Учет учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры информационных технологий в бизнесе НИУ ВШЭ-Пермь

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Результаты научной и учебно-методической деятельности университета являются важнейшей составляющей его успешности и конкурентоспособности на рынке образования. Над проблемой повышения результативности и эффективности деятельностей, приведенных выше, в последние годы работают не только различные государственные инстанции, но сотрудники различных вузов, в том числе и НИУ ВШЭ [4].

Уровень целостного образовательного процесса в вузе в большей мере зависит от его организации, профориентационной работы, разработанных учебных планов, контроля и оценки качества образования и т.п. Особое внимание уделяется квалификационным требованиям к сотрудникам,в которых выделены показатели учебно-методической и научной работы.В основном эти виды деятельности относятся к преподавателям вуза и направлены на повышение уровня их научно-исследовательской деятельности, воспитания и квалификации будущих специалистов.

В настоящее время в НИУ ВШЭ существует корпоративный портал (на базе официального сайта http://hse.ru), в котором у каждого сотрудника имеется персональная страница (личный кабинет), на которой он может опубликовать профессиональные данные, учебные курсы и т.п., а также добавить или редактировать научные публикации. В некоторые отчеты информация о публикациях берется из базы данных этого портала, но информация об учебно-методической деятельности сотрудника не используется для построения отчетов о данной работе сотрудников кафедры и подразделения. За этим стоит проблема плохой организации сбора и подготовки данных для формирования отчетов, т.к. до составителя отчетов доходят неструктурированные данные. Это влечет еще одну проблему, такую как высокая трудоемкость работы по учету учебно-методической деятельности. К тому же, форма отчета ежегодно пересматривается и возможны изменения ее структуры, добавляются или исключаются пункты по научной или учебно-методической деятельности сотрудника или изменяются параметры работ, что говорит о не статичности структуры отчета.

Ситуация, описанная выше, обосновывает актуальность данной работы, которая будет направлена на устранение выше перечисленных проблем.

Объект исследования - учет учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры. Предметом исследования являются методы и средства сбора и обработки данных для генерации отчетов по учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры.

Цель работы - проектирование и программная реализация прототипа приложения для учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников НИУ ВШЭ_Пермь, который позволит организовать единую гибкую систему документов, способную обеспечить подготовку и хранение различных типов и видов документов, которые создаются и используются сотрудниками в процессе учебно-методической и научно-исследовательской работы, а также отчеты по данным видам деятельности.

Для достижения поставленной цели при выполнении выпускной квалификационной работы решаются следующие задачи:

Выполнить анализ нормативных документов, регламентирующих учебно-методическую и научную деятельность сотрудников.

Рассмотреть существующие решения в области учета и мониторинга учебно-методической и научной деятельности сотрудников университетов, а также средств создания конфигурируемых систем.

Выполнить проектирование системы в целом и отдельных компонентов, включая проектирование реляционной базы данных.

Выполнить проектирование на основе разработанной схемы базы данных структурно-независимой БД, которая отражает действительность предметной области и обеспечивают пользователя актуальной информацией.

Разработать исследовательский прототип системы, обеспечивающий возможность создания структурно-независимых БД для учета научной и учебно-методической деятельности сотрудников.

Провести апробацию разработанных средств при создании данной системы.

Основу методологии выпускной квалификационной работы составили: методы системного анализа, математический аппарат теории множеств и теории отношений, при проектировании СНБДиспользуется метод проектирования на основе концептуальной и математической модели структурно-независимых баз данных, а для реализации прототипа системы применяются основы объектно-ориентированного программирования.

Выпускная квалификационная работа разбита на три главы. В первой главе рассмотрены задачи организации научной и учебно-методической деятельности, представлены существующие решения в области учета и мониторинга данных видов деятельности сотрудников университетов, а также средств создания адаптируемых систем.

Вторая глава посвящена проектированию прототипа системы для анализа учебно-методической и научной деятельности сотрудников НИУ ВШЭ, которая включает просмотр публикаций, учебно-методических пособий и материалов, построение отчетов, иных видов учебной и научной деятельности. Рассмотрены формы отчетов, разработанные и заполняемые в НИУ ВШЭ, на базе которых будут формироваться отчеты в разрабатываемой системе. Также в этой главе представлены результаты проектирования структурно-независимой базы данных, пользовательского интерфейса, требования к системе, используемые технологии.

Третья глава выпускной квалификационной работы содержит результаты разработки исследовательского прототипа системы и апробации разработанных средств.

Анализ готовых решений по организации учета научной и учебно-методической деятельности

В данной главе подробно описана предметная область учета учебно-методической и научной деятельности, рассмотрена организация методов анализа данных работ, как в Российских вузах в целом, так и в НИУ ВШЭ, приведен обзор и сравнение существующих средств анализа учебно-методической и научной деятельности по критериям, предъявляемых к разрабатываемой системе, такие как ввод и валидация данных, формирование отчетов, администрирование, гибкость и расширяемость системы. Мало используемый, но часто необходимый критерий гибкости системы рассмотрен в данной главе подробнее, приведены методы и средства создания конфигурируемых адаптируемых систем, сформировано решение по созданию системы для учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры.



Задача организации научной и учебно-методической деятельности

Образование - это одна из важнейших сфер общественной жизни. Во всех развитых странах одной из главных государственных функций является образование, именно от него зависит будущее народа и интеллектуальное развитие общества. В сентябре 2003 года Россия присоединилась к Болонскому процессу формирования единого европейского пространства высшего образования. После чего высшее профессиональное образование разделилось на два цикла: бакалавриат и магистратура. Реформа образования направлена на повышение качества образования, что невозможно без работы профессорско-преподавательского состава (ППС) [18].

