Аннотация
Ищенко Р.Д., Ольшевский А.И Разработка обучающего пакета программ по курсу «Операционные системы». Рассмотрены основные положения курса «Операционные системы». Рассмотрены задачи, которые необходимы для разработки обучающего пакета программ по данному курсу. И краткое описание о реализации программных пакетов
Общая постановка проблемы
Передовые страны проводят новую образовательную политику, опирающуюся на инженерный подход, связанный с индивидуализацией процесса обучения. Реализация такой обучающей системы возможна на основе результатов следующих исследований в области искусственного интеллекта.
Для высшего образования первостепенную актуальность приобретает задача использования возможностей информационных технологий в обучении. На сегодняшний день мало существует пакетных продуктов для индивидуального изучения специализированных курсов. Студентам, находящимся на заочной форме обучения, сложно углубленно изучать новые IT–технологии самостоятельно.
Цель статьи
Накопление и систематизация информации по курсу «Операционные системы», формирование у пользователей аналитико-мыслительной деятельности, повышение эффективности процесса обучения.
Актуальность данной статьи
Курс «Операционные системы» относится к базовой части дисциплин профессионального цикла подготовки студента.
Разработка данной системы будет актуальна в случае самостоятельного изучения предмета студентом.
Описание концепции обучающей системы поможет понять технологии создания и организации современных операционных систем.
Для обучения будут применены мультимедийные технологии, которые обеспечивают лучшее восприятие учебного материала. Иллюстрации являются зрительной опорой, которая помогает наиболее полно усвоить материал.
Вводная информация о курсе
Операционные системы – это программное обеспечение для администрирования аппаратного и программными ресурсами компьютера и предоставляющее общие службы для программ. Также операционные системы предназначены для взаимодействия с пользователем.
Самые распространенные операционные системы для персональных компьютеров, это в первую очередь семейство Windows от корпорации Microsft и семейство unix подобных систем Linux.
Сама операционная система – это основная часть программного обеспечения, работающая в режиме супервизора. Данный режим работает с аппаратным обеспечением и имеет к нему полный доступ и может задействовать любую инструкцию. Другие программные продукты работают в режиме пользователя и имеют ограниченный доступ к аппаратной части. Например, не могут использовать инструкции ввода – вывода.
Программы пользовательского интерфейса – это оболочка для операционной системы, в которой пользователь работает с пользовательскими программами, что означает, что пользовательский интерфейс (графическая оболочка или GUI) находятся на низком уровне программного обеспечения.
Операционные системы возникли с сороковых годов двадцатого века. С того времени по наши дни было разработано множество операционных систем. Опишем некоторые из них:
- мейнфреймовые;
- серверные;
- многопроцессорные;
- операционные системы персональных компьютеров;
- операционные системы карманных персональных компьютеров;
- встроенные операционные системы;
- операционные системы сенсорных узлов;
- операционные системы реального времени;
- операционные системы смарт-карта.
Большая часть операционных систем используют такие понятия как процессы, адресные пространства и файлы для понимания работы и возможности объяснить их принцип работы.
Процессом в операционных системах является программа во время её выполнения. С каждым процессом связано его адресное пространство место в памяти компьютера. Он является одной из самых важных абстракций в операционной системе. Процессы помогают осуществить псевдо – параллельные операции. Без абстракции процессов современные вычисления просто не могут существовать.
Адресным пространством в операционных системах является совокупность всех допустимых ячеек памяти. Данные ячейки могут быть использованы для доступа к этим объектам при определенном режиме работы.
Файлы – это логический информационный блок, создаваемый процессами. Для удобства работы с информацией, а в частности с файлами, начали появляться структуры, которые определяли способ организации, хранения и именования данных на носителях информации.
Решаемые задачи
В общем случае в рамках автоматизированных обучающих систем могут решаться следующие задачи:
- задачи, связанные с регистрацией и статистическим анализом показателей усвоения учебного материала: определение времени решения задач, определение общего числа ошибок и т.д.; к этой же группе относятся и задачи управления учебной деятельностью;
- задачи, связанные с проверкой уровня знаний, умений и навыков учащихся до и после обучения, их индивидуальных способностей и мотиваций;
- задачи АОС, связанные с подготовкой и предъявлением учебного материала, адаптацией материала по уровням сложности, подготовкой динамических иллюстраций, контрольных заданий, лабораторных работ, самостоятельных работ учащихся;
- задачи администрирования системы, доставки учебного материала на рабочие станции и задачи обратной связи с обучаемым.
