Государственное казенное образовательное учреждение
высшего образования
«Российская таможенная академия»
Н.Г. Липатова, и.и. НикитчеНко, Ю.и. Сомов
в Науке и обРазоваНии
учебНик
иНфоРмациоННые
техНоЛоГии
под общей редакцией кандидата технических наук,
старшего научного сотрудника Н.Г. Липатовой
москва
2023
Стр.2
УДК 004
ББК 74.026.843
Л61
Допущ ено
учебно-методическим советом Российской таможенной академии
к использованию в образовательном процессе для аспирантов и магистрантов, обучающихся
в Российской таможенной академии
Р ецензенты:
В.Ю. СКиБа, начальник Главного управления информационных технологий ФТС России, генераллейтенант
таможенной службы, д-р техн. наук, ст. науч. сотр.;
М.Ф. ТКаченКо, заведующий кафедрой мировой экономики Дипломатической академии МиД
России, д-р экон. наук, профессор;
и.В. СиницЫн, доцент кафедры математического обеспечения и стандартизации информационных
технологий института информационных технологий РТУ МиРЭа, канд. техн. наук, доцент
Эксперты:
и.М. ТаРаСоВа, заведующий кафедрой информатики и информационных таможенных технологий
Владивостокского филиала Российской таможенной академии, канд. пед. наук, доцент;
М.М. цВиЛь, доцент кафедры информатики и информационных таможенных технологий Ростовского
филиала Российской таможенной академии, канд. физ.-мат. наук, доцент
Липатова Н.Г.
Л61 информационные технологии в науке и образовании: учебник / н.Г. Липатова,
и.и. никитченко, Ю.и. Сомов; под общ. ред. канд. техн. наук, ст. науч. сотр. н.Г. Липатовой.
М.: Рио Российской таможенной академии, 2023. 380 с.
ISBN 978-5-9590-1286-1
Учебник содержит системное описание понятий, принципов, целей и задач науки и образования
как объектов информатизации вузов. изложены вопросы предмета информатизации вуза – применения
информационных технологий в научной и образовательной сферах деятельности вуза (на примере
Российской таможенной академии). Рассмотрены особенности информационного обеспечения
науки и образования, модель электронной информационно-образовательной среды вуза, а также основы
применения инновационных информационных технологий в научной и образовательной сферах
деятельности. основное внимание уделено технологии математического моделирования в научных
исследованиях, инновационным образовательным технологиям в образовании, цифровой
трансформации науки и образования, а также обеспечению информационной безопасности в научной
и образовательной деятельности вуза.
Предназначен для аспирантов и магистрантов Российской таможенной академии и других вузов,
обучающихся по образовательным программам по специальностям (направлениям) технических,
экономических и юридических наук. издание может быть полезно преподавателям и научным
работникам вузов, научным руководителям аспирантов, а также специалистам таможенных органов,
осуществляющим научные исследования в области таможенного дела и смежных с ним областях.
УДК
004
ББК 74.026.843
ISBN 978-5-9590-1286-1
© Российская таможенная академия, 2023
Стр.3
оГлавлеНие
ПРеДиСЛоВие .............................................................................................. 3
Раздел 1
НАУКА И ОБРАЗОВАНИе В ЭПОХУ СОВРеМеННыХ
ИНФОРМАЦИОННыХ ТеХНОЛОГИй
Глава 1. наУКа КаК оБъеКТ инФоРМаТиЗации
наУчнЫХ Знаний .................................................................. 5
1.1. основные положения науки как системы научных знаний ....... 5
1.2. история развития науки .............................................................. 10
1.3. основные положения научного исследования .......................... 12
1.3.1. Сущность, особенности и характеристики
научного исследования ...................................................... 12
1.3.2. Классификация научных исследований ........................... 16
1.3.3. Методика и методические положения
научного исследования ...................................................... 20
1.4. организация и технология научных исследований .................. 31
1.4.1. организационная модель научных исследований .......... 31
1.4.2. основные положения технологии
научных исследований ...................................................... 38
1.4.3. научные организации, учреждения и сообщества ......... 39
1.4.4. научно-исследовательские коллективы ........................... 44
Контрольные вопросы .......................................................................... 46
Глава 2. МеТоДоЛоГиЯ и МеТоДЫ наУчнЫХ
иССЛеДоВаний ..................................................................... 48
2.1. Методология научного исследования ......................................... 48
2.1.1. общие положения и классификация методологий ......... 48
2.1.2. Методологическая схема научного исследования .......... 50
2.1.3. основные инструменты методологии
научного исследования ...................................................... 52
2.1.4. Методологические подходы к исследованию ................. 57
2.2. Методы научных исследований и технологии
их реализации ............................................................................... 59
374
Стр.375
2.2.1. основные положения и классификация методов
исследования ...................................................................... 59
