Розробка веб-орієнтованої системи управління навчанням

Размещено на http://allbest.ru

Розробка веб-орієнтованої системи управління навчанням

Коротун О.В. Коротун Ольга Володимирівна, кандидат педагогічних наук, доцент кафедри комп'ютерних наук, Державний університет «Житомирська політехніка», 10005, м. Житомир, вул. Чуднівська, Вакалюк Т.А. Вакалюк Тетяна Анатоліївна, доктор педагогічних наук, професор, професор кафедри інженерії програмного забезпечення, Державний університет «Житомирська політехніка», 10005, м. Житомир, вул. Чуднівська,

Корнєєв А.А. Корнєєв Артем Андрійович, здобувач, Державний університет «Житомирська політехніка», 10005, м. Житомир, вул. Чуднівська , Марцева Л.А. Марцева Людмила Андріївна, доктор педагогічних наук, доцент, професор кафедри комп'ютерної інженерії та кібербезпеки, Державний університет «Житомирська політехніка», 10005, м. Житомир, вул. Чуднівська,

Корнілова Т.Б. Корнілова Тетяна Борисівна, викладач кафедри педагогіки й андрагогіки КЗ «Житомирський ОІППО» ЖОР, 10014, Україна, м. Житомир,вул. Михайлівська



Анотація

У статті описаний процес проєктування та реалізації веб-орієнтованої системи управління навчанням. З цією метою проведений аналіз предметної області, що дав можливість визначитися з основними аспектами реалізації такої веб-орієнтованої системи та огляд наявних аналогів. Виявлення недоліків між можливостями систем та потребами показав, що основними функціями майбутньої системи має стати сучасний та зручний інтерфейс користувача, каталог курсів, особистий кабінет, відслідковування особистого прогресу навчання, подача матеріалу у вигляді тем до курсу. Для створення зазначеної системи застосувано: мови програмування Python та Java, фреймворки Django, Spring, Vaadin, мову розмітки гіпертекстових документів HTML5, каскадні таблиці стилів CSS3, браузерну мову програмування JavaScript, JavaScript - фреймворк React.js, системи керування базами даних PostgreSQL та MariaDB.

Розроблена веб-орієнтована система управління навчанням складається з окремих інтерфейсів для викладача та студента. Для усіх користувачів реалізовано інтерфейс для реєстрації та авторизації на сайті, редагування власного профілю, перегляд курсів тощо. Для викладачів додатково є інтерфейси для роботи над курсами, темами, заняттями та тестами. Є інтерфейси роботи з математичними калькуляторами для симплекс методу та двоїстого симплекс методу. Описано проведене тестування системи на правильність її роботи, після якого визначено, що система працює справно. Розроблена веб-орієнтована система для управління навчанням має весь необхідний функціонал для роботи та готова до використання в освітньому процесі.

Ключові слова. Онлайн навчання, веб-орієнтована система, система управління навчанням, мови програмування, бази даних.



Abstract

Development of a web-oriented learning management system

Korotun Olha Volodymyrivna, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of Computer Science, Zhytomyr Polytechnic State University, 103, Chudnivska str., Zhytomyr, 10005, Ukraine

Vakaliuk Tetiana Anatoliivna, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Professor of Software Engineering Department, Zhytomyr Polytechnic State University, 10005, Zhytomyr, 103 Chudnivska str

Kornieiev Artem Andriiovych, higher education seeker, Zhytomyr

Polytechnic State University, 103, Chudnivska str., Zhytomyr, 10005, Ukraine

Martseva Liudmyla Andriivna, Doctor of Pedagogical Sciences, Department of Software Engineering, Zhytomyr Polytechnic State University, Chudnivsyka. 103, 10005, Zhytomyr, Ukraine

Kornilova Tetiana Borysivna, Lecturer of the Department of Pedagogy and Andragogy of the Municipal Institution "Zhytomyr Regional Institute of Postgraduate Pedagogical Education" of the Zhytomyr Regional Council, 15, Mykhailivska str., Zhytomyr, Ukraine

The article describes the process of designing and implementing a web- based learning management system. To this end, an analysis of the subject area was conducted, which made it possible to determine the main aspects of the implementation of such a web-based system and a review of existing analogs. Identifying gaps between system capabilities and needs showed that the main functions of the future system should be a modern and user-friendly interface, course catalog, personal account, tracking personal learning progress, providing material in the form of topics for the course. Python and Java programming languages, Django, Spring, Vaadin frameworks, HTML5 hypertext document markup language, cascading CSS3 style sheets, JavaScript browser language, JavaScript - Reactjs framework, PostgreSQL, and MariaDB database management systems were used to create this system. The analysis of functional and nonfunctional requirements to the web system is made, on which diagrams of variants of its use were constructed. A database has been developed. Algorithms of the basic possibilities of work and interaction of classes with the system are defined. The developed web-based learning management system consists of separate interfaces for teacher and student. An interface for registration and authorization on the site, editing one's profile, viewing courses, etc. has been implemented for all users. Teachers also have interfaces for working on courses, topics, classes, and tests. There are interfaces with mathematical calculators for the simplex method and the dual simplex method. Describes the testing of the system for its correct operation, after which it was determined that the system is working properly. The developed web-based system for learning management has all the necessary functionality to work and is ready for use in the educational process.

