Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа.

Пояснительная записка: 78 с., 29 рис., 7 табл., 15 источников, 2 приложения.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА, КОМПЕТЕНЦИИ, ПЛАНИРОВАНИЕ, ООП, междисциплинарная курсовая работа, ФГОС ВО.

Объектом проектирования и исследования является информационная система планирования междисциплинарных курсовых работ, выполняемые студентами. Особенность ее в компетентностном аспекте.

Цель работы - создание системы, которая позволяет преподавателю спланировать междисциплинарные курсовые работы на семестр в соответствии с конкретными компетенциями, согласно ООП, которые должны быть освоены студентами.

Система спроектирована по методологии UML и реализована на языке программирования C++ средой разработки QT Creator.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

В данной работе используются следующие сокращения:

БД - база данных

ИС - информационная система

ООП - основная образовательная программа

ОК - общекультурные компетенции

ПК - профессиональные компетенции

СУБД - система управления базами данных

ФГОС ВО - федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования

КМВ - компетентностная модель выпускника

ПКД - проектно- конструкторской деятельности

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ
• 1.1 Описание и анализ предметной области
• 1.2 Обзор аналогов
• 1.2.1 Информационная система “Планы ВПО”
• 1.2.2 Информационная система управления учебным процессом (СУУП)
• 1.2.3 ИС “Планирование учебного процесса”
• 1.2.4 Автоматизированная система управления и планирования учебного процесса “Галактика”
• 1.3 Обоснование цели создания ИС
• 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ
• 2.1Диаграмма вариантов использования
• 2.1 Сценарии вариантов использования
• 2.2 Диаграммы классов
• 2.3 Диаграмма состояний
• 2.4 Логическая структура базы данных
• 2.5 Схема алгоритма
• 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
• 3.1 Архитектура и платформа реализации системы
• 3.2 Физическая структура базы данных
• 3.3 Расчёт комплекса технических средств.
• 3.4 Основные интерфейсы
• 3.5 Диаграмма компонентов
• 3.6 Диаграмма развертывания
• 3.7 Программа и методика испытаний
• 3.8 Описание контрольного примера
• 3.9 Руководство пользователя
• 4. ВНЕДРЕНИЕ И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
• 4.1 Описание объекта внедрения
• 4.2 Описание хода предполагаемого внедрения
• 4.3 Технико-экономическое обоснование предполагаемого внедрения
• 4.4 Расчёт экономического эффекта
• 4.5 Анализ и выводы
• 5. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И САМОРАЗВИТИЕ
• 5.1Сведения о деятельности возглавляемого научного микроколлектива
• 5.2 Перечень участия в конференциях
• 5.3 Перечень выполненных в период обучения курсовых проектов
• 5.4. Портфолио
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы повышения эффективности процесса ввода выпускников вузов в сферу профессиональной деятельности приобрели особую актуальность в условиях рыночной экономики в связи с неполным соответствием предшествующих моделей подготовки специалистов новой экономической модели России. В сфере высшего образования наметились и стали быстро развиваться кризисные явления.

Анализ методик формирования междисциплинарных курсовых работ показывает, что ни одна из них не обеспечивает полное соответствие позициям реформы образования, в связи с чем работа, направленная на создание нужной методики, может претендовать на актуальность [1].

Термин “компетенция” в традиционном понимании -- это совокупность взаимосвязанных качеств личности (умений, знаний, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определенному кругу предметов и процессов, необходимых для качественной продуктивной деятельности по отношению к ним.

Рассматривая профессиональные компетенции, исследователи выделяют:

1) простые (базовые, общие) -- формируемые на основе знаний, умений, способностей, легко фиксируемые, проявляющиеся в определенных видах деятельности;

2) ключевые (профессиональные) -- чрезвычайно сложные для учета и измерения, проявляющиеся во всех видах деятельности, во всех отношениях личности с миром, отражающие духовный мир личности и смыслы ее деятельности.

Компетентностная модель выпускника (КМВ) является инновационной совокупной мерой оценки качества специалиста в заданной профессиональной области, выражающей не только сумму его определенных знаний и умений, но и способность применять их на практике, создавать новую конкурентоспособную продукцию, осознавать перспективы технического, экономического и социального развития. Анализ научной литературы свидетельствует, что исследованию компетенций как научной категории применительно к образованию посвящено много работ как зарубежных ученых, так и отечественных авторов. По их мнению, компетенции -- это внутренние психологические новообразования, совокупность взаимосвязанных качеств личности, сфера деятельности специалиста, его права, обязанности, ответственность, способность найти процедуру, подходящую для решения проблемы, или способность (наличие возможности) решать сложные реальные задачи. Обучение, основанное на компетенциях, строится на определении, освоении и демонстрации умений, знаний, типов поведения и отношений, необходимых для конкретной трудовой деятельности, где обучение ориентируется на результаты, значимые для сферы труда [2].

Представляемая работа посвящена важной задаче: разработке алгоритма анализа связи между междисциплинарными курсовыми работами и уровнем компетентности студента. При этом составление учебного плана подготовки выпускников по образовательным стандартам проводится с учетом компетентностной модели образования.

1. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ

1.1 Описание и анализ предметной области

Развитие цивилизации обостряет диалектическое противоречие, между углублением, а, следовательно, и усложнением знаний с одной стороны и расширением спектра сфер человеческой деятельности, требующих все новых и новых работников с высшим образованием, работающих в изменяющихся условиях стремительного прогресса, с другой. Это противоречие порождает многочисленные проблемы, для разрешения которых необходима адекватная перестройка всей системы образования, особенно высшего.

