Введение 5
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ТРЕНАЖЕРОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ.
1.1. Многопользовательские тренажеры: специфика вида электронных
образовательных ресурсов, дидактические возможности, функционал, опыт применения в профессиональном образовании 11
1.2. Обзор сред разработки многопользовательских тренажеров 19
1.3. Структура, содержание, этапы разработки многопользовательского
тренажера для профессионального модуля 22
Выводы по 1 главе 37
ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В ГПБОУ «ЮУрГТК»
2.1. Состояние защищенности электронных образовательных ресурсов в
ГПБОУ «ЮУрГТК» 38
2.2. Подходы к совершенствованию информационной защиты электронных
образовательных ресурсов в ГПБОУ «ЮУрГТК» 44
Выводы по 2 главе 50
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕР ИНФОРМАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ТРЕНАЖЕРА В ГПБОУ «ЮУрГТК»
3.1. Реализация многопользовательского тренажера для
профессионального модуля на базе Moodle 51
3.2. Апробация многопользовательского тренажера на базе ЮУрГТК 70
3.3. Меры информационной защиты многопользовательского тренажера по
профессиональному модулю в ГБПОУ ЮУрГТК 80
Выводы по 3 главе 98
Заключение 99
Библиографический список 101
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Обеспечение безопасности информационных систем образовательных организаций является актуальным требованием современного профессионального образования. Информационные ресурсы и информационные системы относятся к ряду основных защищаемых элементов во всех сферах жизнедеятельности современных организаций среднего профессионального образования.
Современной реальностью являются также и средства негативного информационного воздействия на элементы информационной образовательной системы. Создание и организация функционирования любых современных структур и систем, прежде всего, требует обеспечения их информационного взаимодействия с внешней средой, которое должно быть максимально надежным и безопасным.
Направление научных исследований в области информационной безопасности Российской Федерации «Исследование проблем создания и развитие защищенных информационно-телекоммуникационных систем» признано одним из приоритетных направлений научных исследований и одобрено в числе других по информационной безопасности Научного совета при Совете Безопасности Российской Федерации [34], [38].
Для образовательных организаций данное направление актуально также в связи с тем, что интенсивная информатизация образовательного процесса требует разработки и внедрения все новых интерактивных форм электронных средств. Актуальным становится использование интерактивных электронных тренажеров различной тематической направленности при профессиональной подготовке и при повышении квалификации с учетом индивидуальных особенностей обучающихся. В последнее время в образовательных организациях оптимальным и эффективным является разработка и внедрение многопользовательских электронных тренажеров, позволяющих устранять пробелы при изучении учебной дисциплины и закреплять полученные знания, самостоятельно определять уровень подготовки и оценивать свои результаты; получать необходимые теоретические сведения и практические профессиональные навыки. Многопользовательские электронные тренажеры базируются на методике, содержащей в себе целенаправленную тренировку в процессе многократного повторного выполнения практико-ориентированных заданий. Другим несомненным достоинством электронного тренажера является минимум временных затрат в совокупности с принципом объективной оценки результатов деятельности обучающегося в процессе работы с тренажером. Обучающийся видит результаты своей деятельности, исключающие субъективную оценку педагога. Применение данного дидактического средства базируется на теоретической и практической основе большого поколения педагогов и ученых.
В части педагогического обоснования мы опирались на труды отечественных ученых в области профессионального образования с применением информационных технологий, необходимо отметить таких ученых как: Е.С. Полат, И.В. Роберт, Е.К. Хеннера, В.Ф. Белов, Э.Ф. Зеер, A. Н. Леонтьев, A.M. Матюшкин и ряд других [36], [39], [40], [53], [15]. Методологической и научной основой проведенного исследования в области теории и практики безопасности сложных информационных систем, информационного взаимодействия, защиты технических, программных и информационных ресурсов являются труды отечественных ученых: Н.А. Кузнецова, Микрина Е.А., Кульбы В.В. В.А. Садовничий, К.В. Фролова, а также исследования таких известных ученых, как В.А. Герасименко, B. А. Конявский, А.А. Грушо, П. Д. Зегжда, Г.О. Крылов, А. Г. Сабанова, И.Б. Шубинского и ряд других [30], [42], [43], [55].