Keywords. Online learning, web-based systems, learning management system, programming languages, databases.



Вступ

Постановка проблеми. Знання в наш час - найцінніший товар. В умовах динамічної зміни ринку праці необхідність підвищити рівень кваліфікації або навіть кардинально змінити спеціальність є дуже актуальною. Навчання повинно стати гнучким та мобільним, не займати багато часу, але давати максимум результату. У зв'язку з цим онлайн освіта набуває все більших обертів. До того ж під час карантину установи були змушені перейти в онлайн-формат. Навчання на відстані часто вже навіть не вибір людини, а вимушений захід.

На сьогодні потенціал онлайн освіти значно більший, ніж просто можливість слухати лекції в мережі. Інтернет зробив навчання доступним та популярним, і наразі фахівці намагаються знайти більш вдалі, дієві та комфортні підходи до процесу навчання. Онлайн навчання дуже зручний й вигідний спосіб отримання нових знань та вмінь. Звісно, самостійне онлайн навчання потребує більшої мотивації та самоконтролю, адже воно зазвичай не містить чинника соціального тиску. Але якщо поставити чіткі цілі та визначити мотивацію, то завдяки онлайн навчанню можна якісно здобувати нові знання, підвищити кваліфікацію та навіть опанувати нову професію.

В Україні онлайн освіта стала однією з небагатьох інновацій, яка з'явилася майже одночасно з аналогічними західними ініціативами. У 2013 році українці презентували перші масові онлайн-курси “Університет онлайн” на базі Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Курси ініціював Іван Примаченко, який згодом став засновником першої в Україні платформи для онлайн освіти Prometheus. Все вище зазначене є доказом того, що онлайн освіта - актуальна тема для дослідження і обговорення в наші дні.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Колектив авторів [3] розкривають значення використання дистанційних технологій навчання на сучасному етапі розвитку інформаційних технологій у процесі підготовки майбутніх фахівців. Автор [7] зробив аналіз ролі українських масових відкритих онлайн-курсів в організації системи дистанційної освіти в умовах карантину, охарактеризував найбільш популярні українські освітні платформи онлайн-освіти: Університет онлайн, Prometheus, EdEra, Освіта-онлайн, EDUGET тощо. Науковець [0] здійснила аналіз провідних зарубіжних та українських платформ, що надають можливість навчатися онлайн: Coursera, Khan Academy, EdX, Udacity, Canvas, Network, Udemy, Прометеус, ЕдЕра, ВУМ, Всеосвіта, ДІЯ Цифрова освіта.

Визначення необхідності розвитку онлайн-освіти, відмінностей між ними, необхідних форм комунікації, переваг та недоліків, а також перспектив розвитку дистанційної та онлайн-освіти в Україні описано у [9].

У статті [8] сформульовані протиріччя, що виникли між традиційним методичним супроводом освітнього процесу і забезпеченням високої якості освітніх послуг в умовах карантинних заходів. Охарактеризовано сучасний освітній процес, який стає все більше недирективним і потребує, з боку викладача, фасилітаційного супроводу, а освітня діяльність набуває характеру самоорганізованого і автономно розвивального процесу в умовах постійних змін.

Метою статті є розробка алгоритмів роботи та реалізація програмного комплексу веб-орієнтованої системи управління навчанням.



Виклад основного матеріалу

Ознайомлення з системами для онлайн навчання відбувається шляхом аналізу існуючих аналогів на ринку, проектуванням та реалізацією архітектури веб-системи. Закріплення знань в процесі дослідження тематики лінійного програмування відбувається шляхом додавання нових алгоритмів та пошуків способів оптимізації. У роботі необхідно розробити веб-додаток, який буде містити дві основні складові: модуль розв'язання задач лінійного програмування та систему онлайн навчання.

Основні можливості, які повинна мати система: створення курсів, тем, занять та тестів; поділ користувачів на викладачів та студентів; реєстрація студентів на курси; ведення журналу успішності студентів; редагування профілів; наявність калькуляторів для розв'язання задач лінійного програмування. освітній програмування тестування інтерфейс

Здійснимо вибір архітектури web-орієнтованої системи.

Vaadin Framework надає дві моделі розробки веб-додатків: на стороні клієнта (браузер) і на стороні сервера. Модель розробки, керована сервером, є потужнішою, що дозволяє розробляти додатки виключно на стороні сервера за допомогою AJAX-системи Vaadin Client-Side Engine, яка відображає інтерфейс користувача у браузері.