Поэтому для оценки эффективности преподавательской деятельности производят постоянный мониторинг работы, контролируют изменения, активность преподавательских нагрузок, т.е. тех видов деятельности, которые характеризуют его труд. Профессиональная деятельность преподавателей состоит из педагогической, научной и методической деятельности.

Педагогическая деятельность направлена на передачу практического опыта и достижения качественного результата - бакалавр, магистр. Для педагогической деятельности преподавателя в высшем учебном заведении неотъемлемой деятельностью является учебно-методическая деятельность, что предполагает поиск технологий обучения и методов, с помощью которых, преподаватель формирует личностный и профессиональный рост будущих специалистов. Учебно-методическая работа включает в себя: подготовку учебно-методических материалов, пособий, учебников, разработку программ учебных дисциплин и учебно-методических комплексов. Научная деятельность включает в себя: научно-исследовательскую работу, участие в различных научных конференциях, работу по грантам и повышение квалификации преподавателей [8].

Для того чтобы отследить работу эффективности преподавательской деятельности, сотрудники в письменном виде предоставляют данные, которые обрабатываются и анализируются. Для того чтобы преступить к решению проблем,связанных с автоматизацией процесса сбора и составления отчета по учебно-методической и научной работе сотрудников НИУ ВШЭ, необходимо определить основные требования к системе, а именно разрабатываемая система должна учитывать такие особенности как:

Каждый преподаватель университета должен составить план на текущий год по учебно-методической и научной деятельности, соответствующий его научной степени.

Каждый преподаватель должен составлять отчет по выполненной учебно-методической и научной работе за определенный период.

Данные отчеты составляются как преподавателями лично, так и общий по кафедре/департаменту, который формируется на основе персональных отчетов специалистом по учебно-методической работе.

Периодические изменения в структуре отчета, исключаются или добавляются работы по учебно-методической и научной деятельности и/или их составляющие.

Во многих вузах России внедрены или внедряются автоматизированные информационные системы, для того чтобы проводить мониторинг деятельности кафедры или вуза в целом и автоматизировать процесс мониторинга. Во многих внедренных информационных системах вузов автоматизирован документооборот, в основном, для всего университета, хотя, немаловажно проводить оценку и учет отдельных его подразделений (факультетов, кафедр и т.п.).

Проводя анализ существующих подобных информационных средств, самыми распространенными и наиболее известными являются системы, построенные на базе зарубежных корпораций таких как: SAP, Microsoft, IBMи т.п. Однако, в данной работе обзор и анализ систем, упомянутых выше, проводится не будет, т.к. эти системы являются избыточными и для таких небольших подразделений (например, кафедр) будут неудобны в использовании и неоправданно затратными. В связи с этим многие вузы заинтересованы в разработке информационных систем, которые ориентированы на выполнение определенных функций и задач. В основном подобные системы выполняют задачи документооборота, автоматизации работ, прогнозирования и анализа данных.

Таким образом, было принято решение рассмотреть аналогичные информационные системы, которые внедрены и успешно используются в различных вузах. Сравнительный анализ проводился с помощью открытых источников в сети Internet, учебной литературы и материалов конференций [1-3, 11, 12, 15, 17, 19] и на основе группы критериев сравнения данных информационных систем:

Администрирование.

Ввод и валидация данных об учебно-методической и научной деятельности сотрудников вуза.

Обработка и хранение данных об учебно-методической и научной деятельности сотрудников вуза.

Формирование отчетной документации.

Расширяемость и гибкость системы.

В ходе сравнительного анализа были выделены следующие информационные системы:

Корпоративный портал Высшей Школы Экономики (НИУ ВШЭ).

Единая телеинформационная система (ЕТИС) в Пермском государственном национальном исследовательском университете (ПГНИУ).

Информационная система университета, разработанная в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ).

Интегрированная информационно-аналитическая система управления ВУЗом, разработанная в Петрозаводском государственном университете (ПетрГУ).

Автоматизированная система управления ВУЗом Галактика (АИС Галактика).



Анализ существующих средств анализа и учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников университета

В данном разделе представлен краткий обзор готовых решений по учету учебно-методической и научной работе в различных вузах по критериям, описанным выше. После обзора сформулированы результаты сравнения данных систем.

Организация системы учета научной и учебно-методической деятельности в НИУ ВШЭ-Пермь

В настоящий момент в НИУ ВШЭ эффективно работает сайт, который можно разделить на два модуля - это открытый (информация и данные представлены в свободном доступе) и закрытый (вход для сотрудников университета) [16]. С помощью корпоративного портала (или как он назван выше - закрытый модуль) производится наполнение и редактирование сайта, а именно, вносится информация об образовательных программах, конференциях, учебных курсах, новостях, анонсах, информации о сотрудниках и т.д. За работу по развитию и поддержки корпоративного портала отвечает Управление по информационным ресурсам.

Администрирование.Каждый сотрудник университета, будь то профессор, преподаватель, бухгалтер или менеджер имеет свою персональную страницу на портале, доступ к которой осуществляется по персональному логину и паролю. На данной странице располагается информация о деятельности сотрудника, чем он занимается, его интересы, какие предметы преподает, какие публикации имеет и т.п.

Ввод и валидация данных. В системе имеется база данных о публикациях, которую заполняют сами сотрудники, либо определенные сотрудники университета. Данная информация отображается на личных страницах сотрудников и с помощью этих данных формируются отчеты. Также система содержит базу данных учебных курсов, информация в нее загружается автоматически из учебных планов и модуля нагрузки системы АСАВ (Абитуриент-Студент-Выпускник-Аспирант) [14].Однако, информация об авторах программ и файлы с программами курсов вносят в базу непосредственно ответственные с кафедр или департаментов.

