Размещено на http://allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

дистанционный образование электронный программный

Интерес к дистанционному обучению сформировался уже давно. С развитием телекоммуникационных технологий, заочному обучению стало уделяться больше внимания посредством дистанционного образования

Задача образования в современном обществе это обеспечение свободного доступа к образованию, с учетом кругозора и интересов. Эту задачу государство решало через систему школьного, вузовского образования, систему повышения квалификации, включающие как очные, так и заочные формы обучения.

Курсы организуются таким образом, что время выделяется не только на самообразовательную деятельность, но и на решение заданий, правильность которых контролируются преподавателем.

Цель выпускной квалификационной работы - разработка электронного практикума по дисциплине «Теория систем и системный анализ». Практикум необходимо создать в системе дистанционного обучения Moodle. Выпускная квалификационная работа состоит из шести разделов.

В первом разделе описываются системы дистанционного образования.

Второй раздел описывает общую структуру электронного практикума; составлены требования к электронному практикуму.

В третьем разделе производится функционально-ориентированное и объектно-ориентированное проектирование электронного практикума.

В четвертом разделе анализируется состав информации; устанавливаются функциональные зависимости реквизитов; описывается содержание электронного практикума.

В пятом разделе описываются программные средства для обучения в СДО; проектируется интерфейс системы; производится тестирование и оценка надежности программного средства.

В шестом разделе разрабатывается руководство пользователя для работы с СДО.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

1.1 Особенности дистанционного образования

Дистанционное образование - это качественно новый, прогрессивный вид обучения, который основан на использовании специальных компьютерных технологий и средств Интернета, обеспечивающих оптимальное (в смысле педагогической эффективности) управление процессом обучения [1].

Система дистанционного обучения (СДО) позволяет приобрести необходимые навыки и новые знания с помощью персонального компьютера с выходом в сеть Интернет. Место расположения не имеет значения, поэтому учиться можно дома, на работе, в классе центра Дистанционного обучения, а также в любом другом месте, где есть выход в Интернет. Это важнейшее преимущество СДО перед традиционными формами обучения. Вторым аргументом в пользу данной системы является ее гибкость - участники учебного процесса выбирают удобное для них время занятий. И что не маловажно, обучаться с помощью нее можно всем. Нет никаких возрастных, территориальных, образовательных, профессиональных ограничений, чтобы начать обучение в данной системе.

Дистанционная форма обучения пригодна для обучения во всех областях. При этом СДО снимает проблему нехватки высококвалифицированных преподавателей и дает возможность любому студенту обучаться у самых лучших педагогов.

Еще одной характеристикой СДО является то, что ее внедрение в традиционную систему образования можно варьировать от частичного использования до полного перехода на данную систему [1].

Ибрагимов И.М. в работе [2] раскрывает, что в информационном обществе происходит существенное преобразование экономических отношений и всех сфер человеческой деятельности, в том числе системы образования, которая обеспечивает формирование интеллектуального потенциала общества и является одной из величайших человеческих ценностей.

Основой системы открытого образования становится дистанционное обучение (ДО), универсальность которого позволяет реализовать идею непрерывного образования, обеспечивающего формирование личности с необходимым начальным запасом интеллектуальных сил и способностью их пополнения во время всего жизненного пути. В работе под дистанционным обучением следует понимать комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения на любом расстоянии от образовательных учреждений с помощью специализированной информационно - образовательной среды, базирующейся на телекоммуникационных средствах обмена учебной информацией (спутниковое телевидение, радиотелефония, Интернет - технологии).

В настоящее время существует множество обучающих систем по самым различным предметам и множество средств их разработки. Электронные обучающие средства можно классифицировать на четыре основные группы [3].