Исследователями в области информационной безопасности была сформирована теоретическая и практическая база для разработки теоретических положений и практического использования аппаратно-программных средств защиты информации, электронных образовательных ресурсов и информационных технологий электронного документооборота. На практике, в большинстве образовательных организаций среднего профессионального образования (далее - СПО) преобладает комплексный подход к обеспечению безопасности образовательного процесса. При комплексном подходе защитные функции внедряются в информационную систему образовательной организации на этапе ее разработки и развертывания, и являются ее неотъемлемой частью. При этом защищается не только информация в форме сведений на носителе, процессы преобразования информации, но и разрабатываются и организуются виртуальные среды для создания дополнительной защиты в формате отграничения и частичной или полной изоляции информационных ресурсов. В практической деятельности по обеспечению режима информационной безопасности образовательные организации уделяют основное внимание выполнению требований и рекомендаций соответствующей российской нормативно-методической базы в области защиты информации.
Специфика образовательных организаций состоит в отсутствии стандартного подхода при проведении информатизации объектов профессионального образования, в связи с чем, каждая образовательная организация имеет уникальную корпоративную сеть, со своими особенностями, сложившимися пользовательскими традициями, разной степенью обеспеченностью квалифицированными кадрами, различными техническими характеристиками и архитектурными решениями. Обновление и апгрейд программно-аппаратного базиса корпоративной сети образовательной организации в связи с постоянно обновляющимися угрозами информационной безопасности должно происходить с учетом специфики такой сети и в соответствии с эффективными трендами обеспечения информационной безопасности, реализуемыми при комплексном подходе.
К наиболее эффективным направлениям относятся технологии виртуализации, в частности, создание так называемых «песочниц».
Песочница (англ. sandbox) - специальный механизм для безопасного исполнения программ, используется как часть проактивной защиты от вредоносного кода, от сетевых атак и является контролируемым набором ресурсов для выполнения гостевой программы.
Необходимость обеспечения нормативных требований и учета специфики программно-аппаратных систем защиты информационных ресурсов в организации профессионального образования при разработке и внедрении современных интерактивных обучающих средств, базирующихся на современных информационно-коммуникационных технологиях, определяют актуальность темы диссертации.
Целью диссертации является разработка и апробация многопользовательского тренажера в условиях обеспечения информационной безопасности образовательной организации (ГБПОУ «ЮУрГТК»).
Объектом исследования выступает образовательный процесс в образовательной организации среднего профессионального образования (СПО), а предметом исследования - процесс применения многопользовательского тренажера в образовательном процессе организации СПО.
Гипотеза исследования состоит в предположении о повышении защищенности информационных ресурсов образовательной организации при реализации комплексного подхода обеспечения безопасности образовательного процесса с применением технологий виртуализации посредством реализации изолированной среды (песочницы) и разработки двухфакторной аутентификации для доступа к ней.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
1) Изучить научно-методические, технические информационные источники, на основе которых провести анализ содержания, структуры, этапов разработки и опыта применения в педагогической практике многопользовательских тренажеров;
2) Провести анализ сред разработки многопользовательских тренажеров;
3) Проанализировать состояние защищенности электронных образовательных ресурсов в ГБПОУ «ЮУрГТК», выявить существующие подходы к совершенствованию информационной безопасности;
4) Разработать многопользовательский тренажер для профессионального модуля ГБПОУ «ЮУрГТК»;
5) Реализовать меры информационной защиты многопользовательского тренажера по профессиональному модулю в ГБПОУ «ЮУрГТК», проверить их эффективность.
Методологическую основу исследования составляют системный подход, метод моделирования, процессный подход, метод сравнения и аналогии, метод динамических испытаний и другие.
Научная новизна проведенных исследований и полученных в работе результатов заключается в следующем:
• показана возможность необходимого обновления существующей системы комплексной безопасности образовательного процесса в образовательной организации среднего профессионального образования путем реализации технологий виртуализации;
• уточнено понятие многопользовательского тренажера в контексте применения его в образовательном процессе СПО.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
• разработан многопользовательский тренажер по профессиональному модулю в ГПБОУ «ЮУрГТК», который может быть применен и в других образовательных организациях СПО;
• реализована изолированная виртуальная среда (песочница) для применения многопользовательского тренажера;
• проведена апробация двухфакторной аутентификации для доступа к изолированной среде.