Высшей школой экономики поддерживается и английская версия сайта. Управление по информационными ресурсами осуществляет перевод новостей и информации подразделений, которая редко изменяется. Для подразделений, которые активно занимаются международной деятельностью, взаимодействуют с иностранными организациями или ведут учебные курсы на английском языке, также создается английская версия, редактирование и пополнение которой ведется непосредственно самим подразделением.

Формирование отчетной документации. С помощью баз данных, которые внедрены в систему, существует возможность формировать отчеты, такие как:

отчет о деятельности научно-учебных и проектно-учебных лабораторий (отчет принимает Управление академического развития);

отчет участника группы высокого профессионального потенциала НИУ ВШЭ (отчет кадрового резерва).

Расширяемость и гибкость системы. Пользователь закрытой части сайта не может изменить структуру добавляемых данных, ввод осуществляется в строго ограниченном наборе данных. Для того чтобы изменить структуру портала, необходимо подключить работу программистов сайта и баз данных.

В открытой части сайта, пользователям предоставляется возможность просмотреть те данные, которые вносились в закрытой части сайта, это информация о поступлении, образовании, науке или новостях и самом университете.



Обзор единой телеинформационной системы ПГНИУ

В Пермском государственном национальном исследовательском университете (ПГНИУ) существует единая телеинформационная система (ЕТИС) [11]. Цель данной системы - это обеспечить единое информационное управление университетом. В качестве основных подсистем ЕТИС можно выделить:

Учебная деятельность.

Административная деятельность.

Научная деятельность.

Хозяйственная деятельность.

Финансово-бухгалтерская деятельность.

Администрирование. В основе учебной деятельности лежит информационное представление процесса обучения в вузе. В данной подсистеме предполагается взаимосвязь объекта с субъектом, т.е. обучающегося (студента, аспиранта и т.п.) с преподавателем или иными средствами обучения (учебная информация, документация и т.п.). Взаимосвязь происходит за счет разграничения прав доступа к элементам и функционалу, которые непосредственно связаны с правами и обязанностями сторон данной системы.

Ввод и валидация данных. Стержнем системы учебной документации принят государственный образовательный стандарт (ГОС). Он представляет собой набор наиболее общих требований к процессу освоения образовательной программы. Следующим элементом учебной документации является базовый учебный план, он генерируется автоматически из соответствующего образовательного стандарта. По необходимости существует возможность внести в учебный план корректировки (факультативы, курсы и т.п.), распределить дисциплины по времени и семестрам. Учебно-методический комплекс (УМК) по определенной дисциплине - это еще один не мало важный элемент системы учебной документации, основой которого является программа учебной дисциплины. В основном этот модуль используют преподаватели или заведующие кафедр. Программа генерируется автоматически при вводе общих требований, таких как, распределение часов, форма отчетности, количество семестровых разделов и т.п., после чего преподаватель вносит необходимое количество дидактических единиц.

Расширяемость и гибкость системы. В основе системы находится реляционная база данных, для того чтобы изменить структуру системы необходимо приложить усилия разработчика, конечный пользователь или администратор системы не может изменить структуру отчетов, входных данных и т.п.

Обзор информационной системы НГТУ

В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) с 2004 года существует информационная система, которая представляет собой программный комплекс, позволяющий хранить, пополнять и обрабатывать данные о деятельности университета и его кафедр [17].

Информационная система состоит из основных подсистем, таких как:

Управление персоналом университета.

Управление научной деятельностью университета.

Управление финансовой деятельностью университета.

Поддержка учебного процесса.

Административная деятельность.

Информационная система разбита на две части: открытую и закрытую. В открытой части располагается информация об университете, преподавателях, сотрудниках, информация по образовательной части и т.п. Данная часть имеет структуру типичных сайтов и предназначена для поиска и просмотра информации, а также имеет функцию обратной связи (отправка сообщения, вопроса).

Администрирование. Закрытая часть является порталом университета, для входа в которую необходимо получить доступ. На этом портале пользователь в соответствии со своим статусом и полномочиями имеет возможность просматривать и добавлять данные.

Ввод и валидация данных. Данные в систему вводятся вручную пользователями системы по предоставляемым шаблонам и формам, а также существует возможность импорта данных из внешних систем документооборота и офисных пакетов. При импорте данных и ручном вводе введенная информация проверяется на корректность и дублирование данных.

Обработка и хранение данных. В данной системе хранится информация по учебной и научной деятельности студентов и сотрудников университета. Статистическая обработка хранимых данных в данной системе используется и поддерживается, также поддерживается и целостность данных системы.

Формирование отчетной документации. Формирование отчетов по научной деятельности сотрудников в данной системе возможно, в отличии от отчетов по учебно-методической работе университета из-за отсутствия информации по этому виду деятельности. Также напрямую из системы возможен просмотр и печать полученного отчета.

Расширяемость и гибкость системы. В права администратора системы входит поддержка и администрирование системы (добавление пользователей, данных и т.п.), однако, возможности расширить структуру входных данных не предусмотрены, для этого необходимо изменять структуру базы данных и перестраивать интерфейс системы.

Обзор интегрированной информационно-аналитической системы управления ВУЗом ПетрГУ

В Петрозаводском государственном университете существует информационно-аналитическая интегрированная система управления вузом [12], которая включает в себя комплекс подсистем, обеспечивающих автоматизированную организацию и контроль по различным видам деятельности, существующих в вузе.

К основным комплексам подсистем относятся:

Управление организацией.

Управление учебным процессом.

Управление персоналом.

Научно-исследовательская деятельность.

Бухгалтерский учет.

Администрирование. В системе присутствуют функции разграничения в правах доступа и защиты персональных данных.