2.2.2. Эмпирические методы исследования .............................. 64
2.2.3. Логико-интуитивные методы исследования ................... 68
2.2.4. Теоретические методы исследования .............................. 78
2.3. Специальные методы решения задач анализа
и оптимизации, технологии их реализации ............................... 96
2.3.1. Методы и технологии решения задач
системного анализа и синтеза .......................................... 96
2.3.2. Методы и технологии решения
детерминированных задач оптимизации ....................... 101
2.3.3. Методы и технологии решения задач оптимизации
в условиях неопределенности ........................................ 104
2.3.4. Методы и технологии решения
многокритериальных задач ............................................. 112
2.4. Подходы к выбору методов исследования ............................... 121
Контрольные вопросы ....................................................................... 122
Глава 3. СоВРеМенное оБРаЗоВание КаК оБъеКТ
инФоРМаТиЗации ВУЗоВ .............................................. 124
3.1. общие положения, цели и задачи
современного образования ........................................................ 124
3.2. Философия образования
и информационные технологии ................................................ 126
3.3. Задачи и направления развития вузов в условиях
информатизации ......................................................................... 130
3.3.1. Этапы развития российского образования
в условиях информатизации ........................................... 130
3.3.2. основные задачи и направления развития вуза
в условиях информатизации ........................................... 132
3.4. Методы научно-педагогических исследований ....................... 134
3.4.1. Методы изучения педагогического опыта ..................... 134
3.4.2. Методы теоретических исследований
в педагогике ...................................................................... 137
Контрольные вопросы ........................................................................ 139
375
Стр.376
Раздел 2
ОСНОВы ИНФОРМАТИЗАЦИИ В НАУКе И ОБРАЗОВАНИИ
Глава 4. СоВРеМеннЫе инФоРМационнЫе
ТеХноЛоГии В наУКе и оБРаЗоВании ................... 140
4.1. информатизация и информационная
инфраструктура вуза .................................................................. 140
4.1.1. общие положения информатизации .............................. 140
4.1.2. информационные системы
и информационные технологии...................................... 142
4.1.3. Пользователи информационных систем
и информационных технологий ..................................... 154
4.2. информационные технологии в научной
и образовательной деятельности вуза ...................................... 158
4.2.1. Управленческие информационные технологии
в науке и образовании ..................................................... 158
4.2.2. информационные технологии
и методы традиционных систем обучения .................... 162
4.3. информационные науки и информационная культура ........... 166
4.3.1. общие положения информационных наук .................... 166
4.3.2. основные понятия информационной культуры ............ 169
Контрольные вопросы ........................................................................ 170
Глава 5. инФоРМационное оБеСПечение наУКи
и оБРаЗоВаниЯ .................................................................... 172
5.1. информация как основной ресурс информатизации вуза ...... 172
5.1.1. основные понятия и характеристики информации ...... 172
5.1.2. Формы существования и преобразования
информации ...................................................................... 174
5.1.3. Роль информации в развитии общества, науки
и образования ................................................................... 178
5.2. Методические положения работы с научной и учебной
информацией .............................................................................. 181
5.2.1. основные понятия и источники научной
и учебной информации ................................................... 181
5.2.2. Методы работы с научной
и учебной информацией .................................................. 188
376
Стр.377
5.2.3. Качество информации и подходы
к его оцениванию ............................................................. 193
5.3. информационно-аналитические комплексы вуза ......... 196
Контрольные вопросы ........................................................................ 199
Глава 6. ЭЛеКТРоннаЯ инФоРМационнооБРаЗоВаТеЛьнаЯ
СРеДа ВУЗа ................................... 200
6.1. общие положения об электронной информационнообразовательной
среде вуза ....................................................... 200
6.2. Модель формирования электронной информационнообразовательной
среды вуза ...................................................... 203
6.3. Права и обязанности пользователей в электронной
информационно-образовательной среде вуза .......................... 209
6.4. Подходы, формы и технологии обучения в электронной
информационно-образовательной среде вуза .......................... 211
