СодержаниеВВЕДЕНИЕ 6
1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ КОМПЛЕКСА “EPCS Lite” 12
1.1. Обзор существующих моделей образовательного процесса и средств контроля за уровнем знаний обучаемых 12
1.2. Типы обучающих программ, предназначенных для реализации автоматизированного образовательного процесса, и требования к ним 18
1.3. Модель предметной области 23
1.4. Обзор существующего программного обеспечения для автоматизации создания и использования обучающих программ 26
Выводы 31
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА 32
2.1. Описание общей структуры проекта и его компонентов 32
2.2. Выбор модели жизненного цикла, способа проектирования и план развертывания комплекса 34
2.3. Разработка архитектуры сервера, утилит администрирования и базы данных 38
Выводы 47
3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА “EPCS Lite” 49
3.1. Выбор аппаратной и программной платформ и сред разработки 49
3.2. Средства обеспечения безопасности 59
3.3. Программная реализация приложений “EduServ”, “EPCS Admin” и “Teacher Manager” 63
Выводы 68
4. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 69
4.1. Система показателей качества 69
4.2. Результаты тестирования и опытной эксплуатации 71
4.3. Предложения по сопровождению и улучшению качества ПС 82
Выводы 83
5. ЭРГОНОМИКА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 84
5.1. Проектирование пользовательского интерфейса комплекса 84
5.2. Реализация пользовательского интерфейса комплекса 88
Выводы 93
6. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 94
6.1. Расчет затрат на разработку комплекса 95
6.2. Расчет эксплуатационных затрат 98
6.3. Экономическая эффективность 100
6.4. Правовые вопросы использования комплекса “EPCS Lite” 102
Выводы 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
ГЛОССАРИЙ 117
СПИСОК АББРЕВИАТУР 118
ПРИЛОЖЕНИЯ 119
П.1. Техническое задание 119
П.2. Лицензия GNU GPL (на английском языке) 127
П.3. Инструкция пользователя 131
П.4. Инструкция по настройке и администрированию 136
П.5. Описание демонстрационного ролика 142
П.6. ER-диаграмма базы данных, структура таблиц и схема данных 144
П.7. Диаграммы потоков данных 147
П.8. Схема развертывания комплекса “EPCS Lite” 153
П.9. Блок-схемы алгоритмов 154
П.10. Документированный листинг программных модулей 156
П.11. Материалы внедрения дипломной работы 207ВведениеСейчас, в 3-ем тысячелетии, темп роста развития человечества по всем областям его жизнедеятельности растет практически в геометрической прогрессии. Физика, биология, электротехника, медицина, информатика, кибернетика – вот лишь краткий список тех наук, которые в последние десятилетия получили настолько большое ускорение в своем развитии, что для того чтобы знать и понимать, в каком они находятся состоянии, нужно собрать и осмыслить огромное количество информации. И даже специалистам, долгое время работающим в своей области деятельности, бывает, требуется значительное время, для того чтобы изучить какую-либо проблему.
Если ранее для того, чтобы быть образованным человеком, хватало знаний и информации, полученных в учебном заведении с применением таких методик обучения как, например, «заучивание учебного материала», то в настоящее время, в связи с ростом научно-технического прогресса, этот метод не работает. Слишком с большим количеством учебной информации приходится оперировать современному учащемуся. Немаловажную роль в вопросах повышения качества обучения играют методы объективного контроля успеваемости учащихся как с целью проверки усвоения материала и оценки качества знаний, так и с целью оценки потенциала обучаемости учащегося. Поэтому новые требования к уровню образования привели к тому, что нужно было искать новые методики обучения. Ими стали, методики построенные на различных законах психики человека, его способах и уровнях восприятия.
В последние десятилетия получил новое развитие метод контроля знаний – педагогический тест. Наиболее значимым свойством теста, которое выделяет его как наиболее прогрессивный метод контроля, является возможность его количественного измерения, оценки и обработки. Следовательно, объединение возможностей компьютерных технологий по обработке и передачи информации с уже ставшими традиционными формами обучения формирует новую форму обучения: автоматизированное обучение [1]. В этом случае сам процесс обучения полностью автоматизирован и не требует вмешательства (или ограничивает его до минимума) обучающего человека (преподавателя, учителя), а его участие в образовательном процессе заключается в составление обучающих методик и корректировки их в случае необходимости под определенные условия (определенного обучаемого). Причем, получение сигнала для таких корректировок может осуществляться автоматизировано с использованием определенных методов анализа. Как результат, создание индивидуальных учебных программ, которые учитывали бы особенность к обучению каждого индивидуума в отдельности с минимальными затратами времени преподавателя.
