У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, наведено наукову новизну дисертації та її практичну цінність. Проведено аналіз існуючих методів і підходів для побудови подібних систем. Обгрунтовано обраний напрямок досліджень і зроблено постановку задачі досліджень.

Перший розділ узагальнює моделі дистанційного навчання, методи й стратегії підвищення взаємодії та активності при дистанційному навчанні, питання функціонування систем дистанційного навчання, питання стратегії та управління системами дистанційного навчання. Розглянуто моделі та системи дистанційної освіти, технології, що застосовані в дистанційному навчанні, варіанти впровадження дистанційної освіти в Україні. Показано, що на даний момент варіант організації дистанцiйного навчання, що базується на iнтерактивному телебаченні (two-way TV), враховуючи соціально-економічну ситуацiю в Україні не є можливим для реалізації. Маючи на увазі різноманітні варіанти i моделі дистанцiйного навчання, робимо висновок, що на найближчу перспективу в нашій країні найбільш реальною є організація дистанцiйного навчання на базі комп'ютерних телекомунiкацiй, як регіональних, так i глобальних (Internet). При цьому, залежно від економічних можливостей регіонів, технологічною основою такого навчання може бути:

- обмін текстовими файлами;

- обмін текстовими i графічними, звуковими файлами, використання всіх можливостей та інформаційних ресурсів Internet;

- в додаток до першого варіанту - використання різноманітних традицiйних навчальних матеріалів (друкованих, звукових, аудіовізуальних), а також засобів нових інформаційних технологій.

Огляд сучасних систем дистанційного навчання та програмних пакетів для створення курсів ДО показав, що на сьогодні вже існує досить багато потужних продуктів даного спрямування, але кожен із них має певні обмеження, що не дозволяють використати їх як універсальний інструмент, який можна використати в галузях, де знання носять неоднозначний та імовірнісний характер. У табл.1 наведені порівняльні характеристики найбільш відомих віртуальних навчальних середовищ (ВНС).

Таблиця 1 Порівняльні характеристики найбільш відомих ВНС

Тому створення системи дистанційного навчання та контролю медичних знань адаптованої до вимог сучасного рівня вітчизняної освіти, а також розробка універсального засобу, котрий міг би бути використаний при проектуванні системи, на сьогодні є актуальним і науково обґрунтованим питанням. У другому розділі описані принципи та теоретичні засади побудови систем дистанційного навчання та контролю медичних знань, структура та програмне забезпечення систем дистанційної освіти, використання Інтернет-технологій для розробки даних систем, технології застосування гіпертекстового інтерфейсу для роботи з віддаленими базами даних. Розглянуто два напрямки використання WWW-технологій для роботи з віддаленими базами даних, проаналізовано можливості сучасних програмних пакетів для розробки систем доступу до віддалених баз даних.

Таблиця 2 Порівняльні характеристики засобів розробки інтерфейсів до БД

Аналіз показав, що для створення системи дистанційного навчання та контролю знань в умовах недостатньо розвинутої інфраструктури телекомунікацій та забезпечення користувачів переважно малопотужною комп'ютерною технікою найбільш оптимальною буде модель клієнт-сервер, де основне навантаження покладається на сервер, а клієнтська частина якомога менше залежить від апаратної конфігурації та операційного середовища. Таким вимогам, виходячи з вищесказаного, відповідає технологія доступу до віддалених баз даних через WWW - FastCGI, яка містить у собі найпотужніші аспекти специфікацій CGI і API. З іншого боку, деякі задачі все ж будуть вимагати залучення в систему Java-технологій (наприклад, контроль часу атестації у системі дистанційного контролю знань, що не повинен залежати від швидкості передачі даних через мережу).

Для проектування систем дистанційного навчання та контролю знань пропонується створена нами методологія побудови інструментальних засобів системи, яка базується на патернах класів та об'єктів, що взаємодіють між собою, і дозволяють вирішувати загальні задачі проектування в конкретному контексті. На рис. 1 наведено модель взаємодій ініціювання процесу атестації.

