Развитие региональной информационной образовательной среды, основанной на свободном программном обеспечении (Алексей Драгунов, OSEDUCONF-2023)

Ссылки сюда (1) →

Короткая ссылка: 20230128P

Докладчик

Алексей Драгунов

Система общего и профессионального образования в России претерпела с начала века уже несколько перезагрузок комплексного подхода к компьютеризации, информатизации, цифровизации. Авторы статьи непосредственно участвуют в этих процессах, выполняя задачи, определяемые федеральными органами исполнительной власти, развивая региональную цифровую экосистему образования.

В статье описывается новый опыт Псковской области по созданию комплексного цифрового решения для региональной системы образования, учитывающий сегодняшние требования к цифровой трансформации образования.

Презентация

Thesis

Введение

В статье «Информационная образовательная среда региона, основанная на свободном программном обеспечении: технологии и содержание», которая вышла в сборнике трудов 13й конференции «Свободное программное обеспечение в высшей школе», мы рассказали о структуре системы и lowcode — платформе собственной разработки, на которой она построена.

За прошедшие с того времени четыре года произошли серьёзные изменения, в том числе — изменились подходы к цифровизации образования — не только появились новые задачи, но и новые требования, в частности по обеспечению информационной безопасности.

Безопасность

С 1 января 2023 года в соответствии с Законом «Об образовании в Российской Федерации» персональные данные обучающихся в системе общего образования и СПО могут обрабатываться только в государственных информационных системах. Отметим, что это не стало чем-то новым, тк государственными информационными системами должны были быть система доступности дошкольного образования и навигаторы допобразования. Теперь это касается всех подсистем, где обрабатываются персональные данные детей, включая электронные журналы, системы электронного обучения (в тч LMS), системы автоматизации учреждений СПО и цифровые платформы ЦОПП. Поскольку все эти подсистемы являются частью региональной информационной образовательной среды (РИОС), то в 2022 году была решена задача аттестации её в качестве региональной ГИС. Это потребовало от нас организации защищённого серверного узла. Было важно расположить более 30 наших подсистем в защищённом региональным «облаке», обеспечить их взаимодействие, управление и выделить защищённый сегмент, в который пользователи будут иметь доступ к расширенным данным только с защищённых рабочих мест. Перед нами стоял выбор между двумя технологиями — виртуализация и контейнеризация. Был сделан выбор в пользу Docker ля размещения большинства подсистем и KVM для виртуализации небольшого числа виртуальных машин. В в качестве серверной операционной системы был выбран «Альт 8 сервер» с поддержкой виртуализации/контейнеризации. Кроме опыта эффективной поддержки со стороны сообщества, одной из причин такого выбора была доступность сертифицированной версии, вкючавший в формуляр средств виртуализации. Непростой задачей стал выбор решения для организации безопасности на подключаемых компьютерах в образовательных организациях и органах управления образованием. После сравнения нескольких решений, было выбрано российское решение КриптоКом, построенное на защищённой реализации OpenVPN. Итоговая стоимость комплекта ПО для рабочих станций под операционными системами Linux и Windows составила около 15 тысяч рублей (сертифицированный сетевой клиент, антивирусное ПО, IP-сканер, средство защиты от НСД и межсетевой экран).

К большому сожалению, ни одна сертифицированная версия российской операционной системы не позволяет использовать её в качестве защищённого рабочего места без этих дополнительных затрат, просто ограничившись приобретением антивирусного ПО. В конце 2022 года проведена подготовка к проведению во всех ОО и ОУО оценки соответствия требованиям к защите информации, которое будет организовано для всех созданных защищённых рабочих мест.

Новые возможности

В таблице приведена структура РИОС по состоянию на конец 2022 года. Описание подсистем доступно по адресу [4] Проект в целом был представлен на конференции DIGITAL INNOPOLIS DAY — 2022

Структура РИС «ЦОПО»:

За три последних года мы реализовали в регионе инвентаризацию обеспеченности учебниками и их электронный заказ; региональную образовательную платформу, позволяющую педагогам готовить и проводить занятия в синхронном интерактивном формате, используя верифицированный образовательный контент (ФГИС «Моя школа») и курсы Moodle; собственные видеосервера на базе nginx, обеспечивающие видеотрансляций ГИА (ЕГЭ, ОГЭ — замена сервисов Ростелекома), открытых уроков, олимпиад; цифровую платформу центров опережающей профессиональной подготовки (ЦОПП); навигатор дополнительного образования и многое другое.

