«Управление информационной средой образовательнго учреждения средствами технологии «интернет вещей»» - ВКР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ IOT В ФОРМИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ШКОЛЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 12

1.1 Анализ понятия информационная среда образовательной организации 12

1.2 Возможности технологии IoT в формировании информационной среды образовательной организации 18

1.3 Структурно-функциональная модель управления 34

Выводы по 1 главе

Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ IOT В ФОРМИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ШКОЛЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 40

2.1 Программное обеспечение для формирования информационной среды образовательной организации 40

2.2 Разработка программного обеспечения реализации технологии IoT 53

2.3 Расчет экономической эффективности внедрения школьного органайзера в образовательной организации 57

2.4 Апробация разработанного программного обеспечения в условиях образовательной организации 58

Выводы по 2 главе

2.5 Заключение 59

2.6 список использованной литературы 62

2.7 Приложение 67

Введение

По своей социальной и научной значимости тема применения технологии «интернет-вещей» (Internet of Things, далее IoT) в управлении информационной средой в обучающем процессе является очень перспективной. Во всем мире развитие данной технологии идет семимильными шагами. Контроллеры IoT дешевеют и получают применение в различных предметах и механизмах современного быта.

Важным направлением области использования информационных технологий “Интернет вещей” выступают совокупность разнообразных датчиков, объединённых в общую сеть через такие технологии связи как Bluetooth, wifi, wimax и др. доступных каналов связи, использующих различные протоколы взаимодействия между собой для доступа к глобальной сети. Интернет представляет собой реализацию облачной технологии «интернет-вещей».

Современный ориентир в развитии экономики, политики и социальной сферы предъявляет изменение требований государства и общества к образованию. Для получения качественного образования в проекте «Российское образование - 2020: модель образования для экономики, основанной на знаниях», «Концепции модернизации российского образования на период до 2020 года» и в «Федеральной целевой программе развития образования на 2016 - 2020 годы» установлены основные

приоритетные направления по реализации национальной образовательной политики [26].

Направление развития образовательных систем обозначено национальной доктриной образования на государственном уровне, что предполагает модернизацию процессов в образовательном пространстве.

Потребность интеграции в мировое образовательное пространство предопределяет модернизацию образовательной сферы на идеях Болонской декларации (1999 г.), Лиссабонской конвенции (1997 г.).

Исходя из исследования компании Cisco начало развития «Интернет вещей» произошло примерно в 2008-2009 годах. В связи с активным развитием технологий и соответственно совершенствование и тенденция уменьшения элементной базы устройств, подключённых к глобальной сети Интернет, растет, и уже превысило численность населения Земли.

Категориальное поле понятия “Интернет вещей” (IoT) содержит любое устройство, которое:

• может подключиться к сети Интернет для приема-передачи необходимых данных,

• имеет идентификатор, для передачи его серверу по

которому осуществиться обратная связь,

• как правило, имеет встроенный вебинтерфейс для

взаимодействия с пользователем.

Для обмена данными используются различные протоколы связи, стандартом де-факто единого протокола взаимодействия «интернет-вещей» является один из популярных протоколов MQTT(Message Queue Telemetry Transport) это упрощённый сетевой протокол, работающий поверх TCP/IP, применяемый для обмена сообщениями между устройствами по схеме издатель-подписчик. Разработан в 1999 году Энди Стэнфорд-Кларком (IBM) и Арленом Ниппером (Arcom) и опубликован под свободной лицензией. Спецификация MQTT 3.1.1 была стандартизирована консорциумом OASIS в 2014 году [43]. Его применяют в системах M2M (Машинно-Машинное взаимодействие) и IIoT (Промышленный Интернет вещей) служит для телеметрии различных датчиков, где использование шаблона подписчика обеспечивает возможность устройствам выходить на связь и публиковать сообщения, которые не были заранее, также протокол не вводит ограничений на формат передаваемых данных. Здесь любой узел сети равноправен в предоставлении своих сервисов. Каждый узел сети «интернет- вещей» предоставляет свой сервис данных. В то же время узел такой сети может принимать команды и отдавать их с любого другого узла. По этому все узлы «интернет-вещей» могут взаимодействовать друг с другом и решать разнообразные вычислительные задачи. Ценностью внедрения технологии является информация, собираемая устройствами, которая превращается в сведения и руководству к действию людей.