Первая группа включает средства декларативного типа - печатные материалы (точнее, их электронные копии), аудио - и видеокассеты. Печатные издания обычно содержат теоретические материалы по теме в виде учебного текста и графических иллюстраций к нему, рекомендации для преподавателей и учащихся, сборники задач для других видов электронных систем обучения. На аудио- и видеокассетах размещают записи лекций. Сюда же можно отнести и электронные иллюстрации обычных, традиционных лекций, подготовленные, например, с помощью PowerPoint. Дидактический потенциал этих видов электронной поддержки обучения - первоначальное знакомство с учебным материалом (его восприятие) [3].

Вторую группу также отнесем к средствам декларативного типа. Это электронные учебники, виртуальные учебные кабинеты и тестовые компьютерные системы, основные дидактические функции которых - осмысление, закрепление и контроль знаний [3].

В третью группу электронных обучающих средств могут входить виртуальные тренажеры, виртуальные учебные лаборатории и другие подобные компьютерные системы, отличительными особенностями которых являются математические модели изучаемых объектов или процессов и дидактический интерфейс, поддерживающий учащихся при решении специально подобранных учебных задач в режиме управляемого детерминированного исследования. Основное дидактическое назначение этих средств поддержки обучения - формирование и развитие не артикулируемой части знаний (профессионально-ориентированных умений, навыков, интуиции), исследование свойств изучаемых объектов или процессов [3].

Четвертую группу составляют компьютерные системы автоматизации профессиональной деятельности или их учебные аналоги: пакеты прикладных программ, CALS-системы и т.п. Они могут использоваться учащимися для решения различных задач по изучаемой теме, возникающих, например, в ходе курсового или дипломного проектирования. Процесс учебной работы проходит при этом в режиме свободного исследования и близок по своему характеру к профессиональной деятельности специалиста [3].

К четвертой группе можно отнести и электронные средства автоматизации общего назначения: текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, программы электронной почты, web - браузеры.

В результате анализа возможностей большого количества программ оказалось, что некоторые программы предназначены только для составления тестов и проведения тестирования. Некоторые системы могут использоваться при работе в сети. Различаются системы и по типам вопросов; чаще всего имеется возможность создавать только одновариантные вопросы (дается несколько вариантов ответов, из которых только один является правильным). Более сложные системы позволяют использовать несколько типов вопросов: многовариантные (несколько вариантов ответов, из которых правильных может быть несколько или все), открытые (обучаемый должен ввести ответ сам), на нахождение соответствия (дается два списка, требуется для каждого элемента первого списка установить подходящий к нему элемент второго списка). Примерами таких программ являются система КИОС, МастерТест, TestMaker, сетевая Система Электронного Тестирования, SunRavTestOfficePro, TestCommander, Ассистент, Экзаменатор, AnyTest, TeachingTemplates (система для веб-тестирования) и многие другие.

Следующим классом программ являются средства разработки собственно обучающих систем, которые позволяют кроме тестирования подключать теоретический материал. Некоторые из них позволяют осуществлять связь тестовых вопросов с теоретическими темами: например, при неправильном ответе на вопрос обучаемый может получить объяснение, в чем состоит его ошибка или вернуться к изучению связанного теоретического материала. Примерами таких программ являются КАДИС, Наставник.

Самой малочисленной группой оказались средства, позволяющие создавать обучающие системы с решением задач. Все эти программы позволяли решать задачи по одной определенной теме или по нескольким близким темам. Надо также отметить, что все рассмотренные программы имели достаточно большой объем. Примерами таких программ являются ComputerMentor, ComputerMaster, Универсальный Математический Решатель. Данные программы имеют важную особенность: они способны генерировать практически бесконечное количество заданий на заданную пользователем тему, причем задачи отличаются друг от друга не только параметрами, но и условием, типом и классом. Более того, генерируя задачу, система её решает, и пользователь может в любой момент ознакомится с ходом её решения. Это означает, что формулировки задач и соответствующие им решения не хранятся в банке данных, а создаются системой в режиме реального времени. В этом их уникальность.

