную сферу требует эффективной интеграции различных систем для обеспечения целостности и доступности данных. В список интегрируемых систем с однотипными данными можно включить систему управления образовательной организацией, электронную образовательную систему (СДО) и веб-сайт. В статье приведен анализ научных работ с целью выявления методов и методик, применяемых для решения задач интеграции информационных систем в образовании.

Методы и методики интеграции

Одним из перспективных подходов является применение сервисно-ориентированной архитектуры (SOA) и Enterprise Service Bus (ESB). В работах [1, 5, 8] SOA и ESB рассматриваются как эффективные инструменты для создания гибких и масштабируемых интегрированных систем. В частности, Голенков [1] предлагает использование сервисной шины предприятия как основу для интеграции информационных систем университета, отмечая, что методология построения ESB включает анализ бизнес-процессов, проектирование сервисов, разработку адаптеров для взаимодействия с различными системами и управление потоками сообщений. Linthicum [5] и O’Brien [8] детализируют архитектурные особенности ESB, описывая методы маршрутизации сообщений, трансформации данных и обеспечения надежности.

Интеграция систем дистанционного обучения (СДО) с другими информационными системами вуза представляет собой отдельную задачу, требующую применения специфических методов и методик. Казаков [3] и Яковлев [10] рассматривают подходы к интеграции информационной системы вуза с системой E-Learning, отмечая необходимость использования стандартизованных интерфейсов и протоколов обмена данными для обеспечения удобного и безопасного доступа к ресурсам СДО.

Системы поддержки принятия решений (СППР) играют важную роль в управлении образовательным процессом. Мальцев [6] рассматривает применение СППР в образовательных организациях, отмечая, что для анализа данных и выработки рекомендаций используются методы статистического анализа, машинного обучения и интеллектуального анализа данных. Матвеева [7] предлагает методы обработки образовательных данных, включающие кластеризацию, классификацию и анализ ассоциаций, которые могут быть использованы для выявления закономерностей и тенденций в данных об успеваемости студентов, посещаемости занятий и других показателях.

Методы обеспечения безопасности

Интеграция информационных систем требует особого внимания к вопросам безопасности. Сметанин [9] рассматривает основы информационной безопасности в образовании, предлагая методы защиты данных от несанкционированного доступа, включая шифрование, аутентификацию и авторизацию, а также методы мониторинга и аудита безопасности интегрируемых систем.

Оценка степени применимости методов/методик

На основе анализа литературы можно оценить степень применимости каждого из рассмотренных методов и методик для решения проблемы интеграции информационных систем в образовании:

1. SOA и ESB [1, 5, 8]:

Степень применимости: Высокая. SOA и ESB предоставляют гибкую и масштабируемую архитектуру для интеграции различных систем, позволяя создавать слабосвязанные сервисы, взаимодействующие через стандартизованные интерфейсы.

Преимущества: Обеспечивают гибкость, масштабируемость, повторное использование сервисов, упрощают интеграцию разнородных систем.

Ограничения: Требуют значительных затрат на внедрение и настройку, могут быть сложными в управлении.

1. Стандартизованные интерфейсы и протоколы обмена данными [3, 10]:

Степень применимости: Высокая. Использование стандартизованных интерфейсов (например, веб-сервисов) и протоколов (например, SOAP, REST) обеспечивает совместимость различных систем и упрощает обмен данными между ними.

Преимущества: Обеспечивают совместимость, упрощают интеграцию, позволяют использовать готовые решения и библиотеки.

Ограничения: Могут быть недостаточно гибкими для решения специфических задач, требуют соблюдения стандартов всеми интегрируемыми системами.

1. Методы статистического анализа, машинного обучения и интеллектуального анализа данных [6, 7]:

Степень применимости: Средняя. Методы анализа данных могут быть использованы для выявления закономерностей и тенденций в образовательных данных, что позволяет принимать обоснованные управленческие решения.

Преимущества: Позволяют выявлять скрытые закономерности, прогнозировать результаты обучения, персонализировать образовательный процесс.

Ограничения: Требуют больших объемов данных, могут быть сложными в интерпретации результатов, необходимо учитывать этические аспекты использования данных.

1. Методы обеспечения информационной безопасности (шифрование, аутентификация, авторизация, мониторинг) [9]:

Степень применимости: Высокая. Обеспечение безопасности данных является критически важным аспектом интеграции информационных систем.

Преимущества: Защита данных от несанкционированного доступа, обеспечение конфиденциальности и целостности информации.