Одной из реакций, направленных на смягчение этого противоречия, является компетентностный подход к обучению.

В основе традиционной педагогической методологии находится триада: знания, умения и навыки. Если следовать словарю, то:

- знание - проверенный практикой и удостоверенный логикой результат познания действительности, отраженный в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений и теории;

- умение - способность выполнять некоторое действие по определенным правилам;

- навык - доведённое до автоматизма умение решать задачи.

Несмотря на переход от индустриального общества к обществу информационному, сохраняется потребность в подготовке специалистов, ориентированных на научные исследования и проектно-конструкторскую деятельность. Эти выпускники должны получить не только фундаментальную базовую и профессиональную подготовку, но обладать и достаточно высоким уровнем креативности, обеспечивающим возможность выполнения творческой работы, на выработку новых знаний. Несомненно, что для такого рода студентов актуализируется потребность в повышении уровня их общей и профессиональной компетентности.

Однако, накопленный потенциал знаний, технологий, техники и культуры требует огромное число высококвалифицированных работников, способных исполнять функции, связанные, главным образом, с поиском и целенаправленным использованием этого интеллектуального ресурса. К такого рода работникам в первую очередь предъявляются требования эффективного использования в своей деятельности этих ресурсов. Соответствовать этим требованиям должны выпускники высшей школы, главным образом бакалавры, обладающие вполне определенным (достаточно высоким) уровнем общей и профессиональной компетентности.

Катализатором сложившейся ситуации выступают современные компьютерные и телекоммуникационные технологии, широко доступные практически во всех сферах человеческой деятельности.

Компетенция, как потенциальное качество определенной деятельности, есть новообразование в структуре качеств студента, которое формируется за весь образовательный цикл. Эта основа профессионализма. Каждую компетенцию можно трактовать, как нечеткое множество свойств будущего профессионала или систему задач профессиональной деятельности, которые должен уметь решать будущий специалист.

Ядром же профессионализма, его основой является компетентность, как совокупность компетенций, актуализированных в определенных видах деятельности. Компетентность является мерой актуализации компетенций в соответствующих видах деятельности, готовность реализовать на базе ЗУН целедостигающие действия, причем, как правило, в меняющихся условиях.

Отметим некоторые отличия ЗУН от компетентности. Во-первых, компетентности являются не потенциальными возможностями обучаемого, а его актуальной готовностью к успешным действиям при решении профессиональных задач. Во-вторых, это большее, чем умение или навык, поскольку речь идет не об автоматизме при решении задач по определенным правилам, а о решении задач в меняющихся условиях, следовательно, с применением определенного творчества. И, наконец, в-третьих, компетентность означает учет (при выполнении профессиональных обязанностей) требований, предъявляемых к выпускнику общества и ограничений, накладываемых требованиями общества и отдельных личностей (законодательных, морально-этических и пр.). Все это крайне важно, для понимания того, что при подготовке бакалавров по массовым направлениям ключевым становится требование формирования определенного уровня компетентности, и ему должны отвечать учебные продукты для их формирования и тестирования.

Компетентностный подход можно рассматривать, как процесс, в результате которого происходит системный скачок в формировании профессиональной деятельности. Проф. компетентность есть проявление функциональных качеств, обеспечивающих адаптацию выпускника к решению профессиональных задач в новых условиях, в том числе и новых видов деятельности.

Компетенции и компетентность являются формами инструментализации знаний, и задача состоит в том, чтобы превратить “знать” в “уметь”. В этом смысле комптентностный подход проецирует (вернее должен проецировать) образовательные программы на специфику профессиональной деятельности будущих выпускников.

Компетентностная форма представления профессиональных качеств есть композиция компетенций профессионала. По существу, это модель поведения человека при решении определенного класса задач. Именно так они тесно связаны со знанием, поскольку последнее в определенных профессиональных ситуациях должно переходить в поведение.

Компетентностный подход - интегрирует все компоненты образования. Поэтому средства развития, закрепления и контроля уровней профессиональной компетентности вообще и в условиях дистанционных технологий обучения в особенности должны представлять собою целую систему [3].

1.2 Обзор аналогов

1.2.1 Информационная система “Планы ВПО”

Информационная система “Планы ВПО” [4] - рисунок 1 позволяет создать в рамках высшего учебного заведения единую систему автоматизированного планирования учебного процесса. Рабочие учебные планы (РУП), создаваемые в ИС “Планы ВПО” полностью совместимы со специализированным форматом, используемым в процедуре государственной аккредитации.

Система также включает в себя комплект формализованных ГОС, которые можно использовать для создания на их основе рабочих учебных планов и проверки качества РУП.

ИС “Планы ВПО” поддерживает создание учебных планов следующих уровней образования:

- специалисты очной формы обучения;

- бакалавры и магистры очной формы обучения;

- аспиранты очной формы обучения;

- специалисты, бакалавры и магистры, аспиранты заочной формы обучения;

- специалисты военного профиля.

Электронные макеты рабочих учебных планов содержат:

1) график учебного процесса;

2) таблицу дисциплин с указанием распределения часов аудиторной работы и форм контроля по семестрам (курсам);

3) сводные данные по бюджету времени (в неделях, часах, кредитах);

4) информацию о производственной, преддипломной и других видах практиках;

5) информацию о дипломных и курсовых работах (проектах);

6) информацию о государственных экзаменах;

7) нормативные показатели, регламентирующие объем времени по видам контроля, работ и циклам дисциплин.