Основой системы открытого образования становится дистанционное обучение (ДО), универсальность которого позволяет реализовать идею непрерывного образования, обеспечивающего формирование личности с необходимым начальным запасом интеллектуальных сил и способностью их пополнения во время всего жизненного пути. В работе под дистанционным обучением следует понимать комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения на любом расстоянии от образовательных учреждений с помощью специализированной информационно - образовательной среды, базирующейся на телекоммуникационных средствах обмена учебной информацией (спутниковое телевидение, радиотелефония, Интернет - технологии).

Соловов А.В. в работе [4] утверждает, что система образования должна в итоге стать открытой, способной предоставлять человеку разнообразные наборы образовательных услуг, позволяющей учиться непрерывно, обеспечивающей возможность широким слоям населения получения высшего и дополнительного образования. В работе приводит следующее определение дистанционного образования: «ДО - это обучение, при котором предоставление обучаемым существенной части учебного материала и большая часть взаимодействия с преподавателем осуществляется с использованием современных информационных технологий: спутниковой связи, компьютерных телекоммуникаций, национального и кабельного телевидения и др. Отличительной особенностью ДО является предоставление обучаемым возможности самим получать требуемые знания, пользуясь развитыми информационными ресурсами».

Также Соловов А.В. выделяет такие достоинства дистанционного обучения, как получение базового и дополнительного образование по месту основной работы обучающегося [4]. Такая система обучения обеспечивает гибкость в выборе места и времени обучения, возможность обучаться без отрыва от своей основной деятельности, доступность обучения живущим в отдаленной местности, возможность выбора для изучения любых дисциплин, в том числе тех, которые являются уникальными или преподаются особо выдающимися личностями. Существенным достоинством дистанционного обучения является возможность индивидуализации учебного процесса и профессиональной подготовки специалистов путем составления индивидуальных планов для каждого обучаемого, систематического контроля и корректировки хода обучения.

1.2 Обзор систем дистанционного образования

В настоящее время сформировались соответствующие требования, определяющие содержание и оформление, методические и программно-технические требования к электронному учебно-методическому комплексу (ЭУМК) и его компонентам [5]. Целью создания ЭУМК является: интенсификация учебного процесса; использование всех форм контроля автоматизированными средствами; обеспечение необходимыми учебными и вспомогательными материалами, в том числе и на мультимедийной основе; увеличение мотивации студентов за счет решения задач, близких к их будущей профессиональной деятельности, с помощью реально используемых на производстве программных средств; создание единого учебно-информационного пространства.

В методическом плане электронные учебно-методические комплексы существенно отличаются от электронных учебников, предназначенных, в основном, для сопровождения дистанционной формы обучения. Сейчас уровень развития Интернет технологий позволяет сформировать электронные учебно-методические комплексы достаточно сложным уровнем организации. Применение электронного учебно-методического комплекса, в первую очередь, должно быть ориентировано на самостоятельное изучение материала обучаемым [5]. ЭУМК, также как и электронный учебник, должен содержать не только учебный материал, но и предвидеть возникающие в процессе усвоения материала затруднения, уметь диагностировать их возникновение и проводить своевременную коррекцию.

Сервер интернет-обучения предоставляет возможность студенту (пройдя аутентификацию) изучать материалы через интернет и пройти тестирование, как для самоподготовки (демонстрационное) так и итоговое. Сервер интернет-обучения используется также при проведении вступительных испытаний абитуриентов, при этом, закончив тестирование, абитуриент/студент сразу видит свои результаты.

На настоящий момент на российском рынке существует множество программных продуктов зарубежного и отечественного производства, предназначенных для организации дистанционного обучения.

С помощью Системы дистанционного обучения (СДО) "Прометей" [6] можно построить в Интернет или интранет виртуальный университет и проводить дистанционное обучение большого числа слушателей, автоматизировав при этом весь учебный цикл -- от приема заявок до отметки о выдаче итогового сертификата. СДО "Прометей" эффективно используется в различных проектах государственных и корпоративных структур, ведущими учебными заведениями России, Украины, Казахстана, Беларуси и других стран СНГ.

