Современные темпы технического прогресса, в эпоху глобальной информатизации, приводят к необходимости внедрения новых средств в процесс обучения. Необходимость создания таких средств становится очевидной, в связи с возрастающими потребностями в быстром изучении инновационных технологий, активно пополняющихся знаний и практических приложений, в том числе и современных языков программирования. Для данных целей необходимо создание конкретных информационных систем, поддерживающих концепцию открытого образования Для того, чтобы открытое образование, формируемое в России, соответствовало международному уровню, учреждениям системы образования, прежде всего высшего, необходимы информационные системы (ИС), в которых реализуются методы и средства дистанционного обучения (ДО). Систем дистанционного обучения (СДО) сегодня довольно много (например: СДТ REDCLASS, СДО Прометей, MS SharePoint, STELLUS и т.д.). К сожалению СДО лишены возможности проведения лабораторных практикумов, за исключением возможностей эмуляции в виде активных элементов и презентаций.
Упражнение в любой системе обучения является первостепенным дидактическим инструментом. Без них невозможно обучение, потому что научиться чему-либо можно, лишь упражняясь в рамках изучаемой предметной области. Упражнение является центральной частью механизма управления познавательной деятельностью учащегося. Традиционно лабораторный практикум один из важных элементов подготовки полноценного специалиста. Учебные планы по инженерным специальностям высших учебных заведений обычно предусматривают около 25% от общего объема аудиторных занятий для проведения лабораторных работ. Дисциплины, связанные с обучением программированию, предусматривают почти половину учебных часов для проведения практических занятий и лабораторных работ. Проведение практических занятий в системе дистанционного обучения обычно реализуется на базе виртуальных лабораторий. Понятие виртуальная лаборатория (ВЛ) связано с развитием сетевых компьютерных технологий, позволяющих выполнять лабораторный практикум в режиме удаленного доступа к реальному оборудованию Организация лабораторного практикума для подготовки программистов во многом похожа на организацию практикумов для инженерных дисциплин. Так же, как в инженерных дисциплинах, виртуальная лаборатория подразумевает, что проводимые работы будут реальны, а лабораторное оборудование виртуальное.
Процесс проведения лабораторной работы для инженерной дисциплины с компьютерной моделью совпадает с проведением лабораторной работы для дисциплин, связанных с программированием. Хотя есть и существенные отличия.
Для дисциплин, связанных с изучением программирования студент собирает не измерительный стенд, а непосредственно создает объект с требуемыми свойствами, который затем будет подвергнут тестированию. В отличие от модели физического объекта, поведение которого подлежит исследованию, программа должна обладать заданным поведением. Последнее обстоятельство и подлежит исследованию (в программировании это называется тестированием). Оно проводится с целью убедиться, что созданный объект имеет заданные правила (алгоритмы) поведения. Используемый термин Лаборатория удаленного доступа (далее в тексте лаборатория) введен исключительно по причине ориентации разработки на её удаленное использование через локальную сеть университета или через сеть Интернет.
Одной из наиболее важных особенностей развития современных информационных систем следует считать тенденцию к интеграции: функциональная интеграция, интеграция неоднородных информационных ресурсов, интеграция разных способов представления информации для пользователей ИС, интеграция информационных и вычислительных систем с телекоммуникационными системами.
В лаборатории нет необходимости поддерживать задачи, которые относятся к организации процесса обучения (ведение электронной зачётной книжки, поддержка средств общения, электронная библиотека и т.д.), достаточно интегрировать лабораторию в существующую СДО, сэкономив тем самым ранее вложенные инвестиции.
Как и в случае СДО, для доступа к лаборатории на стороне клиента достаточно иметь Интернет обозреватель (например Internet Exploer 4.0) и, в некоторых случаях, среду выполнения Java.
В гранте Интерактивные системы практического и группового обучения на базе технологий эмуляции, стимуляции и управления знаниями в 2005 году была реализована одна из таких лабораторий.
Вместе с лабораторией было дано описание похожих решений. Лаборатория была опробована на кафедре Открытых информационных систем МЭСИ.
Рассмотрена проблема интеграции практикумов по дисциплинам Операционные среды и оболочки, Архитектура UNIX, Программирование в UNIX, Администрирование операционных систем и Параллельное программирование, а также взаимодействие с СДО Прометей.
В качестве решения был выбран подход, получивший название метода интеграции в среде удаленного обучения лаборатории удалённого доступа.
Изначально лаборатория была написана для функционирования под управлением ОС ALT Linux Master 2.4 DVD Edition с использованием веб-сервера Apache, но с учетом возможности дальнейшего переноса на системы под управлением ОС MS Windows Server 2003 и IIS. Лаборатория реализована с использованием языков и технологий программирования - Java, perl, php, C/С++, bash.
Защита лаборатории осуществляется средствами сервера Apache и ОС ALT Linux Master 2.4 (запуск практикумов от имени конкретного пользователя системы). Данный подход является одним из самых простых и в тоже время достаточно надежных. В этом случае нет необходимости досконально продумывать стратегию безопасности, осуществлять ее проектирование и реализацию в коде. К тому же, для того чтобы создать хорошую систему защиты нужно обладать достаточной квалификацией в этом вопросе.
Безопасность доступа к лаборатории достигается средствами веб-сервера Apache и его возможностями по поддержанию сессии клиента (имеется ввиду ассоциированный с пользователем сеанс работы в лаборатории). Осуществляется защита входа и ресурсов паролем. Возможно использование SSL шифрования трафика средствами OpenSSL интегрированного с веб-сервером Apache.
К основным достоинствам среды лаборатории следует отнести: возможность использовать инструментальные средства, которые не всегда возможно установить на клиентском рабочем месте (в силу их дороговизны, недоступности для широких масс или невозможности их самостоятельной установки и настройки); возможность автоматической оценки результатов выполнения практических заданий и их последующего подтверждения преподавателем (в случае необходимости); возможность интеграции в уже созданные системы удалённого обучения; возможность использования как внутренних, так и внешних сетевых ресурсов в среде лаборатории; дисциплины и практические задания оформлены в виде независимых компонентов создаваемых отдельно от среды лаборатории.
В ближайшее время планируется включить лабораторию в новую среду "Электронный Кампус МЭСИ".