Рис. 1: Функциональная схема IoT

Если объединить и формализировать данные поступающие с различных устройств, а также учесть что устройства «Интернет-вещей» могут образовывать локальные сети, объединённые какой-либо одной зоной обслуживания или функцией, то например несколько “умных сетей” могут быть объединены в одну взаимосвязанную сеть мониторинга и управления системой образования города, а городские сети могут быть объединены глобальной сетью Интернет для общего доступа к информации об образовательном уровне в любом городе страны.

В основе «умного дома» подразумевается смарт-центр, с помощью которого можно управлять целой группой устройств, системами сигнализации, электрическими приборами, локальными беспроводными сетями, лампочками, системами кондиционирования (отопления) в образовательных учреждениях.

Беспроводные сенсорные сети - одно из активных направлений в области систем мониторинга фитнес-платформы, которые собирают информацию с фитнес-трекеров, браслетов, «умных» часов, обрабатывают — и выдают картинку состояния здоровья, физических нагрузок и проблем с давлением, уровнем сахара, сердцебиением, перепадами температуры тела, присутствия в учебном заведении и статистики выполнения заданий. Интегрируем с онлайн-платформами для учителей, учащихся и образовательных объектов — и получим облачную сверхплатформу для управления качеством здоровья и жизни, образовательным уровнем общества.

Актуальным направлением исследования является внедрение технологии IoT в информационной образовательный среде школы. Представим себе, что данные по эффективности образовательной деятельности внедрения новых методов обучения стекаются в реальном времени в центр статистики качества учебных программ, то возможна корректировка также в реальном времени неэффективных учебных материалов и методов наиболее проверенными и эффективными. Также появляется возможность оперативной апробации любых новых методов в обучающем процессе, которые можно отслеживать, делать выводы и внедрять при получении положительного результата.

Вопросам реализации технологии интернет вещей посвящены диссертации: М. А.Елизарова (Модели и алгоритмы информационного взаимодействия в сетях интернета вещей) [?]; А. В. Минова (Разработка организационно-управленческого механизма выбора модели

производственной деятельности оператора интернета вещей) [?]; А. Г. Черемисина (Конструирование новой социальной и образовательной реальности на основе интернет - технологий) [?]. Вставить в список литер в конец русскоязычных, чтобы нумерация не сильно пострадала

Анализ исследования опыта формирования информационной образовательной среды в средних образовательных учреждений позволил выявить противоречия между:

- возрастанием требований к качеству подготовки школьников и недостаточной сформированностью инновационной информационной среды учреждения.

- осознанием необходимости модернизации образовательного процесса и недостаточностью педагогических условий реализации инновационных проектов.

Эти противоречия позволили сформулировать проблему исследования: каковы теоретические основы управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей»?

Цель исследования: обосновать и экспериментально апробировать модель управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей»

Объект исследования: информационная образовательная среда средней общеобразовательной организации.

Предмет исследования: процесс управления информационной

образовательной средой средней общеобразовательной организации.

В основу исследования положена гипотеза, в соответствии с которой формирование управления информационной средой учреждения средней общеобразовательной организации средствами технологии «интернет вещей» будет успешно, если:

- уточнена сущность и структура управления информационной образовательной среды и процесса ее формирования;

- процесс управления информационной образовательной средой средней общеобразовательной организации проектируется на основе структурно-функциональной модели ;

- реализован комплекс условий: 1) стратегия развития управления информационной средой образовательной организации 2) создание сертифицированной системы менеджмента качества образовательной деятельности 3) вовлечение обучающихся в опытно-конструкторскую работу и научно- исследовательскую деятельность.

В соответствии с объектом, предметом, целью и гипотезой были определены следующие задачи исследования.

1. Уточнить сущность и структуру управления информационной средой средней общеобразовательной организации средствами технологии «интернет вещей» на основе анализа изучения инновационного опыта в мировой практике.

2. Разработать структурно-функциональную модель управления информационной средой средней общеобразовательной организации средствами технологии «интернет вещей».