Обработка и хранение данных. Система имеет распределенную структуру и обработку данных. Данные хранятся в централизованной СУБД.

Что касается научно-исследовательской деятельности, то данная подсистема обеспечивает автоматизацию деятельности по управлению научными исследованиями, а именно включает в себя учет научно-исследовательских работ, грантов и др.

Подсистема «Управление учебным процессом» включает в себя несколько модулей, например, приемная кампания, планирование учебного процесса, расписание учебных занятий, контингент студентов и др. В данной подсистеме решаются задачи по формированию рабочего учебного плана, распределения дисциплин между кафедрами и преподавателями, составление и просмотр расписания, внесение и анализ данных об абитуриентах и студентах и т.п.

Формирование отчетной документации. Так как в системе хранятся данные об учебной и научной работе сотрудников университета, то и существует возможность формирования отчетности по данным видам деятельности, которые можно просмотреть, напечатать и скачать напрямую из системы.

Расширяемость и гибкость системы. Отчетная документация формируется по жесткому шаблону, для того чтобы изменить структуру шаблона необходимо подключить работу разработчиков системы и проектировщиков базы данных.

Обзор информационной системы «Галактика»

Информационная система «Галактика» - это программный продукт, который осуществляет комплексную автоматизацию управления предприятием любого масштаба и структуры [3].

ИС содержит основные подсистемы, такие как:

Административное управление - осуществляет разграничения в правах доступа к данным, позволяет проводить модификацию интерфейсов или других системных функций.

Управление кадрами - обеспечивает работу с персоналом и заработной платой.

Финансовый анализ - содержит функциональную часть по бухгалтерскому учету, бюджетному планированию, проводит анализ и консолидацию.

Логистический анализ - производит планирование и контроль материальных потоков.

Управление клиентами - производит учет клиентов и маркетинг.

Администрирование. Система оснащена возможностью разграничения прав доступа, защитой персональных данных, защитой данных от несанкционированного доступа и возможностью созданий резервного копирования данных.

Ввод и валидация данных. Система имеет функции импорта данных из внешних систем документооборота и различных офисных пакетов, а также ручного ввода данных. При вводе и импорте данные проверяются на корректность и дублирование данных, одним из преимуществ системы является автоматическая проверка валидации данных.

Обработка и хранение данных. Для хранения данных применяется многомерная модель, присутствуют функции статистической обработки данных об учебно-методической и научной деятельности сотрудников.

Формирование отчетной документации, гибкость системы. В данной системе возможна настройка и формирование собственного шаблона отчета, но по данным хранящимся в базе данных, для добавления или удаления других метаданных необходимо привлекать разработчиков системы.

Результаты сравнения проанализированных систем мониторинга и автоматизации деятельности кафедр

Результаты сравнения систем мониторинга учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников, кафедр (департаментов) или вуза в целом представлены в таблице 1.1. Критерии сравнения информационных систем, представленных в пункте 1.1 данной работы были разбиты на подпункты, для детального анализа систем.

Таблица 1.1. Результаты сравнения ИС

Критерии	Информационные системы
	ЕТИС ПГНИУ	ИСУ НГТУ	ИАИС ПетрГУ	АИС Галактика	НИУ ВШЭ
Ввод и валидация данных
Импорт данных из внешних систем документооборота	Нет	Да	Да	Да	Нет
Импорт данных из офисных пакетов	Нет	Да	Да	Да	Да
Проверка данных на корректность	Да	Да	Да	Да	Да
Предотвращение дублированных данных	Да	Да	Да	Да	Да
Обработка и хранение данных
Хранение данных о работе профессорско-преподавательского состава кафедры	Да	Да	Да	Да	Да
Поддержка статистической обработки введенных данных	Да	Да	Да	Да	Да
Формирование отчетной документации
Формирование отчетов по научной деятельности сотрудников кафедры	Да	Да	Да	Да	Да
Формирование отчетов об учебно-методической деятельности университета	Да	Нет	Да	Да	Нет
Формирование отчетов по научной деятельности сотрудников университета	Да	Нет	Да	Да	Да
Формирование отчетов об учебно-методической деятельности кафедры	Да	Нет	Да	Да	Нет
Возможность печати отчетов из информационной системы	Да	Да	Да	Да	Да
Возможность создания итогового отчета за определенный период времени	Да	Да	Да	Да	Да
Администрирование
Разграничение прав доступа в системе	Да	Да	Да	Да	Да
Поддержка экспорта данных	Да	Да	Да	Да	Да
Защита персональных данных	Да	Да	Да	Да	Да
Расширяемость и гибкость системы	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет

Данный анализ информационных систем показал, что все системы предоставляют разграничение прав доступа и имеют защиту персональных данных. Что касается ввода и валидации данных, то, как показал анализ, все системы оснащены ручным вводом данных и проверкой их на корректность и большинство имеют функции импорта данных. Также все анализируемые системы оснащены в достаточной степени функциями обработки и хранением данных. Функциями формирования отчетности по учебно-методической и учебной деятельности оснащены немногие из анализируемых систем, эти функции либо отсутствуют, либо присутствуют лишь для определенных типов работ.

Анализ конфигурируемых информационно-справочных систем

Рассмотренные системы являются системами использующие для хранения данных «традиционные» СУБД, т.е. структура системы статична и при необходимости изменить или дополнить ее необходимо вмешательство разработчиков, зачастую такие вмешательства обходятся очень дорого и не оправдывают себя. Ситуация частого изменения структуры отчета по учебно-методической и научной деятельности, которая происходит в НИУ ВШЭ, не предоставляет возможности формировать отчет автоматически с портала университета. Все это происходит потому что системы с «традиционными» СУБД не позволяют создавать конфигурируемые (адаптируемые) системы, для того чтобы обеспечить гибкость системы создаются надстройки для соответствия изменяемым условиям использования, что способны обеспечить конфигурируемые информационно-справочные системы (КоИСС).