В электронных макетах РУП реализован широкий набор инструментов, позволяющих составлять рабочие учебные планы и отслеживать качество конечного результата:

- формирование учебного плана на базе ГОС;

- проверка соответствия содержимого РУП нормативным документам;

- проверка преемственности и согласованности по родственным специальностям;

- проверка корректности данных и орфографии в названиях дисциплин;

- проверка четности и кратности часов учебным неделям;

- учет количества студентов и групп;

- экспорт и импорт данных с использованием открытого XML формата;

- перенос информации из разделов другого рабочего учебного плана;

- автоматическое распределение часов самостоятельной работы по семестрам без нарушения требований государственного образовательного стандарта;

- формирование учебного плана заочной формы обучения на основе плана очной формы;

- автоматическое распределение часов по сессиям.

ИС “Планы ВПО” также позволяет автоматизировать разработку рабочих программ дисциплин (РПД), являющихся неотъемлемыми компонентами учебно-методических комплексов дисциплин.

Система предоставляет возможность:

- автоматически отслеживать обеспеченность кафедры рабочими программами дисциплин на основе РУП и данных о закрепленном за ними контингенте;

- создавать РПД на базе учебного плана любой формы обучения, предоставляя удобный интерфейс для заполнения содержательной части рабочей программы;

- автоматически переносить данные из учебных планов и других РПД;

- импортировать в систему рабочие программы дисциплин, перечень литературы и материально-технического обеспечения из файлов открытого формата XML.

Формирование и распределение учебной нагрузки ВПО

Модуль “Учебная нагрузка” информационной системы “Планы ВПО” позволяет автоматизировать расчет учебной нагрузки в ВУЗе, обеспечивая:

- электронный документооборот при согласовании и утверждении учебных планов;

- контроль соответствия учебных групп рабочим учебным планам;

- формирование сведений об ожидаемом контингенте студентов;

- создание списка учебных групп на основе контингента студентов;

- задание норм на прием зачетов и экзаменов, руководство дипломными, курсовыми, диссертационными и другими видами работ;

- централизованное переименование дисциплин и закрепление их за кафедрами;

- определение параметров формирования потоков и учебной нагрузки;

- формирование учебной нагрузки кафедр на базе учебных планов и списка групп;

- расчет штатного расписания кафедр;

- распределение учебной нагрузки между преподавателями;

- заполнение индивидуального плана.

Качественный результат достигается перекрестным контролем содержимого РУП всеми заинтересованными сторонами: кафедрами, деканатами, учебным управлением. Карты дисциплин кафедр позволяют осуществлять предварительное ознакомление кафедр с перечнем закрепленных за ними дисциплин и распределением аудиторных часов и форм контроля по семестрам (курсам, сессиям).

Сформированная учебная нагрузка передается кафедрам для распределения между преподавателями в модуле “План работы кафедры”, который позволяет:

- закреплять учебную нагрузку за преподавателем или передавать ее другой кафедре;

- объединять группы в потоки и разбивать группу на подгруппы по различным видам занятий, например, лабораторным, практическим или курсовым работам;

- учитывать данные о распределении учебной нагрузки предыдущего учебного года;

- уточнять нагрузку в течение учебного года;

- формировать индивидуальные планы преподавателей, в которых они могут конкретизировать содержание работ, выполняемых во “второй половине дня” (научная, организационно-методическая, учебно-методическая, воспитательная работа);

- вести учет пожеланий преподавателей по графику работы в течение недели;

- создавать поручения кафедр, экспортируемые в программу автоматического составления расписания занятий;

- выполнять проверку корректности и соответствия распределенной нагрузки серверным данным.

Рисунок 1 - Информационная система “Планы ВПО”

1.2.2 Информационная система управления учебным процессом (СУУП)

Система управления учебным процессом (СУУП) [5] - рисунок 2 -- многофункциональная информационная система оперативного уровня управления учебным процессом вуза.

Предназначена для сбора, хранения, обработки и выдачи аналитической информации, используемой для принятия решений в области управления учебным процессом университета.

Информационная система СУУП построена по модульному принципу, каждый модуль содержит информационный массив конкретной направленности:

- модуль “ППС” -- аккумулируется информация о составе кафедр, качественных и количественных характеристиках профессорско-преподавательского состава, плановой и фактической нагрузке штатных преподавателей, составе и нагрузке преподавателей, приглашаемых на основе почасовой оплаты, и другая информация по ППС, необходимая для построения аналитических отчетов по данному модулю;

- модуль “Аудиторный фонд” -- содержит информацию о количестве аудиторий различного типа, их расположении и вместимости, основном и дополнительном оборудовании каждой аудитории;

- модуль “Планы и графики” -- в его составе учебные графики образовательных программ, содержащие список учебных дисциплин, количество лекций и количество семинаров (в часах), вид итогового контроля и другую информацию о читаемых дисциплинах;

- модуль “Расписание” -- позволяет формировать учебное расписание, экзаменационное расписание и расписание мероприятий, проводящихся в университете, а также публиковать все вышеназванные расписания на информационном портале МГИМО, что дает возможность любому студенту или преподавателю Университета посмотреть необходимое расписание не только в стенах МГИМО, но и за пределами университета.

Все модули взаимосвязаны и образуют единую информационную среду, доступ к которой разграничен в соответствии с функционалом каждого пользователя. В настоящее время в системе работают около 200 человек. Это сотрудники Учебного отдела, специалисты по учебно-методической работе всех кафедр университета (ввод и контроль изменений нагрузки штатных преподавателей, составление отчетов), сотрудники деканатов факультетов и магистратур (ввод нагрузки преподавателей, приглашаемых на основе почасовой оплаты, формирование отчетов), сотрудники других структурных подразделений университета, таких, как управление проверок и контроля, управление международных образовательных программ, планово-экономическое управление (отдел бюджетирования), отдел докторантуры и аспирантуры, управление по работе с персоналом и т. д. Поддерживает и развивает систему Отдел планирования и информатизации учебного процесса Управления учебно-организационной работы.