Клієнтська модель дозволяє розробляти віджети та програми на Java, які компілюються в JavaScript і виконуються в браузері. Обидві моделі можуть ділитися своїми віджетами інтерфейсу користувача, темами,внутрішнім кодом і службами, а також їх можна легко змішувати.

Архітектура середовища виконання Vaadin дає основну ілюстрацію комунікацій на стороні клієнта і сервера в ситуації, коли сторінка з клієнтським кодом (движок або програма) спочатку була завантажена в браузер.

Vaadin Framework складається з API на стороні сервера, API на стороні клієнта, компонентів/віджетів користувальницького інтерфейсу з обох сторін, тем для керування зовнішнім виглядом та моделі даних, яка дозволяє прив'язувати компоненти на стороні сервера безпосередньо до даних. Для розробки на стороні клієнта він включає компілятор Vaadin, який дозволяє компілювати Java в JavaScript.

Рис. І.Узагальнена архітектура

Серверна програма Vaadin працює як сервлет на веб-сервері Java, обслуговуючи HTTP-запити. VaadinServlet зазвичай використовується як клас сервлета. Сервлет отримує клієнтські запити та інтерпретує їх як події для конкретного сеансу користувача.

Події асоціюються з компонентами користувальницького інтерфейсу та передаються обробникам подій, визначеним у програмі. Якщо логіка інтерфейсу користувача вносить зміни до компонентів інтерфейсу користувача на стороні сервера, сервлет відтворює їх у веб-браузері, генеруючи відповідь.

Механізм на стороні клієнта, що працює у браузері, отримує відповіді та використовує їх для внесення будь-яких необхідних змін до сторінки у браузері.

Для створення веб-додатку управління навчанням, доцільно застосувати: високо рівневі мови програмування Python та Java, фреймворки Django, Spring, Vaadin, мову розмітки гіпертекстових документів HTML5, каскадні таблиці стилів CSS3, браузерну мову програмування JavaScript, JavaScript - фреймворк React.js, системи керування базами даних PostgreSQL та MariaDB.

Java - об'єктно-орієнтована мова програмування, випущена 1995 року компанією «Sun Microsystems» як основний компонент платформи Java. З 2009 року мовою займається компанія «Oracle», яка того року придбала «Sun Microsystems».

В офіційній реалізації Java-програми компілюються у байт-код, який при виконанні інтерпретується віртуальною машиною для конкретної платформи. «Oracle» надає компілятор Java та віртуальну машину Java, які задовольняють специфікації Java Community Process, під ліцензією GNU General Public License.

Мова значно запозичила синтаксис із C і C++. Зокрема, взято за основу об'єктну модель C++, проте її модифіковано. Усунуто можливість появи деяких конфліктних ситуацій, що могли виникнути через помилки програміста та полегшено сам процес розробки об'єктно-орієнтованих програм.

Ряд дій, які в C/C++ повинні здійснювати програмісти, доручено віртуальній машині.

Передусім Java розроблялась як платформо-незалежна мова, тому вона має менше низькорівневих можливостей для роботи з апаратним забезпеченням, що в порівнянні, наприклад, з C++ зменшує швидкість роботи програм.

За необхідності таких дій Java дозволяє викликати підпрограми, написані іншими мовами програмування.

Spring Framework -- це програмний каркас (фреймворк) з відкритим кодом та контейнери з підтримкою інверсії управління для платформи Java.

Основні особливості Spring Framework можуть бути використані будь-яким додатком Java, але є розширення для створення веб-додатків на платформі Java EE.

Незважаючи на це, Spring Framework не нав'язує якоїсь конкретної моделі програмування, Spring Framework став популярним в спільноті Java як альтернатива, або навіть доповнення моделі Enterprise JavaBean (EJB).

Vaadin -- фреймворк, що вільно розповсюджується для створення RIA-веб- додатків, який розробляється однойменною фінською компанією. На відміну від бібліотек на Javascript та специфічних плагінів для браузерів, Vaadin пропонує сервер-орієнтовану архітектуру, що базується на Java Enterprise Edition.

Python - високорівнева мова програмування загального призначення, орієнтована на підвищення продуктивності розробника і читання коду. Синтаксис ядра Python мінімалістичний.

У стандартну бібліотеку входить велика кількість корисних функцій. Python підтримує структурне, об'єктно - орієнтоване, функціональне, імперативне і аспектно-орієнтоване програмування. Основні архітектурні риси - динамічна типізація, автоматичне керування пам'яттю, повна інтроспекція, механізм обробки виключень, підтримка багатопоточних обчислень, високорівневі структури даних. Підтримується розбиття програм на модулі, які, в свою чергу, можуть об'єднуватися в пакети.