Для того чтобы выбрать технологию для создания гибкой системы был произведен анализ существующих решений, таких какMETAS [10] иструктурно-независимые базы данных (СНБД) [9]по критериям:

Способность к изменению структуры данных во время работы с приложением.

Представление метаданных предметной области.

Степень обратной связи - измененные данные возможно увидеть сразу после их внесения без дополнительной генерации кода.

Case-технология METAS

METAS[10] предназначена для создания динамически настраиваемых информационных систем, с помощью многоуровневой модели и использования технологии взаимосвязанных данных, представляя информационную систему на разных уровнях абстракции.

Описание предметной области с помощью данной технологии используется во время работы системы, функции обработки и представления данных работают по принципу интерпретации правил для метаданных. Системы, оснащенные технологией METAS,способны настраиваться на потребности пользователя и изменять структуру приложения во время работы с ним, изменения происходят сразу же после их внесения, и они отображаются как в модели (метаданных), так и на информационных объектах, графическом интерфейсе, функционале системы и др.).

Метаданные разбиваются на три основных слоя (рисунок 1.1): презентационная модель (для описания графического интерфейса), логическая модель (для сущностей и их поведения в рамках предметной области), физическая модель (для представления объектов системы в базе данных). Набор метаданных может быть расширен с помощью создания моделей, описывающие новые возможности системы, как например, модель репортинга, Web модель и др.

Рисунок 1.1. Модели метаданных и компоненты METAS

Структурно-независимые базы данных (СНБД)

СНБД- это база данных, построенная по типу реляционной БД, характеризующая способностью сохранять работоспособность и функциональность при любом изменении метаданных и модели данных. Принципы работы и построения СНБД описаны в пункте 2.3 данной работы.

Таким образом основными преимуществами использования данных технологий являются:

Возможность изменения структуры и функционала системы с минимальными трудозатратами, что обеспечит гибкость и динамическую адаптацию системы в процессе работы с системой.

Отсутствие необходимости дополнительного обучения пользователей работы с системой, конечный пользователь использует данную систему в рамках предметной области и привычных терминах.

Невысокие требования к программно-аппаратной платформе.

Результаты сравнения конфигурируемых (адаптируемых) систем

Результаты сравнения адаптируемых систем, которые обеспечивают гибкость приложения, создавая надстройки для соответствия изменяемым условиям использования, представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Результаты сравнения конфигурируемых систем

	METAS	СНБД
Способность к изменению структуры данных во время работы с приложением	+	+
Представление метаданных предметной области	Метаданные разбиваются на три основных слоя: презентационная, логическая и физическая модель	Сроится по типу реляционной БД, где метаданные записываются в мета-уровень
Степень обратной связи	Сразу после внесения	Сразу после внесения

Таким образом, реализация системы с использованием технологии СНБД будет менее трудозатратной и быстрее в реализации, так как нет необходимости разрабатывать многоуровневую структуру метаданных, как, например, при работе с METAS, к тому же, для учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры нет необходимости обрабатывать большие объемы информации, что не снизит работоспособность системы.



Выводы по главе

Первая глава, посвященная анализу текущей ситуации в Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики» и обзору готовых информационных систем, которые включают в себя учет научной и/или учебно-методической деятельности сотрудников вуза, позволила выявить сильные и слабые стороны систем, а также в очередной раз указать на то, что проблема плохой организации сбора и подготовки данных для формирования различных отчетов и проблема высокой трудоемкости работы по учету деятельности кафедр/департаментов является актуальной.

В рассмотренных системах, которые представлены в данной главе и включающие в себя автоматизацию учета научной и/или учебно-методической деятельности сотрудников также нашлись проблемы и недостатки, которые встречаются и в системе НИУ ВШЭ. Также из анализа видно, что ни одна система не предусматривает возможности гибкой настройки данных. Из анализа конфигурируемых технологий видно, что для данной работы выгодно использовать структурно-независимую базу данных, так как она проста в реализации и сохраняет достаточную производительность, что не менее важно для работы системы.

Тем самым видно, что многие системы рассчитаны на учет и анализ вуза в целом, а не на кафедры, факультеты и департаменты, поэтому, существует необходимость создания такой системы, которая была бы направлена на устранение проблем, которые существуют в действительности, и не была избыточной для кафедры «Информационных технологий в бизнесе». Однако, в таком случае может возникнуть проблема с дублированием данных, такой проблемы тоже необходимо избежать путем импорта данных[5], которые уже хранятся на сайте НИУ ВШЭ. Основной задачей выпускной квалификационной работы будет являться построение исследовательского прототипа для учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников с возможностью гибкой настройки данных, с расширением и изменением структуры данных.



Проектирование системы для анализа учебно-методической и научной деятельности сотрудников

Данная глава содержит описание объекта автоматизации и формы отчета по учебно-методической работе. Разработаны требования к системе по учету данных деятельностей, произведен обзор и выбор инструментальных средств для разработки исследовательского прототипа. Представлены результаты проектирования системы: визуальное моделирование, проектирование СНБД. Рассмотрены основные алгоритмы для разработки системы и описан интерфейс пользователя.

Описание объекта автоматизации и бизнес-процесса

Кафедра «Информационных технологий в бизнесе» - это кафедра Пермского кампуса НИУ ВШЭ, которая обеспечивает подготовку кадров высшей квалификации в области информационных технологий в экономике и бизнесе. Кафедра состоит, примерно, из 25 сотрудников и преподавателей.