Модуль «Учебный портал» позволяет использовать СДО «Прометей» в качестве комплексной системой управления обучением и контентом. Благодаря функциям ведения лент новостей и редактирования информационных блоков, этим порталом управлять рядовой пользователь компьютера.

Функции групповой регистрации пользователей и группового зачисления на курс слушателей существенно повышают эффективность использования СДО «Прометей» в крупных проектах.

Один из 3-х режимов режим тестирования -- тренинг -- позволяет после ответа на каждый вопрос сразу же сообщать слушателю, правильно тот ответил или нет. Тестирование в этом режиме позволяет существенно повысить эффективность работы слушателя над ошибками на начальной, часто самой важной стадии освоения нового материала.

Гибкий инструментарий планирования учебного процесса дает возможность составления групповых учебных планов с последующей их корректировкой для отдельных слушателей, что существенно облегчает работу тьюторов и позволяет сочетать массовость обучения с индивидуальным подходом к обучающимся.

Инструменты «Фильтрация» и «Алфавитный пейджинг» существенно облегчают навигацию в списках большого объема и повышают эффективность работы с базами данных.

Moodle относится к классу LMS (LearningManagementSystem) -- систем управления обучением. В нашей стране подобное программное обеспечение чаще называют системами дистанционного обучения (СДО), так как именно при помощи подобных систем во многих вузах организовано дистанционное обучение. Moodle -- это свободное программное обеспечение с лицензией GPL, что дает возможность бесплатного использования системы, а также ее безболезненного изменения в соответствии с нуждами образовательного учреждения и интеграции с другими продуктами. Moodle -- аббревиатура от ModularObject-OrientedDynamicLearningEnvironment (модульная объектно-ориентированная динамическая обучающая среда). Благодаря своим функциональным возможностям система приобрела большую популярность и успешно конкурирует с коммерческими LMS. Moodle используется более чем в 30 000 учебных заведений по всему миру и переведена почти на 80 языков, в том числе и на русский [7].

СДО Moodle является свободным программным обеспечением (OpenSource) и по уровню предоставляемых возможностей выдерживает сравнение с известными коммерческими СДО. В то же время выгодно отличается от них тем, что распространяется в открытом исходном коде - это дает возможность выполнить систему под особенности конкретного образовательного проекта, а при необходимости и встроить в нее новые модули [8].

Широкие возможности для коммуникации - одна из самых сильных сторон Moodle. Система поддерживает обмен файлами любых форматов - как между преподавателем и студентом, так и между самими студентами. Сервис рассылки позволяет оперативно информировать всех участников курса или отдельные группы о текущих событиях. Форум дает возможность организовать учебное обсуждение проблем, при этом обсуждение можно проводить по группам. К сообщениям в форуме можно прикреплять файлы любых форматов. Есть функция оценки сообщений - как преподавателями, так и студентами. Чат позволяет организовать учебное обсуждение проблем в режиме реального времени. Сервисы «Обмен сообщениями», «Комментарий» предназначены для индивидуальной коммуникации преподавателя и студента: рецензирования работ, обсуждения индивидуальных учебных проблем. Сервис «Учительский форум» дает педагогам возможность обсуждать профессиональные проблемы [9].

Важной особенностью Moodle является то, что система создает и хранит портфолио каждого обучающегося: все сданные им работы, все оценки и комментарии преподавателя к работам, все сообщения в форуме. Преподаватель может создавать и использовать в рамках курса любую систему оценивания. Все отметки по каждому курсу хранятся в сводной ведомости. Moodle позволяет контролировать «посещаемость», активность студентов, время их учебной работы в сети. Для подготовки и проведения занятий в системе Moodle возможно использование разнообразных элементов курса. Глоссарий, который позволяет организовать работу с терминами, при этом словарные статьи могут создавать не только преподаватели, но и студенты. Термины, занесенные в глоссарий, подсвечиваются во всех материалах курсов и являются гиперссылками на соответствующие статьи глоссария. Система позволяет создавать как глоссарий курса, так и глобальный глоссарий, доступный участникам всех курсов [8]. В качестве ресурса может выступать любой материал для самостоятельного изучения, проведения исследования, обсуждения: текст, иллюстрация, web-страница, аудио или видео файл. Для создания web-страниц в систему встроен визуальный редактор, который позволяет преподавателю, не знающему языка разметки HTML, с легкостью создавать web-страницы, включающие элементы форматирования, иллюстрации, таблицы.