С целью предупреждения дублирования информации и реализации принципа однократности ввода реализован процесс интеграции между Системой управления учебным процессом и информационной системой “Электронный деканат”, поддерживаемой Отделом качества образования Управления учебно-организационной работы:

- в результате интеграции из СУУП в информационную систему “Электронный деканат” поступает список преподавателей (актуальность этого списка поддерживается сотрудниками Учебного отдела);

- в результате интеграции из информационной системы “Электронный деканат” в СУУП приходят учебные графики образовательных программ и структура курсов, включающая академические и языковые группы (ввод этой информации в “Электронный деканат” осуществляется сотрудниками деканатов и магистратур).

При создании СУУП соблюдались следующие основные принципы, учитываемые при построении любой современной информационной системы:

- системности -- позволяет четко определить цели создания системы и общие свойства, присущие системе как единому целому, выявляет критерии декомпозиции системы и многообразные типы связей между ее элементами;

- модульности -- предусматривает построение в виде взаимосвязанных и взаимно дополняемых модулей, причем замена одного модуля другим не нарушает целостность системы;

- адаптируемости (гибкости) -- обеспечивает приспособление системы к новым условиям функционирования при сохранении ее работоспособности;

- непрерывного развития (открытости) -- предопределяет СУУП как систему, способную к развитию и совершенствованию при использовании новейших технологий процесса обработки данных;

- стандартизации и унификации -- заключается в том, что для проектирования системы следует использовать в разумной мере типовые решения;

- “решение новых задач” -- предусматривает возможность реализации новых задач, которые ранее не решались;

- надежности -- предполагает устойчивость работы системы в условиях сбоя отдельных ее элементов;

- совместимости -- заключается в способности взаимодействия различных систем, имеющих информационное, техническое и технологическое сопряжение;

- однократности ввода -- предусматривает одноразовый ввод информации и многократное, многоцелевое ее использование;

- “дружелюбности” -- выражается в том, что система должна быть простой и доступной для установки, изучения и эксплуатации;

- эффективности (окупаемости) -- состоит в том, что система не должна разорять пользователя и должна окупаться как материально, так и морально;

- автоматизации -- предполагает безбумажную технологию, состоящую в комплексном использовании технических средств на всех стадиях технологического процесса обработки информации;

- безопасности -- подразумевает сохранность и целостность коммерческой информации в системе.

Система управления учебным процессом (СУУП) реализует следующие важнейшие функции управления, свойственные всем информационным системам:

- планирования -- определяет оптимальные пути достижения поставленных целей функционирования учебного процесса на различные периоды времени;

- учета -- отображает текущее состояние объекта управления в ходе учебного процесса;

- анализа -- связана с исследованием процесса функционирования университета и определяет отклонения фактических показателей от плановых с установлением причин этих отклонений;

- контроля -- связана с обнаружением отклонений фактических данных от плановых в процессе достижения целей;

- регулирования -- основана на оперативном управлении всех процессов на объекте с целью выявления резервов и принятия оптимальных управленческих решений.

Внедрение СУУП в управление учебным процессом МГИМО позволило повысить эффективность и скорость принятия управленческих решений в условиях лавинообразного роста информационных потоков, соответствующих нынешней стадии развития общества, которая получила название “информационной”.

Рисунок 2 - Информационная система управления учебным процессом (СУУП)

1.2.3 ИС “Планирование учебного процесса”

ИС “Планирование учебного процесса” [6] - рисунок 3 предназначена для работы с ГОСами, а также формирования и назначения учебных планов. Функциональные возможности:

- создание, редактирование и просмотр ГОСов;

- создание, редактирование и просмотр учебных планов;

- возможность назначения дисциплинам в учебном плане количества часов, отведенных в семестре на лекции, практики и т.д.;

- возможность назначения дисциплинам в учебном плане вида отчетности в семестре: зачет, экзамен, курсовой и т.д.;

- формирование графика учебного процесса и редактирование количества недель в семестре;

- поддержка дисциплин ГПО с возможностью связывания их с заменяемыми дисциплинами;

- возможность сопоставления учебных планов как группе студентов, так и каждому студенту индивидуально;

- ведение истории индивидуального обучения каждого студента. Пользователи: сотрудники деканатов.



Рисунок 3 - ИС “Планирование учебного процесса”

1.2.4 Автоматизированная система управления и планирования учебного процесса “Галактика”

В Автоматизированной системе управления и планирования учебного процесса “Галактика” [7] - рисунок 4 - 5 механизм планирования учебного процесса вуза базируется на работе с учебными планами - Базовыми и Рабочими.

Базовые учебные планы формируются на весь период обучения зачисленных групп студентов в соответствии со стандартами второго (ГОС ВПО) или третьего (ФГОС ВПО) поколения [8].

Базовые учебные планы являются связующим звеном между объектами модулей Учебного процесса. В соответствии с ними учитывается движение контингента студентов, формируются учебные планы на каждый год обучения, по которым рассчитывается нагрузка кафедр учебного года, формируется перечень контрольных мероприятий.