Ограничения: Требуют постоянного мониторинга и обновления, могут снижать производительность системы.

Степень решенности проблемы в научной литературе

Проблема интеграции информационных систем в образовании частично решена в научной литературе. Разработаны общие подходы и методы, но остается ряд нерешенных вопросов, требующих дальнейших исследований. К ряду таких вопросов относятся:

• Недостаточная проработка вопросов экономической эффективности интеграции: Большинство работ фокусируется на технических аспектах интеграции, уделяя мало внимания оценке экономической выгоды от внедрения интегрированных систем.
• Отсутствие универсальных решений: Разработанные решения часто ориентированы на конкретные образовательные учреждения и не могут быть легко перенесены в другие условия. Необходима разработка универсальных подходов и инструментов, позволяющих упростить и ускорить процесс интеграции.
• Недостаточное внимание к человеческому фактору: Успех интеграции во многом зависит от готовности пользователей к использованию новых систем и процессов. Необходимо учитывать человеческий фактор для создания условий, которые позволят минимизировать сопротивление изменениям и обеспечить успешное внедрение интегрированных систем.

Проблемы предметной области

Рассмотрим проблемы, связанные с задачей интеграции, поскольку эффективное решение проблемы интеграции как раз и направлено на устранение или смягчение этих негативных факторов. Интеграция должна объединить разрозненные системы, обеспечить безопасность, масштабируемость, удобство использования и адаптацию к новым требованиям.

1. Разрозненность информационных систем: В большинстве образовательных организаций используется множество разрозненных информационных систем (СУО, электронные журналы, библиотеки, системы управления ресурсами и т.д.), которые не взаимодействуют друг с другом. Это приводит к дублированию данных, затрудняет обмен информацией и снижает эффективность управления образовательным процессом.
2. Проблема обеспечения безопасности данных: Интегрированные системы должны обеспечивать надежную защиту персональных данных студентов и преподавателей, а также конфиденциальной информации об учебном процессе. Недостаточная защита данных может привести к утечкам информации, нарушению конфиденциальности и другим негативным последствиям.
3. Проблема масштабируемости и производительности: Интегрированные системы должны обеспечивать высокую производительность и масштабируемость, чтобы справляться с возрастающей нагрузкой при увеличении количества пользователей и объемов данных. Низкая производительность может приводить к задержкам в работе системы, снижению эффективности образовательного процесса и недовольству пользователей.
4. Проблема удобства использования интегрированных систем: Интегрированные системы должны быть удобными и интуитивно понятными для всех категорий пользователей (студентов, преподавателей, административного персонала), чтобы обеспечить их эффективное использование в образовательном процессе. Сложные и запутанные интерфейсы могут приводить к ошибкам, снижению производительности и неприятию системы пользователями.
5. Проблема адаптации к изменяющимся требованиям: Интегрированные системы должны быть гибкими и легко адаптируемыми к изменяющимся требованиям образовательного процесса и новым технологиям. Жесткие и негибкие системы могут быстро устаревать и требовать значительных затрат на модернизацию.

Наиболее предпочтительным подходом к интеграции образовательных систем является применение шинной технологии интеграции сервисов (ESB). Такой подход основан на принципе слабой связанности систем и не требует их модернизации и вмешательства в них. Вместе с тем, важно отметить, что для успешной интеграции систем необходима поддержка механизмов взаимодействия (API) самими интегрируемыми системами. Отсутствие API существенно усложняет задачи интеграции поскольку потребует более сложных и глубоких действий.

Иные подходы, например, микросервисная архитектура, не смотря на свою популярность, не могут обеспечить синхронную передачу данных между сервисами со слабой связанностью без определенной модернизации.

Диаграмма модели

Масштабность модели системы управления обменом информацией в образовательной организации и сложность связей необходимо описать в графическом виде. В модель вписаны интегрируемые информационные системы организации СПО, которые применяются повседневно: ИС управления СПО, СДО и веб-сайт. Концепция модели представлена на рисунке 1.

Выводы

Анализ литературы показал, что для успешной интеграции информационных систем в образовании необходимо применять комплексный подход, включающий использование SOA/ESB, стандартизованных интерфейсов и протоколов обмена данными, а также методов обеспечения информационной безопасности и анализа данных. Такой подход позволяет создавать эффективные, гибкие и безопасные информационные среды, способствующие повышению качества образования и оптимизации управления образовательным процессом.

Рисунок 1. Концептуальная модель системы управления обменом информацией в образовательной организации