Django - вільний фреймворк для веб-додатків на мові Python, що використовує шаблон проектування MVC. Проект підтримується організацією Django Software Foundation.

Сайт на Django будується з одного або декількох додатків, які рекомендується робити відчужуваними і підключаючими.

Це одне з істотних архітектурних відмінностей цього фреймворка від деяких інших (наприклад, Ruby on Rails).

Один з основних принципів фреймворка - DRY HTML5 (Hyper Text Markup Language, мова розмітки гіпертексту) - наступна версія мови HTML. Визначає, які елементи і як повинні розташовуватися в документі.

CSS3 (Cascading Style Sheets, каскадні таблиці стилів) - це набір параметрів форматування, який застосовується до елементів документа аби змінити їх зовнішній вигляд.

JavaScript - об'єктно-орієнтована, скрипкова мова програмування, розроблена компанією Netscape. JavaScript, зазвичай використовується, як вбудована мова для програмного доступу до об'єктів додатків. Найбільш широке вживання знаходить в браузерах, як мова сценаріїв для додання інтерактивності веб-сторінкам.

React.js - JavaScript-бібліотека з відкритим вихідним кодом для розробки призначених для користувача інтерфейсів. React може використовуватися для розробки односторінкових і мобільних додатків. Його мета - надати високу швидкість, простоту і масштабованість.

PostgreSQL - об'єктно-реляційна система керування базами даних (СКБД). Сервер PostgreSQL написаний на мові C. Зазвичай розповсюджується у вигляді набору текстових файлів із сирцевим кодом.

Для інсталяції необхідно відкомпілювати файли на своєму комп'ютері і скопіювати в деякий каталог. Весь процес детально описаний в документації.

MariaDB - відгалуження від системи управління базами даних MySQL, кероване спільнотою під ліцензією GNU GPL. Розробку та підтримку MariaDB здійснює компанія MariaDB Corporation Ab та фонд MariaDB Foundation.

Поштовхом до створення стала необхідність забезпечення вільного статусу СУБД, на противагу політиці ліцензування MySQL фірмою Oracle. Засновниками проекту виступили початкові розробники MySQL.

Система ліцензування MariaDB зобов'язує учасників, які бажають додати свій код до основної гілки СУБД, обмінюватися своїми авторськими правами з MariaDB Foundation для охорони ліцензії та можливості створювати критичні виправлення для MySQL.

IntelliJ IDEA - комерційне інтегроване середовище розробки для різних мов програмування (Java, Python, Scala, PHP) від компанії JetBrains. Система поставляється у вигляді урізаної по функціональності безкоштовної версії «Community Edition» і повнофункціональної комерційної версії «Ultimate Edition», для якої активні розробники відкритих проектів мають можливість отримати безкоштовну ліцензію.

PyCharm -- інтегроване середовище розробки для мови програмування Python. Надає засоби для аналізу коду, графічний зневаджувач, інструмент для запуску юніт-тестів і підтримує веб-розробку на Django. PyCharm працює під операційними системами Windows, Mac OS X і Linux.

WebStorm -- інтегроване середовище розробки для JavaScript, HTML та CSS від компанії JetBrains, розроблена на основі платформи IntelliJ IDEA. WebStorm є спеціалізованою версією PhpStorm, пропонуючи підмножину з його можливостей.

Отже, для створення програмного комплексу було обрано такі інструментальні засоби та технології: Python; Java; Django; Spring; Vaadin; мову розмітки гіпертекстових документів HTML5; каскадні таблиці стилів CSS3; браузерну мову програмування JavaScript; JavaScript-фреймворк Reactjs; систему керування базами даних MariaDB; систему керування базами даних PostgreSQl.

Використано такі програмні продукти та інтегровані середовища розробки: IntelliJ IDEA, PyCharm та WebStorm.

Веб-орієнтована система створюється з метою надання можливості проводити дистанційне навчання.

Аналіз вимог користувачів дав підстави для визначення варіантів використання веб-системи. На рис. 2 наведено діаграму використання системи.

Розробка бази даних системи. Реалізована база даних у MariaDB, яка має назву «learn_system» та складається з 9 таблиць (таблиця 1), містять у собі всі дані, що потрібні для роботи веб-системи.

Таблиця 1

Інформація про таблиці бази даних «learn system»

Назва таблиці	Призначення
users	Інформація про користувачів
courses	Інформація про курси
users courses	Реєстрації користувачів на курси
themes	Інформація про теми
lessons	Інформація про заняття
tests	Інформація про тести
questions	Інформація про запитання до тестів
test attepts	Інформація про спроби користувача пройти тест
questions_users_results	Інформація про відповіді, які давав користувач проходячи тест

Опишемо більш детально базу даних веб-системи, що наведена на рис.З.