Специалист по учебно-методической работе ведет учет работы кафедры (научной и учебно-методической деятельности, учет рабочего времени сотрудников и т.п.). В связи с ежегодным пополнением не только преподавательского состава кафедры, но и числа студентов, сбор данных для составления отчетов по учебно-методической и научной деятельности стал трудоемким и рутинным.

Описание бизнес-процесса:

«Преподаватели кафедры заполняют формы по учебно-методической и научной работе в личном кабинете системы. Специалист по учебно-методической деятельности генерирует отчеты по введенным данным сотрудников кафедры».

Обзор существующих форм отчетов по научной и учебно-методической деятельности

В настоящее время на кафедре информационных технологий в бизнесе ежегодно заполняют отчет (приложение B) об учебно-методической и научной деятельности сотрудников. Изначально, каждый сотрудник в электронной форме, вносит свои данные, затем передает их специалисту по учебно-методической работе, который, в свою очередь формирует общий отчет по кафедре.

Данный отчет представляет собой документ в формате doc/docx, состоящий из трех основных частей, которые в свою очередь, делятся на под части:

Учебно-методическая работа:

Подготовка учебно-методических материалов.

Подготовка учебно-методических пособий, учебников.

Разработка программ учебных дисциплин.

Разработка учебно-методических комплексов.

Научная работа преподавателей кафедры/департамента:

Публикации.

Участие в конференциях.

Работа по грантам.

Повышение квалификации.

Другие виды работ.

Однако, данный отчет не статичен и ежегодно видоизменяется, появляются новые поля, критерии и требования к преподавательскому составу.

Выбор и разработка алгоритмов для реализации системы учета учебно-методической и научной деятельности

Для того чтобы реализовать гибкую систему, которая могла бы предоставлять возможность изменять ее структуру без дополнительных трудозатрат, необходимо разработать структурно-независимую базу данных.

Структурно-независимая база данных - база данных, которая характеризуется отсутствием влияния изменений на концептуальную или логическую модель данных предметной области на структуру таблиц и записей, чаще всего представляет собой набор реляционных таблиц в которых хранятся априори пользовательских структур данных. На рисунке 2.1 изображена концептуальная модель структурно-независимой базы данных.

СНБД делится на описание предметной области (сущности, атрибуты и т.п.), принадлежность данных идентифицируется посредствам ссылок в подсхему метаданных и на описание несвязанного набора данных, которые группируются по типам и составляют собственную подсхему- подсхему данных. Общее число связей и информационных объектов СНБД не зависит от логической структуры хранимых данных.

Рисунок 2.1. Концептуальная модель СНБД

Конфигурируемые информационно-справочные системы (КоИСС) - это класс информационных систем, обладающий функциями подстройки для достижения соответствия изменяющимся условиям использования [9, 10].

Согласно рисунку 2.1, для работы СНБД разработчику необходимо:

Модель предметной области преобразовать в форму представления СНБД.

Наполнить соответствующими справочниками, значениями логический уровень СНБД.

Преобразовать модель СНБД в реляционную форму, распределить метаданные и данные по соответствующим таблицам.

Данные в СНБД группируются по типам и составляют собственную подсхему - подсхему данных. Процесс работы пользователя с СНБД практически не отличается от работы с простой реляционной базой данных. Однако, круг пользователей СНБД расширяется за счет того, что роль разработчика может быть перепоручена администратору системы, который может изменять ПО с минимальными затратами и без потери его работоспособности, сохраняя все хранящиеся ранее данные.

Для проектирования СНБД для данной предметной области были взяты за основу работы Кучерова С.А. [9] по разработке и исследовании моделей и метода проектирования структурно-независимых баз данных для конфигурируемых информационных систем. СНБД представляется системой

,

где - компонент «сущности», - компонент «атрибуты», - компонент «структура сущностей», - компонент «структура связей», - компонент «экземпляры сущностей», - компонент «данных».

Манипуляция структурами данных происходит:

Добавление сущности:.

Добавление атрибута:.

Связывание сущности и атрибутов:.

Связывание сущностей:.

Удаление сущности:.

Удаление атрибута: .

Удаление связи сущность-атрибут: .

Удаление связи сущностей:.

Функции изменения строятся на основе комбинации операций удаления и добавления и выполняются аналогично.

Алгоритм проектирования схемы СНБД для конкретной предметной области:

В первую очередь необходимо четко определить набор и структуру метаданных конкретной предметной области (рисунок 2.2).

Шаг 1. Представить множество сущностей и множество атрибутов в виде схемы реляционной базы данных.

Шаг 2. Определить реализации для отношений «структура сущностей», «экземпляры сущностей» и «структура связей». Преобразовать реализации в соответствующие сущности модели.

Рисунок 2.2. Алгоритм проектирования подсхемы метаданных в СНБД

Далее определяются типы пользовательских данных и разрабатывается подсхема данных (рисунок 2.3).

Шаг 1. Определить множество С допустимых значений для конкретной предметной области, а также множество Nимен областей допустимых значений.

Шаг 2. Определить количество типов данных (T)и реализовать соответствующее количество идентичных сущностей, являющихся реализацией отношения V.

Определить связи между сущностями из подсхемы метаданных и подсхемы данных (рисунок 2.4).

Шаг 1. Определить для полученных сущностей первичные ключи.

Шаг 2. На основе полученного набора сущностей с первичными ключами специфицировать связи между ними и организовать две подсхемы данных (метаданные и данные).

Рисунок 2.3. Алгоритм проектирования подсхемы данных для СНБД

Рисунок 2.4. Алгоритм определения и спецификации связей между сущностями метаданных и данных СНБД

Визуальное моделирование системы с помощью языка Unified Modeling Language (UML)

Модель вариантов использования включает в себя:

диаграмму прецедентов(рисунок 2.5);

файлы с описанием модели (таблица 2.1).