3. Выявить и экспериментально проверить комплекс педагогических условий, обеспечивающих управления информационной средой средней общеобразовательной организации.

4. Разработать научно-методические рекомендации по

формированию управления информационной средой средней общеобразовательной организации.

Для решения задач и проверки гипотезы используются следующие методы исследования: социологические (анкетирование;

интервьюирование; тестирование, метод экспертных оценок); теоретические (анализ; синтез; сопоставление; конкретизация; обобщение; моделирование); эмпирические (изучение опыта работы средней общеобразовательной организации, нормативной и учебно-методической документации; педагогическое наблюдение); методы математической статистики и графического отображения результатов; экспериментальные

(констатирующий, формирующий, контрольный эксперименты);

Теоретическую и методологическую основу исследования составили фундаментальные работы в области философии образования (Б.С. Гершунский, В.И. Загвязинский, Э.В. Ильенков, М.К. Мамардашвили)[13]; основные положения материалистической диалектики о всеобщей связи явлений, единстве теории и практики; концептуальные подходы и основные принципы модернизации образования (демократизации, гуманизации, непрерывности, дифференциации, развивающего и деятельностного характера образования и др.); положения системного (В.Г. Афанасьев, В.П.

Беспалько, B.C. Ильин, Л.М. Кустов, Э.Г.Юдин), программно-целевого (О.Е. Лебедев, A.M. Моисеев, П.И. Третьяков и др.) подходов к исследованию образовательных систем. В качестве методологических ориентиров служили научные труды по модернизации, прогнозированию, проектированию и моделированию развития образования и педагогической науки.

Экспериментальной базой исследования стала «Средняя общеобразовательная школа №22» городского округа город Октябрьский. Республики Башкортостан. МБОУ «СОШ №22».

Научная новизна исследования состоит в том, что:

- представлены теоретико-методические аспекты и способы управления информационной средой образовательной организации средствами

технологии «интернет вещей».

- предложена структурно-функциональная модель управления

информационной средой образовательной организации средствами

технологии «интернет вещей».

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:

- уточнено понятие управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей», характеризующейся как часть социокультурной, образовательной среды, и обеспечивают субъектам образовательного процесса социальную мобильность, инновационность образовательного учреждения как способ и механизм высокого уровня его развития;

- дано теоретическое обоснование структурно-функциональной модели формирования управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей» на основе программно-проектного подхода;

Практическая значимость исследования состоит в следующем:

- разработаны и реализованы принципы системы управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей».

- разработано программное обеспечение для школьных гаджетов «интернет вещей»

Апробация и внедрение результатов исследования.

Материалы исследований внедрены в практику работы педагогических коллективов и управленческих структур образовательных учреждений, на базе которых осуществлялась проверка разработанных положений.

Структура работы. Данная работа состоит из введения, двух глав и заключения. Главы разбиты на параграфы с целью более удобного и логически последовательного изложения материала.

Выдержка из текста работы

Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ IoT В ФОРМИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

1.1 Анализ понятия информационная среда образовательной организации

Влияние образовательной среды на образовательный процесс в последнее время все больше возрастает, также на отношения в образовательной сфере и на самих субъектов образования. В свою очередь повышается внимание к образовательной среде со стороны учителей, методистов, исследователей (специалистов в области информационных технологий, педагогов, психологов, социологов).

Образовательная среда (далее ОС) создается компонентами общей среды общества (условиями, факторами), которые находятся в постоянном взаимодействии с образованием, методическими системами, системами обучения.

Образовательную среду образуют внешние и внутренние, факторы по отношению к образованию. Развитие современной ОС обусловлено следующими факторами:

Во-первых, развитием педагогической системы «учитель - знание - ученик» и взаимодействием ее компонентов. Поэтому, первыми исследователями образовательной среды оказались представители педагогической психологии.

Во-вторых, изюминкой современного образования является информационная образовательная среда (далее ИОС), которая представляет собой систематизированное информационное пространство, многомерное, организованное, упорядоченное. Главное свойство ИОС выражается в её информационно-психологическом воздействии и во взаимовоздействии с субъектами образования.