Рис. 3. Структура бази даних “leam_system ”

Таким чином, розроблена база даних складається з 9 таблиць та забезпечує збереження всієї необхідної інформації, яка потрібна для даної веб-системи.

Проектування та реалізація алгоритмів роботи системи. Після відкриття веб-сторінки користувач має авторизуватися у системі. Якщо у користувача не має профілю, то потрібно створити його через відповідну форму.

Якщо користувач є викладачем, то після авторизація він повинен мати змогу перейти на такі сторінки: редагування власного профілю; список опублікованих курсів; список власних курсів.

На сторінці редагування власного профілю користувач може змінювати будь-яку інформацію свого профілю, окрім ролі. На сторінці опублікованих курсів повинні відображатися усі активні курси системи. Також для зручного пошуку потрібного курсу повинна бути присутня можливість фільтрування курсів за назвою. Для того щоб перейти на курс треба натиснути на нього. На сторінці власних курсів повинні відображатися курси, які були створені поточним користувачем. На цій сторінці фільтрація та перехід повинні працювати так само, як і на сторінці опублікованих курсів. Також, на цій сторінці повинна міститися кнопка для переходу на сторінку створення курсу. На сторінці створення курсу викладач може вказати назву курсу та його контент. Для того щоб була присутня можливість додавати форматований контент, потрібно для цього поля задати HTML редактор.

На сторінці курсу викладач може: опублікувати курс; перейти на сторінку огляду курсу; перейти на сторінку зареєстрованих студентів на цей курс; перейти на сторінку редагування курсу (сторінка аналогічна додаванню курсу); видалити курс; перейти на сторінку додавання теми; переглядати контент курсу; перейти на сторінку будь-якої теми, яка належать до даного курсу; перейти на сторінку будь-якого заняття, яке належить до даного курсу;

На сторінці огляду курсу повинна відображатися ієрархічна таблиця структури курсу. Таблиця повинна показувати: назву структурної одиниці (при натисканні на назву повинен відбувати перехід на відповідну сторінку), тип та статус. Дана сторінка потрібна для швидкої навігації по курсу та огляду статусів структурних одиниць.

На сторінці зареєстрованих студентів повинна відображатися таблиця з студентами. При натисканні на студента повинен відбуватися перехід на сторінку прогресу студента. На цій сторінці повинні відображатися оцінки по кожній структурній одиниці курсу. Сторінка додавання теми аналогічна сторінці додавання курсу. На сторінці теми викладач може: опублікувати тему; перейти на сторінку редагування теми (сторінка аналогічна додаванню теми); видалити тему; перейти на сторінку додавання заняття; переглядати контент теми; перейти на сторінку будь-якого заняття, яке належить до даної теми. На сторінці заняття викладач може: опублікувати заняття; перейти на сторінку редагування заняття; видалити заняття; перейти на сторінку додавання тесту; переглядати контент заняття; перейти на сторінку будь-якого тесту, який належить до даного заняття; перейти на сторінку симплекс калькулятору; перейти на сторінку двоїстого симплекс калькулятора. На сторінці тесту викладач може: опублікувати тест; видалити тест; додавати, редагувати та видаляти запитання. На рис. 4 зображена діаграма активності вище описаного алгоритму.

Якщо користувач є студентом, то після авторизація він повинен мати змогу перейти на такі сторінки: редагування власного профілю; список опублікованих курсів; список курсів, на які він зареєструвався. Користувач може зареєструватися на курс. Після реєстрації для нього будуть відкриті тести даного курсу. На сторінці курсу користувач може перейти на сторінку свого прогресу та подивитися свої бали. Студент може переглядати контент курсів, тем та занять. Також він може проходити тести. Тест вважається пройденим у разі набору 60 і більше балів. Якщо оцінка менше 60, то користувач повинен зробити ще одну спробу. На сторінці заняття користувач може перейти на сторінки з математичними калькуляторами: симплекс метод та двоїстий симплекс метод. Дана можливість потрібна для того, щоб користувач міг потренуватися розв'язувати задачі з курсу - “Математичні методи дослідження операцій”. На рис. 5 зображена діаграма активності вище описаного алгоритму.

Таким чином, було розглянуто основні принципи роботи процесів веб- системи, визначено алгоритм роботи та взаємодію класів. В результаті проведеної роботи, було спроектовано систему яка виконує поставлену нами задачу.

Для розробки серверної частини системи використовується фреймворк Spring. Spring може бути розглянутий як колекція менших фреймворків або фреймворків у фреймворку. Більшість цих фреймворків можуть працювати незалежно один від одного, однак вони забезпечують більшу функціональність при спільному їх використанні.

Рис.4 Діаграма активності роботи програми для викладача



Рис.5 Діаграма активності роботи програми для студента

Центральною частиною Spring є контейнер Inversion of Control, який надає засоби конфігурування та управління об'єктами Java за допомогою рефлексії. Контейнер відповідає за управління життєвим циклом об'єкта: створення об'єктів, виклик методів ініціалізації та конфігурування об'єктів шляхом зв'язування їх між собою.