Проведенные исследования и полученные результаты могут быть использованы для создания, внедрения и управления комплексной системой защиты информационных ресурсов в образовательных организациях.
Ход исследования и его результаты докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях:
1. Всероссийская научно-практическая конференция «Национальная
безопасность России: актуальные аспекты», Санкт-Петербург, 24-27 июля 2017 г. Публикация: «Подходы к обеспечению информационной безопасности электронных образовательных ресурсов./[Текст] Гафаров В.Ф., Гафарова Е.А.//Сб. «Материалы конференции ГНИИ «НАЦРАЗВИТИЕ», Санкт-Петербург, 2017, с.121-126
2. Международная научно-практическая конференция «Непрерывное
образование в интересах устойчивого развития: новые вызовы», Казахстан, Костанай, 6 декабря 2018 года. Публикация: «Обзор сред разработки многопользовательских тренажеров для системы профессионального образования». [Текст]/В.Ф. Гафаров.// Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Непрерывное образование в интересах устойчивого развития: новые вызовы». Национальная академия образования им. И. Алтынсарина. - Астана, 2018 г.- с. 410-413.
База исследования: ГБПОУ СПО «Южно-Уральский государственный технический колледж», г. Челябинск.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений.
В ходе проведенного исследования были решены задачи, поставленные в начале исследования.
Была раскрыта специфика многопользовательских тренажеров как вида электронных образовательных ресурсов, проведен обзор сред, пригодных для разработки многопользовательских тренажеров, выявлена структура, содержание многопользовательских тренажеров.
Многопользовательский электронный тренажер - это программно-методический комплекс, в основу которого положена система диагностики и интерпретации полученных ответов, алгоритмы целенаправленной тренировки обучающегося в процессе многократного повторного выполнения имитации технологического процесса, а также тестовых заданий разного формата. Существенным отличием электронного тренажера от электронного учебного пособия является наличие сценария. Для организации многопользовательского режима тестирования необходимо введение дополнительных компонентов, таких как база данных и сервер базы данных, а также программного обеспечения для функционирования этой информационной системы.
На базе Moodle был разработан проект многопользовательского тренажера для раздела профессионального модуля по программированию.
На базе исследования - ГПБОУ «ЮУРГТК» сделан анализ защищенности информационных ресурсов и выявлены подходы к совершенствованию информационной безопасности образовательной организации. Процедура оценки, состоящая в проведении опросов на основе требований стандарта по учету усредненного экспертного мнения специалистов, показал наличие таких угроз, как возможность несанкционированного внесения изменений в персональную информацию студентов при проведении тестирования, а именно - в результаты учебной успеваемости, а также возможность внесения корректив в программные коды и настройки операционной системы.
При внедрении многопользовательского тренажера имеющиеся уязвимости очевидно усилятся, в связи с чем, нами были предложены меры информационной защиты и проведена экспериментальная проверка их эффективности. Для этого мы реализовали изолированную среду - песочницу, используя плагин CodeRunner (V3.3.0) для Moodle и специально выделенный сервер. CodeRunner - плагин для Moodle. Многопользовательский тренажер по языку программированию Python мы реализовали в данной изолированной среде.
Для дополнительной защиты нами был апробирована двухфакторная аутентификация, для чего был доработан плагин для Мoodle. Экспериментальная проверка доказала работоспособность спроектированной информационной системы: песочницы, многопользовательского тренажера и плагина двухфакторной аутентификации.
Анализ влияния двухфакторной аутентификации на общую защищенность изолированной среды показал повышение уровня безопасности вышеописанной информационной системы. Методика оценки влияния была основана на рисках вероятных опасных событий и аннигилирующего влияния двухфакторной аутентификации в этих опасных событий.
Таким образом, задачи исследования решены, гипотеза доказана, цель исследования достигнута.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