Развитие ИОС общеобразовательной школы как открытой системы является многоуровневой иерархической средой, которая состоит из трех уровней:

1) педагогическая система, представляющая собой форму и содержание ИОС.

2) методические ресурсы, информационно-образовательные, электронно-образовательные ресурсы (ИОР и ЭОР), имеющие образовательное значение. Этот уровень непосредственно управляется педагогической системой.

3) самообразование, саморазвитием учащихся среда, которая содержит познавательные и социокультурные ресурсы общей среды, связанные с образованием. Повышает эффективность управления педагогической системы и ИОС.

Организационный уровень ИОС представляет собой:

• требования общества и образования, назначение, цели,

сформулированные в педагогических исследованиях, нормативных образовательных документах, в Федеральном Государственном Образовательном Стандарте (ФГОС);

• функция реализации ИОС ее потенциал в позитивном

воздействии на процессы обучения, субъектов образования, их отношения.

Технологический уровень ИОС реализуется на автоматизированном уровне, ее функции - разнообразные информационно-компьютерные и коммуникационные технологии, а также необходимые средства взаимосвязи различных (личных, школьных) ИОС и интеграция их в единую систему - общеобразовательную ИОС.

ИОС должна обладать как свойствами научно-методической универсальности, быть комплексно-взаимосвязанной по всем ее уровням, обладать практической применимостью на уровне школы и личностного проектирования.

Заключение

Жизнь все быстрее изменяется, новое время требует от людей быстрой адаптивности к изменившимся условиям. В связи с этим актуально становиться получать информацию и принимать решения в реальный момент времени, при этом расстояния стираются и в зависимости от быстроты принятия решения зависит успех любого мероприятия. В информационной среде образовательной организации это свойство наиболее востребовано, так как воспитание требует современного подхода, для этого необходимо применять новые технологии информационного обмена. Применение технологии интернет вещей на сегодняшний момент является мировым трендом во всех направлениях человеческой деятельности. Развитие науки и техники позволяет реализовывать смелые проекты, что в свою очередь двигает экономику, технологии образования и дает порой непредсказуемые, но всегда положительные результаты. В мире, где автоматизируется все и вся нельзя забывать про простое, человеческое общение, а сейчас единственным местом для этого служит образовательная организация, поэтому важно доверить рутинные операции машинам, а непосредственное воспитание и получение образования без отвлечения на попутные процессы. Разработка умных гаджетов и модернизация программного обеспечения существующих позволяет приблизить достижение цели информационной среды образовательной организации - получение качественного и актуального соответствующего запросам общества образования.

Применение различных технологических устройств и технологий формирует образовательную информационную среду образовательной организации, облегчает труд преподавателей, совершенствует информационные процессы, увеличивает скорость обработки информации. Технология «интернет вещей» позволяет по новому взглянуть на учебные процессы, в режиме реального времени, когда вся необходимая информация 61

всегда под рукой. И в соответствии с этим скорость принятия решений и управление образовательной средой становится гораздо более оперативной и понятной.

В заключение следует отметить:

- формирование системы управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей» представляет собой единый процесс разработки и реализации комплекса взаимосвязанных, последовательно выполняемых целевых программных проектов от генерации идеи до ее внедрения.

-структурно-функциональная модель формирования системы управления информационной средой образовательной организации средствами технологии «интернет вещей» разработана с опорой на известные теоретические концепции и методологические позиции, реализующие системный подходы

- проведена первичная апробация модели и обоснована

эффективность внедрения технологии «интернет вещей».

Список литературы

1. Афанасьев, В.Г. Системность и общество 2 изд. [Текст] / В.Г. Афанасьев. - М.: Изд-во ЛКИ, 2010. - 336 с.

2. Бесконтактные сенсоры сердца встроят в умные дома // NEWSLAND: Новости. 2010. URL: http://newsland.com/news/detail/id/526079/.

3. Беспалько, В.П. Образование и обучение с использованием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия) / В.П. Беспалько. - М.: Просвещение, 2002. - 124 с.

4. Беспалько, В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. - М.: Изд-во Института профессионального образования, 1995.

5. Беспалько, В.П. Природосообразная педагогика. М.: Народное

образование, 2008. 512 с.

+ еще 42 источника

Примечания

оригинал в pdf формате