Контрольные вопросы ........................................................................ 217
Раздел 3
ИННОВАЦИОННые ИНФОРМАЦИОННые ТеХНОЛОГИИ
В НАУКе И ОБРАЗОВАНИИ
Глава 7. ТеХноЛоГии МоДеЛиРоВаниЯ
В наУчнЫХ иССЛеДоВаниЯХ ...................................... 219
7.1. основы моделирования в научных исследованиях ................. 219
7.1.1. история развития моделирования как инструмента
научного исследования .................................................... 219
7.1.2. Модель и моделирование, классификация моделей ..... 222
7.1.3. основные положения формализации
содержательного описания объекта ............................... 230
7.2. организация моделирования в научных исследованиях ........ 235
7.2.1. Классическая схема моделирования .............................. 235
7.2.2. Участники моделирования .............................................. 237
7.2.3. Задачи моделирования ..................................................... 238
7.3. Методология моделирования .................................................... 242
7.3.1. Принципы моделирования .............................................. 242
7.3.2. Методология построения и исследования моделей ...... 243
7.3.3. Требования к моделям и пути их достижения .............. 249
377
Стр.378
7.4. Технологические особенности моделирования ...................... 250
7.4.1. общая схема использования моделей для решения
прикладных задач ............................................................ 250
7.4.2. Планирование экспериментов с моделью ..................... 252
7.4.3. оценка точности модели и результатов
моделирования ................................................................. 256
Контрольные вопросы ........................................................................ 264
Глава 8. оСноВЫ ПРиМенениЯ инноВационнЫХ
инФоРМационнЫХ ТеХноЛоГий В наУКе
и оБРаЗоВании.................................................................... 266
8.1. интерактивное обучение и информационные технологии .... 266
8.1.1. Формы и принципы интерактивности в образовании .. 266
8.1.2. Методы интерактивного обучения ................................. 270
8.1.3. Средства и информационные технологии
интерактивного обучения................................................ 276
8.2. обучение как диалог в среде
информационных технологий ................................................... 279
8.2.1. основные положения учебного диалога ....................... 279
8.2.2. Природа общения в форме диалога ............................... 280
8.2.3. Диалог с использованием
информационных технологий ........................................ 281
8.3. Дистанционное образование
и информационные технологии ................................................ 283
8.3.1. история развития дистанционного образования .......... 283
8.3.2. Современные организационные структуры
дистанционного образования ......................................... 286
8.3.3. Методы и технологии дистанционного образования ... 288
8.4. интернет-технологии в науке и образовании .......................... 291
8.4.1. интернет-технологии в научной деятельности ............ 291
8.4.2. интернет-технологии
в образовательной деятельности .................................... 296
8.4.3. особенности информационных правоотношений
в сети «интернет» ............................................................ 298
8.5. цифровая трансформация науки
и высшего образования .............................................................. 302
378
Стр.379
8.5.1. Приоритеты, цели и задачи
цифровой трансформации науки и образования ........... 302
8.5.2. Технологии и проекты цифровой трансформации
науки и образования ........................................................ 304
8.5.3. Проблемы и вызовы цифровой трансформации
науки и образования ........................................................ 307
Контрольные вопросы ........................................................................ 310
Глава 9. КонцеПТУаЛьнЫе ПоЛоЖениЯ оБеСПечениЯ
инФоРМационной БеЗоПаСноСТи В наУКе
и оБРаЗоВании.................................................................... 311
9.1. особенности обеспечения
информационной безопасности в вузе ..................................... 311
9.1.1. Принципы и задачи обеспечения
информационной безопасности в вузе .......................... 311
9.1.2. Концептуальная модель обеспечения
информационной безопасности в вузе .......................... 314
9.2. Угрозы безопасности информации
и способы их реализации .......................................................... 318
9.3. Методы и средства защиты информации
в науке и образовании ................................................................ 322
9.4. Комплексная система обеспечения информационной
безопасности в науке и образовании ........................................ 326
Контрольные вопросы ........................................................................ 328
ЗаКЛЮчение ............................................................................................ 330
БиБЛиоГРаФичеСКий СПиСоК ....................................................... 332
ПРиЛоЖение. СЛоВаРь ТеРМиноВ .............................................. 337
379
Стр.380