В описании базового учебного плана указываются основные атрибуты плана:

- специальность, специализация (при наличии), квалификация;

- степень: специалист, бакалавр, магистр;

- базовое образование;

- факультет, выпускающая кафедра;

- форма обучения: очная, заочная, очно-заочная

- период обучения, признак полный или сокращенный срок освоения;

- общая трудоемкость плана в зачетных единицах.

В спецификации базового учебного плана наполнение осуществляется по:

- структуре плана (перечень разделов, циклов дисциплин и непосредственно список дисциплин). Для каждой дисциплины указывается перечень видов работ (лекция, практики, лабораторные, СРС и пр.) количество часов, период изучения, формы промежуточного и итогового контроля. Для базового учебного плана третьего поколения автоматически выполняется пересчет трудоемкости из академических часов в зачетные единицы;

- группам плана: список групп, обучающихся по данному плану;

- компетенции.



Рисунок 4 - Автоматизированная система управления и планирования учебного процесса “Галактика”



Рисунок 5 - Автоматизированная система управления и планирования учебного процесса “Галактика”

Рассмотрев несколько аналогов, составим сравнительную таблицу основных характеристик, выявим основные отличия, достоинства и недостатки (таблица 1).

Вывод: обзор аналогов проекта информационной системы планирования междисциплинарных курсовых работ в компетентностном аспекте показал, что разработанная мной система имеет множество полезных особенностей и функций, которых нет в рассмотренных аналогичных системах. Реализованная система проста в использовании и будет полезна в учебном процессе планирования.

	Информационная система “Планы ВПО”	Информационная система управления учебным процессом (СУУП)	ИС “Планирование учебного процесса”	Автоматизированная система управления и планирования учебного процесса “Галактика”	Информационная система планирования междисциплинарных курсовых работ в компетентностном аспекте
Цена использования (руб)	95 000	Не указана	Не указана	Не указана	52 000
Количество языков	-	-	2	1	1
Вид используемой БД	Не указана	Своя собственная	СУБД Oracle	Oracle, MS SQL Server	Access
Необходимость подключения к интернету	Нет	Нет	Нет	Да	Нет
Архитектура ИС	Локальная ИС	Локальная ИС	Локальная ИС	Клиент-серверная ИС	Локальная ИС
Особенности систем ы	Возможность многопользовательской работы	+	+	-	+	+
	Настройка прав каждого пользователя	+	+	-	+	+
	Справочник дисциплин	+	-	+	+	+
	Справочник курсовых работ (проектов)	+	-	+	+	+
	Справочник компетенций	-	-	-	+	+
	Формирование междисциплинарных курсовых работ	-	-	-	-	+
	Связь дисциплин с компетенциями	-	-	-	-	+
	Отчет развития компетенций	-	-	-	-	+
	Резервирование данных	+	+	-	+	+

1.3 Обоснование цели создания ИС

Введение федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) повлекло за собой разработку новых основных образовательных программ (ООП), направленных на удовлетворение требований ФГОС, где главенствующим компонентом являются характеристики профессиональной деятельности будущих специалистов. В предыдущих поколениях образовательных стандартов упор делался на требования к минимуму содержания обучения. В качестве ключевого понятия современного образования выдвигается понятие компетенций, а их формирование является главной целью профессионального обучения.

Новые элементы, которые должны быть учтены при планировании, усложняют этот процесс до уровня, при котором переход от “ручных” методик составления учебных планов к использованию машинно-ориентированных формализованных методик становится неизбежным. В сфере высшего образования наметились и стали быстро развиваться кризисные явления:

1. Значительно увеличился спрос населения на получение высшего профессионального образования, Повышенный спрос оказалось возможным удовлетворить за счет коммерциализации вузов. Это привело к росту как их числа, так и контингента студентов и, как следствие, - к увеличению количества молодых людей с высшим образованием и связанной с этим жесткой конкуренцией за рабочие места.

2. Руководители предприятий стремятся принимать на работу специалистов, уже подготовленных к сфере их деятельности. Но выпускник при прежней технологии получения образования чаще всего не обладал нужными умениями и навыками на момент приема на работу. Высокие требования со стороны руководителей предприятий к умениям выпускников еще более усложняют их положение на рынке труда [9].

Преодоление кризисных явлений осуществляется в рамках реформы образования. В настоящее время в вузах происходит переход к технологии обучения, соответствующей требованиям Федеральных государственных стандартов (ФГОС) нового поколения, что вызывает необходимость изменения методик планирования учебного процесса.

В частности, для технических специальностей и направлений, непрерывно и быстро растущий уровень сложности техники и технологий ведет к тому, что ознакомление студентов с основами работы инженера в различных сферах (вынужденно поверхностное, из-за лимита учебного времени) становится неэффективным. Большая часть приобретенных знаний на конкретном месте работы останется невостребованной, а нужные для данной работы знания окажутся недостаточными. Данные факторы можно трактовать как признаки недостаточной эффективности использования образовательных ресурсов вуза.

Подытожив, можно сделать вывод.

От введений новых элементов в федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования, например, наименований дисциплин и компетенций зависит разработка новых основных образовательных программ. И с увеличением нововведенных элементов выявляется проблема.

Заключается она в том, что усложняется процесс планирования учебного плана для студентов тем, что нужно учитывать множество факторов: количество часов, новых введенных дисциплин и компетенций, а также нагрузку на преподавателей и студентов и т.д.

И для упрощения этой задачи мной была разработана информационная система для ФИСТ СГАСУ.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействие которых с системой отображается в виде взаимосвязанных вариантов использования.