Выполнение задания - это вид деятельности студента, результатом которой обычно становится создание и загрузка на сервер файла любого формата или создание текста непосредственно в системе Moodle (при помощи встроенного визуального редактора). Преподаватель может оперативно проверить сданные студентом файлы или тексты, прокомментировать их и, при необходимости, предложить доработать в каких-то направлениях. Если преподаватель считает это необходимым, он может открыть ссылки на файлы, сданные участниками курса, и сделать эти работы предметом обсуждения в форуме.

Форум удобен для учебного обсуждения проблем, для проведения консультаций. Форум можно использовать и для загрузки студентами файлов - в таком случае вокруг этих файлов можно построить учебное обсуждение, дать возможность самим обучающимся оценить работы друг друга. При добавлении нового форума преподаватель имеет возможность выбрать его тип из нескольких: обычный форум с обсуждением одной темы, доступный для всех общий форум или форум с одной линией обсуждения для каждого пользователя [10].

Элемент курса «Лекция» позволяет организовать пошаговое изучение учебного материала. Массив материала можно разбить на дидактические единицы, в конце каждой из них дать контрольные вопросы на усвоение материала. Настроенная система позаботится о том, чтобы, по результатам контроля, перевести ученика на следующий уровень изучения материала или вернуть к предыдущему. Этот элемент курса удобен еще и тем, что он позволяет проводить оценивание работы учеников в автоматическом режиме: преподаватель лишь задает системе параметры оценивания, после чего система сама выводит для каждого студента общую за урок оценку, заносит ее в ведомость [10].

Элемент курса «Тесты» позволяет преподавателю разрабатывать тесты с использованием вопросов различных типов: вопросы в закрытой форме (множественный выбор), да/нет, короткий ответ, числовой, соответствие, случайный вопрос, вложенный ответ. Вопросы тестов сохраняются в базе данных и могут повторно использоваться в одном или разных курсах. На прохождение теста может быть дано несколько попыток. Предоставляется возможность установки лимита времени на работу с тестом. Преподаватель может оценить результаты работы с тестом, просто показать правильные ответы на вопросы теста.

Moodle позволяет контролировать «посещаемость», активность студентов, время их учебной работы в сети. Для подготовки и проведения занятий в системе Moodle возможно использование следующих элементов курса: глоссарий, ресурс, задание, форум, wiki, лекция, тест. Варьируя сочетания различных элементов курса, можно организовать изучение материала таким образом, чтобы формы обучения соответствовали целям и задачам конкретных занятий [11].

Программный комплекс «IntroTransPro» для учебных заведений создан на базе инновационной технологии электронного обучения «IntroTrans». Комплекс предназначен для электронного обучения (e-learning) общим и специальным дисциплинам, в том числе иностранным языкам и переводу. Комплекс может применяться для очного, заочного и дистанционного обучения на факультетах и кафедрах учебных заведений высшей школы, в рамках средней общеобразовательной и средней профессиональной школ, в других различных коммерческих и некоммерческих образовательных и профессиональных организациях. В состав комплекса входят различные электронные средства обучения, в том числе программа для создания электронных учебников и разработки электронных курсов. Программный комплекс «IntroTransPro» -- эффективная система дистанционного обучения (СДО) [12].

Программный комплекс может также использоваться для корпоративного обучения, в том числе дистанционного, для частного преподавания, для ведения научно-исследовательской деятельности, с возможностью последующего распространения электронных материалов в научно-образовательных и коммерческих целях. Возможно издание созданных электронных учебников и мультимедиа-продуктов на носителях информации [12].