Естественно, что для реализации автоматизированного процесса обучения, кроме вычислительной техники, необходимо применение соответствующего программного обеспечения. Поскольку, на долю такого программного обеспечения ложится большая часть успеха реализации автоматизированного процесса, то очень важно разработать систему, которая реализовывала бы различные схемы работы и взяла на себя всю ее рутинную часть. Тем самым освобождается время методистов для творческих процессов. Конечно, реализация таких автоматизированных систем требует не только понимания самого педагогического аспекта проблемы, но и профессиональных навыков в области разработки программного обеспечения. Именно последний пункт и стоит на пути широкого внедрения средств, для автоматизированного обучения. Вполне вероятно, что при наличии достаточного количества приложений, которые смогли бы упростить программную реализацию средств автоматизации образовательного процесса, будет сделан очередной шаг в развитии образования. Исходя из этих соображений, были предприняты действия по созданию комплекса программ, предназначенного для организации автоматизированного образовательного процесса.
Цель работы:
Создание серверного ядра, базы данных и утилит администрирования, как части комплекса программ “EPCS Lite”, предназначенного для организации автоматизированного образовательного процесса.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Проведено исследование задач и методов организации учебного процесса посредством компьютерных технологий и оценки уровня знаний посредством педагогического теста.
2. Построены структуры организации обычного образовательного процесса и образовательного процесса с применением компьютерных технологий.
3. Исследованы возможности СУБД применительно к разработке комплексного программного обеспечения, а именно приложений автоматизации учебного процесса.
4. Разработаны и реализованы алгоритмы формирования последовательности и содержания вопросов в тестах (случайная, адаптивная, вариантная и т.д.).
5. Разработана и реализована система алгоритмов подсчета результатов тестирования, алгоритмов расчета различной статистической информации на основе результатов тестирования.
6. Выделен перечень общих и специальных элементов и принципов построения пользовательского интерфейса приложений. Был
7. Подобраны и применены криптографические алгоритмы, направленные на защиту хранимой и передаваемой информации.
8. Рассмотрена правовая база созданного программного продукта.
Гипотеза исследования:
Комплекс программ для автоматизации образовательного процесса позволит улучшить его качество образовательного процесса, за счет выполнения рутинных операций и уменьшения бумажного документооборота.
Новизна работы.
Использование серверного ядра, объединенного с базой данных учебных заданий и средой их разработки позволяет, централизовано проводить как накопление, так и использование этих заданий.
Применение мультиплатфоменных технологий разработки и возможность подключения к обучающим и обучающим программам внешних модулей (PlugIns), позволяет использовать комплекс на большом количестве программно-аппаратных платформ и разрабатывать обучающие программы большей сложности, при этом используя функции, не предусмотренные в программном средстве.
Методы исследования.
Для решения поставленных задач были применено следующие основные методы исследования: теоретические (изучение существующих методов обучения и образовательных программных продуктов), эмпирические (анализ качества разработанного комплекса, методы построения пользовательского интерфейса, выбор средств разработки), статистические методы (анализ используемых программных и аппаратных платформ).
Практическая значимость.
Комплекс “EPCS Lite” имеет большую практическую значимость там, где нужно быстро с минимальными усилиями и затратами построить масштабируемую компьютерную систему дистанционного обучения.
Предложенный комплекс программ будет очень полезен для любого учебного заведения: школы, техникума, университета, а так же промышленных организаций, которые хотят ввести автоматизированное обучение и/или тестирование персонала.
На защиту выносится:
1. Результаты исследования предметной области.
2. Общая структура комплекса.
3. Структура базы данных.
4. Обоснование выбора платформы и сред разработки продукта.
5. Система показателей качества и результаты тестирования.
6. Пользовательский интерфейс программного продукта и методика его разработки.
Реализация результатов работы.
Разработанное программное обеспечение проходит опытную эксплуатацию в Хакасском Государственном Университете им. Н.Ф. Катанова.
Апробация работы.
Отдельные материалы данной дипломной работы докладывались автором и обсуждались на V-VII республиканских Катановских чтениях (Абакан, 1997-1999г.) и на I-II конференциях Института Информатики и Телематики Хакасского Государственного Университета «Компьютер и Общество: Проблемы и решения» (Абакан, 1998-1999 г.). Кроме того, комплекс “EPCS Lite” был представлен на ежегодном межрегиональном смотре-конкурсе программных проектов “Soft парад – 2002” (Красноярск, 2002г.), где был отмечен дипломом.
Структура и объем работы.
Дипломная работа выполнена на 208 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 8 таблиц. Работа состоит из введения, шести глав и заключения. Библиографический список содержит 32 наименования отечественных и зарубежных авторов.
В первом разделе содержится описание объекта и структуры предмета исследования, исследование информационных моделей организации учебного процесса как традиционных, так и с использованием компьютерной техники.
Во втором разделе находится описание архитектуры, инфологической модели базы данных и других компонентов комплекса.
В третьем разделе содержится описание процесса реализации, выбор среды разработки и его обоснование, обзор используемого внешнего программного обеспечения, с обоснованием его применения. Описание средств по обеспечению безопасности, используемых в проекте.
В четвертом разделе описывается система показателей качества, анализ результатов тестирования и опытной эксплуатации, а так же представлены предложения по улучшению качества ПС.
В пятом разделе изложены эргономические принципы и методы, использованные при разработке интерфейса программного продукта.
В шестом разделе приведены расчеты капитальных вложений, затрат на экплуатацию, срока окупаемости, обоснование экономической эффективности, а так же раскрыта информационно-правовая база данного комплеса.