На рисунке 6 изображена разработанная диаграмма вариантов использования. Актанты “Преподаватель” и “Администратор БД” обобщают актанта “Пользователь”, который связан с вариантом использования “Войти в систему” при помощи ассоциации. Актант “Преподаватель” связан с вариантами использования формировать отчёт по компетенциям при помощи ассоциации. Актант “Администратор БД” связан с вариантом использования “Вести справочники” при помощи ассоциации.

2.2 Сценарии вариантов использования

Сценарий - текстовое описание последовательности действий, необходимых для выполнения экземпляра варианта использования. Сценарий пишется по определённому шаблону. При создании сценариев тщательно прорабатывается интерфейс системы, и учитываются отношения между вариантами использования.

Вариант использования.

Предусловия. Вариант использования “Войти в систему” выполнен с правами Администратора БД.

Основной поток событий:

1. Вход в систему.

2. Пользователь в окне авторизации

А2: Закрывает систему.

3. Пользователь входит как преподаватель

А3: Ошибка. Логин или пароль введены неверно.

4. Преподаватель нажимает на кнопку “Сформировать междисциплинарную курсовую работу”

А4: Преподаватель нажимает на кнопку “Справочник отчетов”.

5. На экране преподаватель видит поле, в котором должен вписать тему междисциплинарной курсовой работы

А5: Преподаватель нажимает на кнопку “Назад”.

6. Также на экране преподаватель формирует список дисциплин, участвующих в междисциплинарной курсовой работе.

А5: Преподаватель может добавлять и удалять дисциплины из своего списка.

7. Как только список готов преподаватель нажимает кнопку “Далее”.

8. Далее следует к каждой дисциплине указать компетенции из списка компетенций.

9. А также указать комментарий к компетенции, которая будет входить в выбранную нами дисциплину.

А8: Преподаватель может не добавлять запись в виде комментария.

10. После окончания формирования описания преподаватель переходит к сохранению отчета.

11. Преподаватель переходит на заглавную форму и нажимает на кнопку “Справочник отчетов”.

12. Выбирает из списка отчетов последний и нажимает на кнопку “Сохранить в pdf”

А12: нажимает на кнопку “удалить”

А12.1: нажимает на кнопку “назад”.

13. В итоге получает объект печати. Отчет с предметным описанием темы междисциплинарной курсовой работой.

Рисунок 6 - Диаграмма вариантов использования

2.3 Диаграммы классов

Класс - описание множества объектов, обладающих общими атрибутами, операциями, отношениями и поведением. Класс является результатом операции обобщения. Поэтому класс - всегда абстрактное понятие. Задание конкретных значений атрибутов и определяет экземпляр класса - объект, обладающий конкретным поведением. Объект может появляться во всех отношениях класса и всех его предков.

Класс имеет имя, списки атрибутов, операций или методов.

Операция - спецификация (описание) результата преобразования или запроса, которые должен выполнить вызываемый объект. Имеет имя и список параметров.

Метод - процедура, непосредственно реализующая операцию; у нее есть алгоритм и описание процедуры. Обычно метод задаётся на физическом уровне представления класса в модели проектирования, когда уже выбран алгоритм и способ его реализации.

Атрибуты класса - свойства или характеристики данного класса, которые могут принимать только одно значение из некоторого множества значений определенного типа.

Классы могут находиться между собой в различных отношениях (связях). Базовыми отношениями являются:

- отношения зависимости;

- отношения ассоциации;

- отношения обобщения;

- отношения реализации.

Классы по своей роли в системе делятся на группы:

- сущностные классы: объекты этих классов представляют собой блоки длительно хранимой информации, используемые для организации баз данных и знаний, файловых систем хранения данных различной логической структуры; в основном в этих классах развит атрибутный раздел, однако имеется небольшое число операций контроля ограничений целостности, как стандартных, так и специфичных для данной предметной области. Диаграмма сущностных классов представлена на рисунке 7.

- классы управления: объекты этих классов являются активными, берущими на себя управление и организацию вычислительных процессов; чаще всего это стандартные компоненты операционных систем и систем управления базами данных (СУБД), таймеры, координаторы и т.п. Диаграмма классов управления представлена на рисунке 8.

- граничные классы: объекты этих классов реализуют интерфейсы системы с внешней средой и различными пользователями. Диаграмма граничных классов представлена на рисунке 9.

- классы прикладной логики: объекты этих классов реализуют основную логику решения задач приложения; обычно это отдельные программные или аппаратные модули, осуществляющие сложные расчеты, решение оптимизационных задач и т.п.

2.4. Диаграмма состояний

Диаграмма состояний описывает процесс изменения состояний одного или нескольких экземпляров классов, т.е. моделирует все возможные изменения в состоянии конкретного объекта, которые вызваны внешними воздействиями со стороны других объектов или извне. Диаграмма состояний - рисунок 10 представляет динамическое поведение сущностей на основе спецификации их реакции на восприятие некоторых конкретных событий. Главное назначения этой диаграммы - описать возможные последовательности состояний и переходов, которые в совокупности характеризуют поведение элемента модели в течение его жизненного цикла.

2.5 Логическая структура базы данных

Для проектируемой системы была выбрана реляционная модель базы данных, как наиболее простая и решающая поставленные задачи. Данные в базе хранятся в табличной форме. Задача логической модели данных заключается в описании объектов данных предметной области и взаимосвязей между ними.

Логическая модель строится без привязки к конкретной СУБД. Логическая модель данных представлена на рисунке 11. В ней учтены все необходимые для функционирования ИС сущности и их атрибуты, а также проставлены связи между ними.