Модель вариантов использования определяет поведение системы с точки зрения пользователя.

Рисунок 2.5. Диаграмма прецедентов для системы учета учебно-методической и научной деятельности

Таблица 2.1. Распределение требований по прецедентам

№	Требование	Субъект	Прецедент
	Система должна обеспечить возможность просмотра личной информации и ее изменения	Преподаватель, Специалист по учебно-методической работе	Просмотр личной информации
	Система должна обеспечить возможность манипуляции над данными о научной и учебно-методической деятельности сотрудника (преподавателя)	Преподаватель	Манипуляция над данными об учебно-методической и научной деятельности
	Система должна обеспечить возможность составления отчетов по кафедре	Специалист по учебно-методической работе	Составить отчет
	Система должна обеспечить возможность составления отчета по личным данным пользователя	Преподаватель	Составить отчет
	Система должна обеспечить возможность изменения структуры отчета	Специалист по учебно-методической работе	Изменить структуру отчета
	Система должна обеспечить возможность добавления нового сотрудника	Специалист по учебно-методической работе	Добавить нового сотрудника



Выбор и анализ используемых технологий

Для выбора инструментальных средств для разработки прототипа системы учета учебно-методической и научной деятельности были рассмотрены среды с поддержкой языков программирования C#, C++ и Java. А также при отборе данных систем учитывались ограничения по времени и знаниях исполнителя.

Так были рассмотрены два типа приложения: настольное и web-приложение с пятью технологиями (таблица 2.2).Во-первых, необходимо выбрать, будет система являться web или настольным приложением. Решено выбрать настольное приложение, поскольку на создание web-приложения ушло бы намного больше времени, да и прототип системы удобней представить в виде настольного приложения, при необходимости рабочая система может быть перенесена в web-приложение. Настольное приложение сможет удовлетворить всем поставленным требованиям к системе, поэтому разработка web-приложения не является необходимостью.

Таблица 2.2. Варианты технологий для реализации

Тип приложения	Технология	Язык программирования	Среда разработки
Настольное приложение	WindowsForms	C#	VisualStudio
Настольное приложение	Win32 API	С++	Visual Studio
Web-приложение	ASP.Net	C#, JS	Visual Studio
Web-приложение	Java	Java	Eclipse
Настольное приложение	JavaFX	JavaFX Script, Java	Eclipse

Чтобы выбрать технологию и язык программирования для реализации системы учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры, необходимо сравнить варианты по конкретным критериям.

Критерии сравнения:

Скорость овладения технологией (требуется ли обучение?).

Качество программного обеспечения, которое можно разработать при помощи этой технологии (возможно ли с помощью технологии удовлетворить всем требованиям заказчика?).

Стоимость лицензии данной технологии.

C++ (технология Win32 API):

C++ -- мощный язык, содержащий средства создания эффективных программ практически любого назначения, поэтому при правильном подходе с его помощью можно создать качественный программный продукт.

Данная технология рассматривалась в ознакомительных целях и при выборе данной технологии необходимо будет затратить дополнительное время на изучение возможностей C++.

Для студентов НИУ ВШЭ среда разработки Visual Studi oпредоставляется бесплатно.

Java FXScript, Java:

Java FX -- это платформа для создания RIA, которые могут запускаться на персональных компьютерах и мобильных устройствах. Технология JavaFX позволяет создавать приложения для работы с мультимедийным содержимым, графические интерфейсы пользователя для бизнес-приложений, игры для персональных компьютеров и мобильных устройств, насыщенные графикой, мультимедиа веб-сайты и др. Приложения JavaFX создаются с помощью декларативного языка программирования JavaFX Script. Приложения, написанные на языке JavaFX Script могут запускаться на компьютерах с установленной средой исполнения Java 1.5 и выше.

Главное преимущество JavaFX - поддержка библиотек Java, получение компактного кода. Как и в случае с предыдущим вариантом (Win32 API), при знании возможностей технологии, проблем с качеством не возникнет. Однако, опять же существует проблема со знанием языка и технологии.

Java FXможно скачать и установить бесплатно.

Windows Forms, C#

Windows Forms позволяет разрабатывать интеллектуальные клиенты. Интеллектуальный клиент -- это приложение с полнофункциональным графическим интерфейсом, простое в развертывании и обновлении, способное работать при наличии или отсутствии подключения к Интернету и использующее более безопасный доступ к ресурсам на локальном компьютере по сравнению с традиционными приложениями Windows. С помощью языка C# можно создавать обычные приложения Windows, XML-веб-службы, распределенные компоненты, приложения "клиент-сервер", приложения баз данных и т. д. Visual C# предоставляет развитый редактор кода, конструкторы с удобным пользовательским интерфейсом, встроенный отладчик и множество других средств, упрощающих разработку приложений на базе языка C# и .NET Framework. Кроме этого, синтаксис языка выразительный и достаточно простой в изучении.

Таким образом, при использовании данной технологии и языка программирования можно разработать качественный прототип система учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников. Кроме этого, данная технология и язык программирования в течении обучения использовался как основной, поэтому имеется опыт работы с данными технологическими средствами, что значительно ускорит процесс разработки.

Поэтому, исходя из преимуществ и недостатков всех рассмотренных средств (таблица 2.3), было решено использовать для создания прототипа системы учета учебно-методической и научной деятельности сотрудников среду разработки VisualStudio, технологию WindowsForms, язык программирования VisualC#.