Для создания обучающего модуля в общем случае, решаются следующие задачи:
- подготовки и систематизации учебного материала, адаптации материала по уровням сложности, разработки динамических иллюстраций, контрольных вопросов и других заданий (база знаний);
- регистрации пользователей (создания модели обучаемого), проверки уровня знаний и статистического сбора показателей усвоения учебного материала;
- оценки уровня знаний, умений и навыков у обучаемых до и после обучения, их индивидуальных способностей и мотиваций;
- администрирования системы, доставки учебного материала на рабочие станции и задачи обратной связи с обучаемым.
Интеллектуальный анализ результатов – это процедура проверки, при которой обучающая система способна проанализировать ответы студента на тестовые задания, указать, что именно неправильно или неполно освещено в ответе и, как следствие, какие знания недостаточно усвоены студентом.
Разработчики моделирующих программ при создании своих продуктов не достаточно ориентируются на современные технологии модуляризации (COM, CORBA) и предпочитают выполнять реализацию самостоятельно. Все модули могут быть не просто автономными, а уже традиционно считаются независимыми программными продуктами. Наиболее простой и легкий в создании модуль - математическое ядро.
Центральное место в системе занимает процедура управления процессом обучения, которая используется для планирования и выбора дальнейших действий (логические «решатели», методы теории принятия решений). Для генерации новой порции учебного материала и помощи обучаемому задействуется база знания о предметной области и текущее состояние модели обучаемого. Сведения извлекаются по запросу анализатором действий системы управления. После удачного прохождения всех этапов обучаемому предлагается следующая тема из этого курса.
Метазнания о компетенции обучаемого первоначально формируется путём диагностирования обучаемого с помощью тестов, а также на умение выполнять простейшие или более сложные упражнения. При этом осуществляется последующее итеративное уточнение компетентности модели обучаемого по результатам его ответов в ходе изучения им очередной порции материала, предложенной ему с учётом достигнутой компетенции.
Описание программы
Данные программные пакеты будут реализованы при помощи языка Python и фреймворка Flask, так как была выбрана архитектура клиент – сервер. Также будет реализована база данных для хранения информации о пользователе и его прогрессе в изучении данного курса. Для этого будет реализована авторизация пользователей, при помощи логина и пароля
В базу данных будут входить такие таблицы как, пользователь, тесты, учебные материалы.
В таблице пользователь будут находиться такие поля как, логин, пароль, пройденные темы, оценка за тему и средняя оценка.
В таблице учебные материалы будут находиться ссылки на иллюстрации, видеоматериалы и текстовые описание.
В таблице тесты будут находиться данные для тестирования пользователя и их оценивания.
Программный интерфейс будет реализован при помощи HTML и шаблонизатора jinja2.
Выводы
В данной статье была систематизирована информации по курсу «Операционные системы», описана вводная информация, определенны решаемые задачи и описана корректировка модели обучения. Также было дано краткое описание структуры программы.
Список использованной литературы
1. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э.Таненбаум, Х.Бос. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2015. – 1120 с.
2. Руссинович, М. Внутреннее устройство Microsoft Windows / М. Руссинович, Д. Соломон. – 6-е изд. – СПб.: Питер, 2013. – 800 с.
3. Кофлер, М. Linux. Полное руководство / М. Кофлер. – СПб.: Питер, 2011. – 800 с.
4. Голощапов, А. Л. Google Android: системные компоненты и сетевые коммуникации / А.Л Голощопов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2012. – 384 с.
5. Олифер, Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / Н. А.Олифер, В. Г. Олифер. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. – 944 с.
6. Олифер, Н. А. Сетевые операционные системы / Н. А.Олифер, В. Г. Олифер. – СПб.: Питер, 2007. – 864 с.