Третій розділ описує експериментальну систему дистанційного навчання та контролю медичних знань. При розробці системи перед нами ставилась задача організації дистанційного навчання та атестації знань медичних працівників України. Для вирішення даної задачі нами було запропоновано схему функціонування системи дистанційного навчання та контролю знань у післядипломній освіті для медичних вузів, котра базується на встановленні центрального сервера дистанційного навчання та підключенні його до Internet. Так як на сьогодні в кожному обласному центрі є можливість доступу до Internet, стало можливим, використовуючи Internet-технології створити систему дистанційної освіти, яка може охопити територію всієї України, організувавши в областях центри дистанційного навчання. Важливим у даній ситуації є те, що це можливо здійснити, використавши наявні вже технічні та комунікаційні засоби. Система передбачає навчання курсантів на протязі місяця, після чого проводиться державна атестація знань тих, хто пройшов навчання. Програмну оболонку створеної нами системи умовно можна розділити на три блоки: блок навчання, блок контролю знань та блок атестації (рис.2). В системі реалізована модель обчислень клієнт-сервер, що передбачає розділення інтерфейсу користувача (функції вводу, відображення та певної обробки даних) від сервісів СУБД. Функціонування програмної оболонки на стороні сервера забезпечується СУБД PostgreSQl (v6.5.2), сервером для обробки http запитів Аpache (v1.3), шлюзовим інтерфейсом CGІ (v2.46), що функціонують в операційному середовищі Unix FreeBSD 3.5.1. СУБД PostgreSQl дозволяє в повній мірі реалізувати багатокористувацький режим та необхідний захист інформації. Усі запити для вибору потрібної інформації побудовані з використанням мови SQL-3. Інтерфейс користувача розробляється на основі HTML-форм, які є найбільш зручним механізмом передачі запитів до баз даних. На стороні сервера для доступу до баз даних використовується механізм CGI (Fast CGI).

В даному розділі описано розроблену на основі використання патернів проектування спеціалізовану мову ТестЛінг, яка дозволяє забезпечити підтримку та обслуговування системи дистанційної освіти в умовах використання її у середовищі людей, котрі, як правило, не є спеціалістами в галузі комп'ютерної техніки на рівні програмування. Це зручний і зрозумілий непрофесіоналу інструмент для роботи з системою. Дана мова призначена для опису алгоритмів функціонування системи дистанційного тестування. Вона являє собою предметно-орієнтовану мову програмування, розроблену з урахуванням можливості її застосування не тільки професійними програмістами. Використання цих інструментальних засобів дозволяє більш ніж у два рази скоротити час на підготовку та модернізацію завдань.

Четвертий розділ присвячено дослідженню ефективності системи дистанційного навчання та контролю знань, описано розроблену систему оцінки валідності процедури контролю знань, наведено опис проведених експериментів щодо дослідження ефективності функціонування апаратно-програмного комплексу та валідності контролю знань при використанні даної системи. Для того, щоб оцінити функціональність системи при різній кількості користувачів, а також передбачити необхідну потужність каналів для певної прогнозованої кількості користувачів, було побудовано математичну модель функціонування системи.

Побудована модель ґрунтується на теорії систем масового обслуговування. Процес взаємодії одного користувача із системою може перебувати в одному з 4-х станів:

- користувач шукає відповідь на запитання;

- система отримує запит через мережу;

- база даних опрацьовує запит;

- через мережу користувачеві надсилається відповідь на запит.

Вважаємо цей процес марковським і однорідним, і відповідно час переходу між станами - розподіленим за експоненціальним законом .

Після проведення перетворень та використавши рівняння для даного марковського процесу отримуємо закономірність зміни завантаженості.

При маємо , звідки - при наближається до - максимальної пропускної здатності БД. Відповідно змінюється вхідний і вихідний трафіки : , де - константи, залежні від технічних параметрів системи. Для дослідження ефективності функціонування системи на практиці, здійснювалось тестування для сервера на базі CPU-233MHz, RAM-64Mb, HDD-4,3Gb (система1) за допомогою програмних засобів функції top ОС Unix, яка оцінює завантаженість системних ресурсів, а також mrtg для визначення вхідного та вихідного трафіків. Роботу системи досліджували при проведенні державної атестації медиків, коли курсанти повинні відповісти на 150 запитань на протязі двох годин. Нами формувались групи з різною кількістю курсантів. При клієнтах вхідний трафік був рівним в середньому відповідно 261 біт/c, 329 біт/c, 340 біт/c (рис.4). При клієнтах система втрачала стійкість. Порівняємо теоретичні й експериментальні дані, значення котрих наведено в табл.3. Тестуванням встановлено, що .

Таблиця 3 Теоретичні й експериментальні дані для системи1

Де, - кількість клієнтів, -теоретична завантаженість БД, - відношення, - вхідний трафік, - відношення, - теоретичний розмір черги, - завантаженість системних ресурсів.

Отже, близькість між відносною зміною теоретичної завантаженості та вхідного трафіка, підтверджує обгрунтованість обраної моделі.

Крім того, зміна завантаженості системних ресурсів є проміжною між зміною завантаженості БД та зміною об'єму пам'яті, зайнятого чергою, оскільки завантаженість системи залежить від обох цих параметрів.

Аналогічні вимірювання було проведено для сервера на базі CPU-550MHz, RAM-128Mb, HDD-10Gb (система2).У цьому випадку .