Рисунок 7 - Диаграмма сущностных классов

Рисунок 8 - Диаграмма классов управления

Рисунок 9 - Диаграмма граничных классов

Рисунок 10 - Диаграмма состояний

Рисунок 11 - Логическая структура БД

1.5 Схема алгоритма

3. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА

3.1 Архитектура и платформа реализации системы

Исходя из описания предметной области система предназначена для пользования работниками кафедры и служит для планирования междисциплинарной курсовой работы с освоением конкретных компетенций студентами.

Средства автоматизации:

Вид ИС:

- по архитектуре - автономная

- по степени автоматизации - автоматизированные

- по характеру обработки данных - ИС обработки данных

Масштабность (охват задач) - корпоративная.

Доступ к системе должен быть осуществлен с компьютера, на котором установлена данная программа.

Платформа реализации.

В качестве системы управления базами данных (СУБД) была выбрана MO Access реляционная база данных. Имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами, поддержку и обеспечение целостности данных. Доступ к системе может быть осуществлен с любого компьютера, на котором установлена данная программа.

В системе используется СУБД Microsoft Office Access в качестве программного средства, предназначенного для создания структуры базы данных, хранения системной информации, редактирования содержимого и отбора данных в соответствии с заданными критериями, упорядочения, оформления и последующей выдачи данных на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В качестве языка программирования был выбран C++ в среде разработки QtCreator.

C++ - компилируемый типизируемый язык программирования общего назначения.

Поддерживает такие парадигмы программирования как:

- процедурное программирование;

- объектно-ориентированное программирование;

- обобщённое программирование;

- обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных;

- объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции.

Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков.

C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр).

Основная задача Qt Creator -- упростить разработку приложения с помощью фреймворка Qt на разных платформах. Поэтому среди возможностей, присущих любой среде разработки, есть и специфичные, такие как отладка приложений на QML

В качестве операционной системы для функционирования программы была выбрана Windows версии 7.

По данным веб-аналитики от W3Schools, на апрель 2015 года, доля Windows 7 среди используемых в мире операционных систем для доступа к сети Интернет составила 52,1 %.

По этому критерию она находится на первом месте, превзойдя в августе 2011 предыдущего лидера -- Windows XP. В Windows 7 реализована более гибкая настройка User Account Control (UAC).

3.2 Физическая структура базы данных

Для проектируемой системы была выбрана реляционная модель базы данных, как наиболее простая и решающая поставленные задачи. Данные в базе хранятся в табличной форме. Задача физической модели данных заключается в описании объектов данных предметной области и взаимосвязей между ними.

Физическая модель строится без привязки к конкретной СУБД. В ней учтены все необходимые для функционирования ИС сущности и их атрибуты, а также проставлены связи между ними.

Физическая структура БД соответствует разработанной ранее логической структуре и представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Физическая структура БД

3.3 Расчёт комплекса технических средств.

Для оценки параметров комплекса технических средств, производится расчёт требуемых ресурсов внешней и оперативной памяти.

По формуле (1) был проведен расчёт ресурсов внешней памяти.

V_ВП = V_ОС + V_{СУБД +} V_{Данных +} V_{Программы} (1)

где V_ВП - общий объем внешней памяти, Гбайт;

V_ОС - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов операционной системы, Гбайт;

V_СУБД - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов

СУБД, Гбайт;

V_Данных - объем внешней памяти, требуемый для хранения записей базы данных и результатов выполнения функций, Гбайт;

V_{Программы} - объем внешней памяти, необходимой для хранения текстов и библиотек приложений, Гбайт.

V_ВП= 4000Мб + 700 Мб +13 Мб +38 Мб = 4751 Мб

Таблица 2 - Расчёт объема хранимых данных

Таблица БД	Размер записи, байт	Макс. кол-во записей	Всего, Кбайт
Пользователи	200	50	1000
Курсовые работы	1200	50	4000
Дисциплины	1800	50	3000
Компетенции	2200	50	4000
Итого:	13000

Требуемые расчеты оперативной памяти

По формуле (2) был проведен расчёт ресурсов оперативной памяти

V_ОП = V_ОС + V_{СУБД +} V_{Данных +} V_{Программы +} V_доп.ПО, (2)

где V_ОП - общий объем оперативной памяти, Мб;

V_ОС -объем ОЗУ, необходимый для работы операционной системы, Мб;

V_СУБД - объем ОЗУ, необходимый для работы СУБД, Мб;

V_Данных - объем ОЗУ, необходимый данным системы, Мб;

V_{Программы} - объем ОЗУ, необходимый для работы программы, Мб;

V_доп.ПО - объем ОЗУ, необходимый для дополнительного ПО, Мб.

V_ОС = 800 Мб

V_СУБД = 40 Мб

V_{ПРОГРАММЫ} = 60 Мб

V_ДОП.ПО = 50 Мб

V_ОП =800 +40 +60 +50 = 950 Мб

3.4 Основные интерфейсы

Проектирование интерфейсов - задача, основанная на требованиях к читаемости и эргономичности проекта.

Проектирование интерфейсов -- задача, требующая декомпозиции ее на этапы:

1. Исследование.

2. Моделирование пользователей.

3. Выработка требований.

4. Детализация требований.

5. Разработка интерфейсов.

В этом разделе приведены основные интерфейсы информационной системы планирования междисциплинарных курсовых работ в компетентностном аспекте.

На рисунке 14 изображена стандартная страница авторизации с наименованием системы.

Рисунок 14 - Стартовая страница ИС

Меню, настроенное на права преподавателя (рисунок 15). Заглавное приветствие, в верхнем правом углу имя пользователя и два варианта развития событий.