В заключении подведены итоги работы, отмечены преимущества предлагаемого варианта решения, перспективы дальнейшего исследования в этой области.
В приложениях содержатся: техническое задание, лицензия GNU GPL (на английском языке), инструкция пользователя, инструкция по настройке и администрированию, иллюстративный материал, документированный листинг программных модулей, материалы внедрения комплекса.Литература1. Амзараков М.Б., Швец С.В., Приоритеты формирования программ по информатике // Материалы конференции "ИТО-98". – Москва: ЗАО "Издательство БИНОМ", 1998. стр. 12-13.
2. Амзараков М.Б., Швец С.В., Организация многоуровневой подготовки по информатике в Хакасии. // Материалы VIII международной конференции-выставки "Информационные технологии в образовании". – М.: МИФИ, 1998. 96 стр., стр. 10-11.
3. Агеев В.Н. Электронные учебники и автоматизированные обучающие системы // Материалы Третьей Всероссийской школы-семинара “Информационные технологии в управлении качеством образования и развитии образовательного пространства”. М.: 2001 г.
4. Романов А.Н., Торопцев В.С., Григоревич Д.Б. Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. стр. 54-57.
5. Жаров М., Проблемы создания обучающих программ. http://www.usvpu.ru/student/mikl/html/vst_1.htm.
6. Мы сидим, а знания идут. http://www.lessons.ru/articles/article_1.html.
7. Те, кто учатся дистанционно, знают больше. http://www.lessons.ru/articles/article_2.html.
8. Шкарина Л.Н., Разработка педагогических программных средств // Вестник Хакасского государственного университета имени Н.Ф. Катанова. Серия: Математика и Информатика. - Абакан, 1999.
9. Дервена А.Ю., Семкин В.А., Кошелев М.Б., Принципы создания электронных учебников // Открытое образование, №2, 2002. – стр. 11-12.
10. Щербаков Э. Л. Современные методы оценки знаний и интеллекта // Учебное пособие для преподавателей – слушателей факультета повышения квалификации. – Краснодар: издательство Кубанского государственного технологического университета, 1997. – C.62-68.
11. Learning Space Description and Features. Internet: http://www.lotus.com/products/learnspace.nsf/wdocs/homepage.
12. Основы методологии проектирования ИС. http://www.citforum.ru/ database/case/glava1_1.shtml.
13. Международные стандарты, поддерживающие жизненный цикл программных средств. М., МП "Экономика", 1996.
14. Модели жизненного цикла ПО. http://www.citforum.ru/ database/case/glava1_2.shtml.
15. ГОСТ 25861-83. Машины вычислительные и системы обработки данных. Требования электрической и механической безопасности и методы испытаний.
16. Шкарина Л.Н., Язык SQL. Учебный курс – С-Пб.: Питер, 2001.
17. Статистика использования программного обеспечения http://nvm.nso.ru/y2002/.
18. Архангельский А.Я., Программирование в Delphi 6. – М.: Бином, 2001. стр. 1008.
19. MySQL Manual. http://www.mysql.com/manual/manual.html.
20. Дервена А.Ю., Семкин В.А., Кошелев М.Б., Системы тестирования в электронных учебниках // Информационные технологии, №5, 2002. – стр. 39-44.
21. PHP Programmer’s Manual, http://www.php.net/manual/index.html.
22. Поддержка и администрирование Windows 2000 Server. Учебный курс к сертификационному экзамену 70-215 – М.: Русская редакция, Microsoft Press., 2001. стр. 756-758.
23. Благодомских В.А., Енгибарян М.А., Ковалевская Е.В., Экономика, разработка и использование программного обеспечения ЭВМ – М. Финансы и статистика, 1995.
24. Юрий Герасимов, Улетный интерфейс. http://hci.psychology.ru/toader/ articles/a7.htm.
25. Пользовательский интерфейс. http://hci.psychology.ru/toader/ articles/a3.htm.
26. Графические интерфейсы и средства их разработки. http://www.citforum.ru/programming/prg96/73.shtml.
27. Костригин О.Г., Разработка интерфейса пользователя системы компьютерного тестирования // Вестник Хакасского государственного университета имени Н.Ф. Катанова. Серия: Математика и Информатика. – Абакан, 1999. – C.105-108.
28. К.Г. Кречетников. Особенности проектирования интерфейса обучения. // Информатика и образование. – №4 – 2002.
29. Шкарина Л.Н. Методические рекомендации по выполнению научно-исследовательских работ для студентов информационных специальностей университета. // Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. Выпуск 4. Серия 1: Информатика. – Абакан; Издательство Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, 2000. – С. 232-235.
30. SunVan "Test Office Pro". http://prepod2000.kulichki.net/html/srtop.html.
31. SunRav Software - цены и регистрация. http://www.sunrav.ru/order.shtml.
32. Закон РФ от 9 июля 1993 г. № 5351-1 "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г.).
33. Сергеев В.В., Авторские права на программное обеспечение и их защита // Информатика и образование – Москва, 1993 – №2, стр. 36-45.
|
|