Таблица 2.3. Таблица сравнения средств разработки

Вариант реализации	Скорость овладения технологией	Качество ПО	Стоимость лицензии
Win32 API, C++	Требуется	+	VisualStudio: бесплатно для студентов НИУ ВШЭ
JavaFX Script, Java	Требуется	+	Eclipse: бесплатно
Windows Forms, C#	Не требуется	+	VisualStudio: бесплатно для студентов НИУ ВШЭ

Варианты СУБД:

Microsoft SQL.

PostgreSQL (язык PL/pgSQL).

Oracle Database (язык PL/SQL).

Для выбора СУБД решено было сравнить их по следующим критериям:

Поддерживаемая ОС. Идеальный вариант: Windows.

Стоимость лицензии. Идеальный вариант: бесплатно

Знание языка запросов, требуется ли обучение группы? Идеальный вариант: не требуется.

Таким образом, на основе сравнения СУБД по вышеуказанным критериям (таблица 2.4), было принято решение использовать СУБД Microsoft SQL Server [20].

Таблица 2.4 Сравнение СУБД

Название СУБД	Поддерживаемая ОС	Стоимость лицензии	Знание языка запросов
MicrosoftSQLServer	Windows, UNIX, OS/2	Бесплатно для студентов (DreamSpark)	Обучение не требуется
PostgreSQL	Кроссплатформенное ПО	Бесплатно	Обучение требуется
Oracle Database	Кроссплатформенное ПО	Коммерческая лицензия	Обучение требуется

Разработка базы данных

Для хранения и обеспечения пользователя актуальной информацией необходимо спроектировать для приложения базу данных, так как разрабатывается конфигурируемая система реляционная база данных не способна обеспечить основные функции системы, поэтому приложение будет функционировать со структурно-независимой базой данных (СНБД).

Для того чтобы понять и определить структуру и содержание метаданных СНБД и представить работу пользователя с системой, в первую очередь необходимо спроектировать реляционную базу данных со структурой, которая необходима для текущего наполнения шаблона (приложение A), а затем преобразовать в СНБД (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. Схема преобразования реляционной БД в СНБД

При проектировании базы данных, необходимые данные, которые должны храниться в ней [6,7], были условно поделены на четыре части: информация о пользователях,факультете и кафедре, об учебно-методической деятельности и информация о научной работе сотрудников. При проектировании базы данных использовался метод «восходящего проектирования БД», т.е. сначала определялись свойства (атрибуты) сущности, а затем группировались по таблицам на основе их взаимосвязей. Затем полученная БД проверялась на соответствие 3НФ, для исключения различных аномалий при работе с ней. После чего был использован метод нормализации БД.

Таким образом, для пользователей системы была выделена таблица «Person», куда будут включены как преподаватели вуза, так и специалисты по учебно-методической работе. В данную таблицу включена личная информация: ФИО, должность, контактные данные и т.п., также указана категория (тип) пользователя, логин и пароль для входа в систему, принадлежность к факультету и кафедре университета.

Информация о вузе подразделена на кафедры и факультеты соответственно на две таблицы «Faculty» и «Department».

Данные об учебно-методической деятельности разделялись на таблицы соответственно по шаблону отчета (приложениеA):

Подготовка учебно-методического материала - таблица «Material» включает информацию виды работ, ответственное лицо и срок исполнения.

Подготовка учебно-методических пособий, учебников - таблица «Textbook» включает информацию об авторе наименовании пособия, объеме работы и т.п.

Разработка программ учебных дисциплин - таблица «Subject» содержит информацию о дисциплине, направлении подготовки, для которой она преподается, авторе программы и сроках исполнения.

Разработка учебно-методических комплексов (УМК) - таблица «Complex» представлена информация о названии и авторах УМК, направлении подготовки и дисциплине, для которой они используются, объеме и сроках исполнения.

Так как любой из перечисленных выше видов работ может содержать одного и более автора, то появилась связь «многие-ко-многим» от таблиц «Material», «Textbook», «Subject», «Complex» к «Person». Для того чтобы решить проблему данной связи было принято решение о добавление в базу данных вспомогательных таблиц: «Material_Person», «Textbook_Person», «Subject_Person», «Complex_Person», в которые содержат поля «id_person» и идентификатор соответственного вида учебно-методической работы.

Данные о научной работе разделялись соответственно по шаблону отчета (приложение A) на таблицы:

Участие в конференциях - таблица «Conference»содержит информацию о названии, месте, тезисе и участнике конференции.

Работа по грантам - таблица «Grant» включает информацию названии, объеме, источнике финансирования гранта.

Повышение квалификации - таблица «Training» содержит информацию о преподавателе получившим повышение и номер полученного документа, месте, названии и виде повышения квалификации.

Публикации - таблица «Publication» содержит информацию о названии публикации и дате создания (опубликования).

Наследниками сущности «Publication» являются «Book» (представлена информация о книгах), «Chapter» (данные об опубликованных главах книг), «Article» (содержит информацию о статьях), «Preprint» (данные о препринтах). Так как данные типы публикаций могут содержать от одного и более авторов, данные таблица имели связь «многие-ко-многим» с таблицей «Person», поэтому для того чтобы ликвидировать данное отношение, было принято решение о создании вспомогательных таблицах: «Person_Book», «Person_Chapter», «Person_Article» и «Person_Preprint» в которые содержат поля «id_person» и идентификатор соответственного видапубликаций. Аналогичная ситуация сложилась и с отношениями в таблицах «Conference», «Grant» и «Training» к таблице «Person», для решения данной проблемы были созданы соответствующие таблицы «Conference_Person», «Grant_Person» и «Training_Person», которые содержат поля «id_person» и идентификатор соответственного вида научной деятельности.

Получившаяся схема БД представлена на рисунке 2.7.

Для проектирования СНБД для учета учебно-методической и научной деятельности использовался метод проектирования на основе концептуальной и математической модели структурно-независимых баз данных [21].