Для розробки клієнтської частини системи використовується фреймворк Vaadin.

Використання Java як єдиної мови програмування при створенні веб- застосунків і веб-контенту - одна з найбільш значущих функцій у Vaadin. Фреймворк використовує подієву модель, що робить її дуже близькою до моделі розробки настільних додатків на Java з використанням HTML і Javascript.

Розглянемо структуру інтерфейсу web-орієнтованої системи

Після завантаження системи, користувач повинен авторизуватися. Якщо в нього не має профілю, тоді потрібно перейти на сторінку реєстрації (рис. 6) та заповнити форму. Далі користувач може використати форму на сторінці авторизації (рис. 7) для входу на сайт.

Рис.6. Форма реєстрації



Рис.7. Форма входу

Система інформує користувача про усі помилки, які виникають під час реєстрації або авторизації.

Після входу на сайт система перенаправляє користувача на сторінку з опублікованими курсами (рис. 8). На цій сторінці є фільтр по назві курсу. Для переходу на сторінку з курсом потрібно натиснути на відповідний курс



Рис.8 Сторінка з опублікованими курсами

Користувач може перейти на сторінку перегляду власних курсів (рис. 9). Для викладача там будуть відображатися створені ним курси, а для студента - курси, на які він був зареєстрований. Також, для викладача буде відображатися кнопка, яка запускає процес створення курсу.

Рис.9. Сторінка з власними курсами

Для того, щоб редагувати власний профіль, в боковій панелі потрібно натиснути - “My profile”. Після натискання буде відображена форма редагування профілю. Користувач може редагувати усі дані, окрім своєї ролі. Адміністратори мають змогу змінювати ролі користувачів.

Якщо авторизований користувач має роль адміністратора, то в боковій панелі в нього з'явиться додатковий пункт - “Users”. Після натискання на цей пункт відобразиться табличка з усіма зареєстрованими користувачами в системі (рис. 10). Адміністратор може натиснути на будь-якого користувача і відредагувати дані профілю.

Рис. 10. Сторінка з зареєстрованими користувачами

На сторінці курсу відображається список можливих дій, які може виконати користувач (рис. 11).

Рис. 11. Можливі дії над курсом для викладача

Також на цій сторінці міститься інформація по курсу, список усіх тем та занять (рис. 12).

Рис. 12. Список тем та занять курсу

Для того, щоб курс був доступний для інших користувачів потрібно натиснути “Publish course”. Система покаже діалогове вікно для підтвердження даної дії (рис. 13).

Схожі діалогові вікна показуються для усіх дій користувача, які потребують пильної уваги користувача.

Рис. 13. Діалогове вікно підтвердження

Для редагування курсу потрібно натиснути кнопку “Edit course”. Після натискання цієї кнопки система відкриє форму редагування курсу (форма створення є аналогічною). Поле з контентом є текстовим редактором, тому там можна модифікувати текст з використанням мови розмітки. Форма зображена на рис. 14.

Рис. 14. Форма редагування курсу

Для швидкого перегляду інформації по курсу потрібно натиснути кнопку “Overview”. Після чого система відобразить таблицю (рис. 15) з усіма темами, заняттями та тестами обраного курсу..



Рис. 15. Таблиця швидкого перегляду по курсу

Якщо натиснути на назву обраної одиниці, то система відкриє відповідну сторінку перегляду

Для перегляду прогресу зареєстрованих на курсі користувачів потрібно натиснути кнопку “Students”. Далі з'явиться таблиця з усіма зареєстрованими студентами. Для перегляду прогресу конкретного студенту потрібно натиснути на його ім'я.

Сторінка прогресу (рис. 16) містить бали студенту з усіх видів діяльності. Також, з цієї сторінки можна перейти на будь-яку доступну сторінку курсу.

Рис. 16. Таблиця прогресу студенту



Під час створення заняття є можливість додати математичні калькулятори до нього. Наразі в системі можна додати два калькулятори: симплекс метод та двоїстий симплекс метод. Якщо викладач ставить позначку навпроти калькулятору, то на сторінці заняття з'явиться кнопка для його активації.

Після створення тесту до нього можна додавати запитання. Для цього потрібно натиснути кнопку “Add question” і у формі, яка з'явиться, можна створювати запитання. Викладач має можливість ввести текст запитання та додати можливі відповіді до нього. Також, є можливість сортувати відповіді. Після того, як роботу над запитанням завершено, потрібно зберегти зміни.

Під час проходження тесту студент повинен відповісти на усі запитання. Для зручності система відмічає запитання, на які студент вже дав відповідь.