При покращенні технічних характеристик системи зменшується, а збільшується практично обернено пропорційно, тому знаменник змінюється мало. Проте у системі2 потроєння кількості клієнтів практично потроює й трафік, чого не було для системи1. Це пов'язано з тим, що параметр при перебуває в області квазілінійної залежності від . Отже, обрана модель є достатньо добрим наближенням, що дає змогу оцінити трафік залежно від числа користувачів:

,

де - середній розмір вимог від клієнта.

Аналогічно , де - середній розмір відповіді. Система оцінки валідності процедури контролю знань

При розробці системи дистанційного навчання та контролю знань постало питання валідності процедури тестового контролю та самоконтролю.

Валідністю в даній роботі ми вважали сукупність відомостей про те, відносно яких характеристик особистості можуть виноситись кваліфікаційні судження, а також про міру обґрунтованості останніх на підставі тестових оцінок або якихось інших засобів оцінювання. З'ясувати валідність тесту означає перевірити, чи дійсно тест вимірює потрібну нам характеристику і наскільки надійно він це робить. Найпоширенішою процедурою визначення валідності є критеріальна валідизація - перевірка узгодженості результатів тестування з критерієм. Щодо тестів досягнень, до яких належить розроблена система, критерієм найчастіше є оцінка рівня знань, тестованих авторитетними фахівцями в даній галузі. У нашому випадку ми проводили додаткове опитування осіб, які підлягали тестуванню в КМАПО ім. П.Л.Шупика, з оцінкою за традиційною шкалою: 5 - "відмінно", 4 - "добре", 3 - "задовільно", 2 - "незадовільно". Для підвищення надійності оцінка виставлялась колективно (комісією у складі 4 чоловік) шляхом компромісу. За час проведення експериментів через нашу систему пройшло 9656 тих, що атестувались. Це дає змогу говорити про достатньо представницьку виборку з генеральної сукупності, так як було охоплено практично всі медичні спеціальності. Тестові та експертні оцінки порівнювалися трьома способами :

Оскільки тестові та експертні оцінки мають різний характер (експертна є дискретною і має 4 рівні, а тестова коливається в межах 0 - 100, тобто може вважатись континуальною), то для їх порівняння було вирішено застосовувати ранговий коефіцієнт кореляції Спірмена:

,

де - кількість тестованих; і - ранги -го тестованого відносно тестової та експертної оцінок.

Обчислювався коефіцієнт кореляції добутку моментів Пірсона:

,

де , - експертна і тестова оцінки -го тестованого; і - середні оцінки; і - стандартні відхилення в порівнюваних рядах.

Цей коефіцієнт є мірою лінійної залежності між тестовою та експертною оцінками.

Успішність ("склав - не склав") відносно експертної та тестової оцінок порівнювалась за коефіцієнтом асоціації Пірсона :

,

де та - частки тих, хто отримав відповідно позитивну експертну та тестову оцінки; - успішність відносно обох оцінок одночасно. Результати наведено в табл.6. Максимальна валідність тесту досягається в тому випадку, коли окремі завдання та субтести, які його складають, максимально корелюють із загальним результатом, водночас мінімально корелюючи між собою. Було проведено аналіз внутрішньої узгодженості тесту за допомогою розбиття питань на парні й непарні. Отримані результати свідчать про достатній рівень консистентності тестів (табл.6). Важливим аспектом емпіричної валідності є тест-ретестова кореляція - міра стабільності отримуваних результатів. Для оцінки тест-ретестової кореляції проводилось дворазове тестування з невеликим інтервалом часу між тестами. Результати порівнювались так, як і в попередньому випадку (табл.6).

Таблиця 6 Результати обрахунку значень коефіцієнтів

Необхідно врахувати, що на результат тестування суттєво впливають обставини його виконання. Нами було досліджено, як надійність результатів змінюється залежно від швидкості відгуку системи та від того, в якій частині тесту (ближче до початку чи кінця) знаходиться завдання. Для цього було проведено дворазове тестування в нормальних умовах та за умов штучно сповільненого відгуку системи. Результати наведено в табл.7.

Крім того, аналогічні коефіцієнти кореляції обчислено окремо для 1-ї, 2-ї, 3-ї і 4-ї чверті всіх питань. Результати порівнювались за допомогою рангового коефіцієнта кореляції Спірмена та коефіцієнта кореляції моментів Пірсона. При сповільненні відгуку системи за деякою межею тест-ретестова кореляція стає недостатньою. Це потрібно вважати важливим технічним обмеженням при плануванні системи. Також було проведено обрахунок кореляції чверті питань із загальною кількістю . Результати наведено в табл.8.

Таблиця 7 Результати дворазового тестування в нормальних умовах та за умов штучно сповільненого відгуку системи

Таблиця 8 Результати обрахунку кореляції чверті питань з загальною кількістю