Рисунок 15 - Меню ИС, настроенное на права преподавателя

Описание междисциплинарной курсовой работы. Указание темы и выбор дисциплин (рисунок 16). При заполнении поля темы курсовой работы следует учесть следующий шаг, в котором выбираются дисциплины, входящие в проект.



Рисунок 16 - Подробное описание КР

На рисунке 17 изображена полностью заполненная форма перед сохранением отчета, на которой отчетливо демонстрируются: тема, участвующие дисциплины, компетенции и комментарии, а также общий вывод.

Рисунок 17 - Заполненный отчет

Сформированное предметное описание междисциплинарной курсовой работы с комментариями преподавателя, готовое к сохранению в формате pdf (рисунок 18).

Рисунок 18 - Сохраненный отчет

Начальная форма управления администратора (рисунок 19) после успешной авторизации.

Рисунок 19 - Начальное меню администратора

Интерфейс установления связей компетенций к дисциплинам, которые устанавливаются администратором (рисунок 20).

Рисунок 20 - Интерфейс связей

3.5 Диаграмма компонентов

Диаграмма компонентов - диаграмма, на которой изображены типы компонентов и зависимости между ними. Компонент - часть физической реализации системы, которая имеет законченную функциональность и реализует один или несколько интерфейсов.

Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.

Компонентами являются программные модули, в том числе библиотечные модули и стандартные программные системы (операционные системы, СУБД), а также файлы документации и таблицы базы данных.

Компоненты так же, как и классы, группируются в пакеты. Состав и обозначения компонентов зависят от выбранной среды программирования.

Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей:

- Визуализации общей структуры исходного кода программной системы;

- Спецификации исполнимого варианта программной системы;

- Обеспечения многократного использования отдельных фрагментов программного кода;

- Представления концептуальной и физической схем баз данных.

Диаграмма компонентов разработанной системы приведена на рисунке 21. Она отражает основные компоненты системы и связи между ними.

Рисунок 21 - Диаграмма компонентов системы

3.6 Диаграмма развертывания

Диаграмма развёртывания- это завершающая диаграмма технологии UML. Она показывает общее развертывание компонентов системы на технических узлах системы и служит для моделирования работающих узлов (аппаратных средств) и артефактов, развёрнутых на них.

Под техническим узлом понимается автоматическое рабочее место, персональное рабочее место клиента, серверный узел нижнего и верхнего уровней, отдельный набор технических средств.

К основным способам выполнения компонентов относятся программный, аппаратный и программно-аппаратный способы.

Диаграмма развёртывания разработанной системы представлена на рисунке 22.

Рисунок 22 - Диаграмма развертывания системы

3.7 Программа и методика испытаний

Объект испытаний.

3.7.1.1 Наименование испытуемой информационной системы.

Наименование - “Информационная система планирования междисциплинарных курсовых работ в компетентностном аспекте”.

3.7.1.2 Область применения испытуемой информационной системы.

Система предназначена для использования в федеральных государственных бюджетных образовательных учреждениях высшего профессионального образования. Например, Самарский государственный архитектурно-строительный университет. Кафедра информационных и развивающих образовательных систем и технологий. Факультет информационных систем и технологий

3.7.1.3 Обозначение испытуемой информационной системы.

Наименование темы разработки - “Информационная система планирования междисциплинарных курсовых работ в компетентностном аспекте”.

3.7.2 Цель испытаний.

Цель проведения испытаний - проверка соответствия характеристик разработанного программного комплекса функциональным и иным, отдельным видам требований, изложенным в программном документе “Техническое задание”.

3.7.3 Требования к программному комплексу.

При проведении испытаний функциональные характеристики (возможности) программного комплекса подлежат проверке на соответствие требованиям, изложенным в п. “Функции, реализуемые программным комплексом” Технического задания.

3.7.4 Требования к программной документации.

3.7.4.1 Состав программной документации, предъявляемой на испытания.

Состав программной документации должен включать в себя:

1) техническое задание;

2) пояснительная записка;

3) руководство пользователя;

3.7.5 Средства и порядок испытаний.

3.7.5.1 Программные средства, используемые во время испытаний.

Необходимыми средствами для проведения испытания являются: ПК, ОС MS Windows 7, среда разработки Qt Creator, Access 2013.

3.7.5.2 Порядок проведения испытаний.

Испытания проводятся в два этапа:

1 этап - ознакомительный.

2 этап - испытания.

3.7.5.2.1 Перечень проверок проводимых на 1 этапе испытаний.

Перечень проверок, проводимых на 1 этапе испытаний, должен включать в себя:

а) проверку комплектности программной документации;

б) проверку комплектности и состава технических и программных средств.

Методики проведения проверок, входящих в перечень по 1 этапу испытаний, изложены в данном программном документе, в разделе “Методы испытаний”.

3.7.5.2.2 Перечень проверок проводимых на 2 этапе испытаний.

Перечень проверок, проводимых на 2 этапе испытаний, должен включать в себя:

а) проверку соответствия технических характеристик информационной системы;

б) проверку степени выполнения требований функционального назначения информационной системы.

Методики проведения проверок, входящих в перечень по 2 этапу испытаний, изложены в данном программном документе, в разделе “Методы испытаний”.

3.7.5.3 Количественные и качественные характеристики, подлежащие оценке.

3.7.5.3.1 Количественные характеристики, подлежащие оценке.

В ходе проведения приемо-сдаточных испытаний оценке подлежат количественные характеристики, такие как:

а) комплектность программной документации;

б) комплектность состава технических и программных средств.

3.7.5.3.2 Качественные характеристики, подлежащие оценке.