Якщо студент намагається відправити відповідь, яка не містить обраного варіанту, то система повідомить про неможливість даної дії (рис. 17).

Рис. 17. Помилка при проходженні тесту

Також, якщо студент не відповість на усі запитання і натисне кнопку завершення тесту, то система покаже помилку про те, що потрібно відповісти на усі запитання.

Разом з цим, студента буде переміщено на перше питання серед тих, на які він не дав відповідь.

Після того, як користувач відповість на усі запитання та завершить тест його покажеться сторінка з результатом. Якщо результат менше 60 балів - спроба вважається невдалою і студенту треба пройти тест ще раз (рис. 18). Якщо ж результат більший за 60 балів, то спроба вважається вдалою і тест відмічається як пройдений.

Рис. 18. Невдала спроба проходження тесту

Форма введення даних є однаковою для обох методів (рис. 19). Кількість змінних та обмежень може бути у діапазоні від 2 до 10. Табличка автоматично змінює свої розміри відносно дій користувача. Також можна обирати значення екстремуму та змінні, на які не накладено умову невід'ємності.

Рис. 19, Форма ведення даних симплекс задачі



Після введення даних потрібно натиснути кнопку “Solve”. Результатом даної дії буде перенаправлення на сторінку з покроковим розв'язком (рис. 20). Для високої точності в розрахунках використовуються дроби. Також, до кожної симплекс-таблиці додається текстове пояснення.

Рис. 20. Сторінка з покроковим розв'зком

Розроблена система містить в своєму складі інтерфейси викладача та студента. Для усіх користувачів реалізовано інтерфейс для реєстрації та авторизації на сайті, редагування власного профілю та перегляд курсів. Для викладачів додатково є інтерфейси для роботи над курсами, темами, заняттями та тестами. Є інтерфейси роботи з математичними калькуляторами.



Висновки

Було спроектовано та реалізовано веб-орієнтовану систему для управління навчання. Проведений аналіз предметної області дає можливість визначитися з основними аспектами реалізації web-орієнтованої системи. Після огляду наявних аналогів та виявлення недоліків між їхніми можливостями та потребами показав, що основними функціями майбутньої системи має бути сучасний та зручний інтерфейс користувача, каталог курсів, особистий кабінет, відслідковування особистого прогресу навчання, подача матеріалу у вигляді уроків до курсу. Зроблено аналіз функціональних та не функціональних вимог до веб-системи, за якими було побудовано діаграми варіантів використання.

Розроблено web-орієнтовану систему, яка складається з окремих інтерфейсів для викладача та студента. Для усіх користувачів реалізовано інтерфейс для реєстрації та авторизації на сайті, редагування власного профілю та перегляд курсів. Для викладачів додатково є інтерфейси для роботи над курсами, темами, заняттями та тестами. Є інтерфейси роботи з математичними калькуляторами.

Реалізована веб-орієнтована система для управління навчанням має весь необхідний функціонал для роботи та готова до використання. В подальшому дану систему можна вдосконалювати, шляхом додавання нових функцій, налагодженням та оновленням існуючих функцій.



Література

1. Баніт О. Онлайн-освіта: можливості та перспективи // Проблеми та шляхи реалізації компетентнішого підходу в сучасній освіті: ІІ міжнародна науково-методична конференція /

O. Баніт. - м. Харків, Україна, 2021. - Режим доступу: https://lib.iitta.gov.ua/727308/

2. Вакалюк Т., Коротун О., Сугоняк І., Марчук Г. Використання хмаро орієнтованого середовища в навчанні баз даних майбутніх фахівців із комп'ютерних наук: результати педагогічного експерименту // Актуальні питання гуманітарних наук: міжвузівський збірник наукових праць молодих вчених Дрогобицького державного педагогічного університету імені Івана Франка / [редактори-упорядники М. Пантюк, А. Душний, І. Зимомря]. - Дрогобич: Видавничий дім «Гельветика», 2020. - Вип. 27. Том 1. - С. 218-223

3. Дереза О., Скляр Р., Дереза С. Методи навчання онлайн / О. Дереза, Р. Скляр P. , С. Дереза // Удосконалення освітньо-виховного процесу в закладі вищої освіти: зб. наук.- метод. праць. - 2020. - Вип. 23. - С. 82-90.

4. Довбиш Н. Сучасна роль викладача в системі дистанційного навчання / Н. Довбиш // Наукові тренди постіндустріального суспільства: матеріали міжнар. наук. конф. (м. Рівне, 28 лют. 2020 р.). - Рівне. - 2020. - Т. 1. - С. 120-123.

5. Коротун О., Вакалюк Т., Корнілова Т. Критерії, показники та рівні сформованості професійно-практичної компетентності майбутніх учителів інформатики щодо використання хмаро орієнтованого середовища у навчанні баз даних / О. Коротун, Т. Вакалюк, Т. Корнілова // Інноваційна педагогіка. Причорноморський науково-дослідний інститут економіки та інновацій. - 2020. - Т. 2., Вип. 20. - С. 65-69.