Уникальные особенности

1. Lowcode — гибкое изменение структур данных, процессов и интерфейсов без программирования
2. Конструктор взаимодействия с ЕПГУ (СМЭВ)
3. Вывод всех массовых социально значимых услуг на ЕПГУ
4. Поддержка цифровых административных регламентов — реализованы общие механизмы и МСЗУ «Аттестация педагогов»
5. Реализована интеграция с витринами ЕПГУ Минцифры (ожидается возможность вывода в продуктивную среду)

Используемое свободное ПО

Ключевые опенсорс-решения, использованные при разработке системы:

1. Альт 8 Сервер — для целей аттестации использован в защищённом исполнении ([5])

2. Средства разработки:

2.1 PHP 5.4 — 8.x ([6]) — основной язык, выбор которого, с одной стороны, был обусловлен историческими причинами. Остаётся современным эффективным языком с низким порогом вхождения и хорошей производительностью;

2.2 Jqery ([7]) — использовался при разработке собственной lowecode-платформы для быстрой разработки и сопровождения отраслевых систем;

2.3 Open JDK ([8]) — на нём мы разрабатываем новую версию нашей lowecode-платформы;

2.4 C++, Qt ([9]) — модули подсистемы распознавания для собственной подсистемы обработки бланков;

2.5 Python — модули обучения нейронок на примерах бланков, аналитический функционал;

3. СУБД

3.1 PostgreSQL ([10]) — основная СУБД для большинства подсистем;

3.2 MongoDB ([11]) — хранилище для высоконагруженной базы данных оценок элктронных журналов;

3.3 Firebird ([12]) — база данных для настольных клиент-серверных приложений для работы с данными, входящих в состав платформы;

4. Образовательные решения

4.1 LMS Moodle ([13]) — интегирована с РИОС — подсистема электронного обучения на базе Moodle доступна каждому учащемуся и педагогу

4.2 Xerte Toolkit ([14]) — конструктор интерактивных учебных модулей, отличная замена learningapps/h5p. Доступен каждому педагогу и учащемуся

5. Другое

5.1 Tensor flow ([15]) — используем для распознавания рукописных полей на бланках

5.2 Tesseract ([16]) — используем для распознавания печатных полей на бланках

Интеграция

Реализованные интеграции представлены на рисунке.

Ошибка создания миниатюры: Файл с размерами больше 12,5 MP

Подробно об использовании платформы для ГИА и интеграции с ЕПГУ и ФИС ГИА приводится в .

Резюме и выводы

Чтобы достичь цифровой трансформации системы регионального образования — состояния перехода количества в новое качество сделано уже много на федеральном и на региональном уровне. Предлагаем обратить внимание на следующие задачи:

1. Интеграция и доступ к результатам использования цифрового образовательного контента:

1.1 обязательное требование к кодификации образовательного контента для общего образования, претендующего на верификацию и допускаемого к использованию и интеграции, с использованием универсальных кодификторов ФИПИ, тематических классификаторов общего образования;

1.2 обязательное требование к образовательным ресурсам и платформам, содержащим контент по предоставлению «цифрового следа» и поддержке стандартных протоколов интеграции, в зависимости от формата, модели и технологии использования контента (SCORM, xAPI, LTI и др.)

2. Улучшение интеграции систем Рособрнадзора с федеральными и региональными системами в сфере образования. Cубъекты Российской Федерации, вузы и ссузы пока не получили возможности, которые были запланированы ещё на этапе эксперимента по введению ЕГЭ. В частности, регионы пока не получают информацию о поступлении своих выпускников, а вузы и ссузы — информацию об образовательных дефицитах зачисленных на первый курс студентов. Также пока не реализован алгоритм оптимального автоматического зачисления абитуриентов на основании заранее заявленных приоритетов при подаче единого заявления в вузы через ФИС ГИА. Не регламентировано получение результатов ГИА из базы данных ФИС ГИА с учётом изображений бланков и необходимой для анализа информации об обработке бланков и результатах верификации.

3. Обеспечение интеграции систем, размещённых на сайте [17] «Единое содержание общего образования» («Тематический классификатор общего образования», «Конструктор учебных планов», «Конструктор рабочих программ») с РИС «Цифровое образование Псковской области»

4. Возможность предоставления информации в множество систем мониторинга и статистики из региональных информационных систем путём загрузки данных, без необходимости организовывать внесение данных с уровня образовательной организации. Большинство запросов, получаемых с федерального уровня содержат информацию, которая уже есть в тех или иных федеральных системах. Система постоянных параллельных запросов цифровых данных может быть представлена в виде перевёрнутой пирамиды, где внизу, в вершине находятся школы и педагоги. В настоящее время можно отметить несколько систем, с которыми РИС не могут взаимодействовать и которые используются для получения данных: [18], [19], [20], [21], [22], https://еип-фкис.рф (мониторинги и рейтинги — ФГБУ «ФЦОМОФВ»), [23], [24].

Это только малая часть информационных систем сбора данных, с которыми приходится иметь дело образовательным организациям. В большинстве случаев эти системы не предусматривают возможности централизованной загрузки данных и экспорта информации на региональном уровне. Они не основываются на единой НСИ, не предоставляют сервисов для интеграции с внешними информационными системами.

Более 10 лет назад нами был разработан перечень принципов, которые помогли бы снизить бюрократическую нагрузку на систему образования, но к сожалению, пока они не реализованы. Считаем эту задачу одной из наиболее важных.