6. Носовець Н. Роль і функції викладача в системі дистанційного навчання / Н. Носовець // Вісник Чернігівського національного педагогічного університету імені Т.Г. Шевченка. - Чернігів : ЧНПУ, 2017 - Вип. 144. - С. 90 - 94.

7. Петренко С. Сутність та особливості українських платформ масових відкритих онлайн-курсів (МВОК) / С. Петренко // Інноватика у вихованні. - 2020. - (Вип.11): Т.2 - С. 165-173.

8. Стеблецький А. Чинники забезпечення якості вищої освіти в умовах онлайн навчання / А. Стеблецький // Інноватика у вихованні. - 2021. - № 2 (13). - С. 153-164.

9. Успаленко В., Попова Л., Шептуха О. Перспективи розвитку дистанційної та онлайн освіти в сучасних умовах / В. Успаленко, Л. Попова, О. Шептуха // Новий Колегіум. - 2020. - № 4(102). - С. 98-102.

10. Шарапов О. , Дербенцев В. , Семьонов Д. Системний аналіз: навч. -метод. посібник для самост. вивч. дисц. - К.: КНЕУ, 2003. - 154 с.



References

1. Banit O. (2021) Onlain-osvita: mozhlyvosti ta perspektyvy // Problemy ta shliakhy realizatsii kompetentnisnoho pidkhodu v suchasnii osviti [Problems and ways of implementing the competence approach in modern education]: II mizhnarodna naukovo-metodychna konferentsiia. Retrieved from https://lib.iitta.gov.ua/727308/ [in Ukrainian]

2. Vakaliuk T., Korotun O., Suhoniak I., Marchuk H. (2020) Vykorystannia khmaro oriientovanoho seredovyshcha v navchanni baz danykh maibutnikh fakhivtsiv iz kompiuternykh nauk: rezultaty pedahohichnoho eksperymentu [The use of cloud-based environment in the training of databases of future specialists in computer science: the results of a pedagogical experiment]. Aktualni pytannia humanitarnykh nauk: mizhvuzivskyi zbirnyk naukovykh prats molodykh vchenykh Drohobytskoho derzhavnoho pedahohichnoho universytetu imeni Ivana Franka 27 (1), pp. 218-223 [in Ukrainian]

3. Dereza O., Skliar R., Dereza S. (2020) Metody navchannia onlain [Online learning methods]. Improving the educational process in higher education. (Vols. 23), (pp. 82-90). [in Ukrainian]

4. Dovbysh N. (2020) Suchasna rol vykladacha v systemi dystantsiinoho navchannia [The modern role of the teacher in the distance learning system]. Scientific trends of post-industrial society. (Vols. 1), (pp.120-123). [in Ukrainian]

5. Korotun O., Vakaliuk T., Kornilova T. (2020) Kryterii, pokaznyky ta rivni sformovanosti profesiino-praktychnoi kompetentnosti maibutnikh uchyteliv informatyky shchodo vykorystannia khmaro oriientovanoho seredovyshcha u navchanni baz danykh [Criteria, indicators and levels of professional and practical competence of future teachers of computer science in the use of cloud-based environment in the training of databases]. Innovative pedagogy. Black Sea Research Institute of Economics and Innovation. (Vols. 20), (pp. 65-69). [in Ukrainian]

6. Nosovets N. (2017) Rol i funktsii vykladacha v systemi dystantsiinoho navchannia [The role and functions of the teacher in the distance learning system]. Bulletin of Chernihiv National Pedagogical University named after T.G. Shevchenko. (Vols. 144), (pp. 90 - 94). [in Ukrainian]

7. Petrenko S. (2020) Sutnist ta osoblyvosti ukrainskykh platform masovykh vidkrytykh onlain-kursiv [The essence and features of Ukrainian platforms of mass open online courses] / S. Petrenko. Innovation in education. (Vols.11), (pp. 165-173). [in Ukrainian]

8. Stebletskyi A. (2021) Chynnyky zabezpechennia yakosti vyshchoi osvity v umovakh onlain navchannia [Factors for ensuring the quality of higher education in online learning]. Innovation in education. (Vols. 13), (pp.153-164). [in Ukrainian]

9. Uspalenko V., Popova L., Sheptukha O. (2020) Perspektyvy rozvytku dystantsiinoi ta onlain osvity v suchasnykh umovakh [Prospects for the development of distance and online education in modern conditions]. New Collegium. (Vols. 102), (pp. 98-102). [in Ukrainian]

10. Sharapov O. , Derbentsev V. , Semonov D. (2003) Systemnyi analiz [System analysis]. Kyiv: KNEU. [in Ukrainian]

Размещено на Allbest.ru