Технология «IntroTrans» позволяет совмещать в рамках одного электронного учебника теоретические дидактические материалы с уникальными интерактивными упражнениями разных типов. Технология позволяет обучаемым не только выполнять задания с последующей автоматической проверкой результата, но в процессе такой поэтапной работы видеть свои ошибки, понимать их природу и при помощи комментариев и подсказок самостоятельно искать правильный путь к их исправлению, что полностью удовлетворяет целям самостоятельной работы [12].

Программный комплекс «IntroTransPro» позволяет учебному заведению (или любой другой организации) создать электронную библиотеку, избегая, таким образом, необходимости участвовать в громоздком и затратном издательском процессе или прибегать к закупкам дорогостоящих бумажных версий учебных пособий. Электронные учебники IntroTrans могут включать изображения, аудио и видеоматериалы, интерактивные упражнения разных типов и ссылки на интернет-ресурсы [12]. Один и тот же интерактивный электронный учебник может быть использован для групповой работы в аудитории с преподавателем, для работы учащихся в сетевом компьютерном классе с преподавателем и без него, для самостоятельной домашней работы учащихся, для заочного и дистанционного обучения и просто для самостоятельного образования.

ATutor [13] является системой дистанционного обучения (СДО) с открытым исходным кодом и возможностью к адаптации. Можно установить или обновить ATutor за считанные минуты, разработать пользовательские шаблоны для изменения внешнего вида ATutor, а также легко расширить его модульную функциональность. Преподаватели при желании могут быстро собрать, упаковать, и перенести Web-содержание, а также представлять свои курсы в Интернете. Студентам - возможность учиться в адаптивной среде обучения.

Технология ATutor с открытым исходным кодом является экономически эффективным инструментом, как для малых и крупных организаций, представляющих свои учебные материалы в Интернете, так и для доставки полностью независимых онлайн-курсов.

СДО WebTutor компании WebSoft позволяет организовать планирование, проведение и анализ результатов обучения пользователей с помощью электронных учебных курсов, а также обеспечить общение и обмен информацией между обучаемыми, преподавателями, экспертами и администраторами системы [13].

Систему WebTutor отличает модульный подход, позволяющий создавать на базе набора программных модулей гибко настраиваемые системы, функционал которых зависит от задач, стоящих перед заказчиком.

В результате внедрения системы заказчик получает портал, который может быть доступен как в сети Интернет, так и в Интранет. На основе портала может быть построена либо система дистанционного обучения и тестирования, либо полноценный учебный или HR-портал, автоматизирующий все процессы корпоративного обучения, либо корпоративный информационный портал компании.

Портал предоставляет пользователям (сотрудникам компании, партнерам, клиентам) сервисы, зависящие от набора внедренных модулей системы. Примеры сервисов, доступных на портале: дистанционное обучение сотрудников; информирование сотрудников об HR-политике компании (новости, статьи, документы); тестирование сотрудников; проведение процедур оценки персонала; информирование сотрудников обо всех формах корпоративного обучения, ознакомление с календарем учебных мероприятий, сбор заявок на обучение; сбор обратной связи - форумы, блоги, опросы, отзывы об обучении; формирование базы знаний компании.

Система может быть интегрирована с основными элементами ИТ-инфраструктуры заказчика -системой учета персонала, EPR системой, системами учета пользователей, корпоративной почтовой системой и т.п. Интеграция позволяет сделать внедрение и эксплуатацию системы максимально эффективными.

Сотни ведущих компаний России и стран СНГ успешно внедрили и используют систему WebTutor. Общее количество пользователей системы (сотрудников ведущих компаний, использующих порталы, построенные на ее основе) превышает 500.000 человек.

Проект дистанционного обучения BaumanTraining [14] был разработан совместно центром компьютерного обучения «Специалист» при МГТУ им. Н.Э.Баумана и американской компанией BaumanComputerTrainingCompany Inc. Ключевые преимущества проекта: круглосуточная поддержка преподавателем процесса обучения и круглосуточная техническая поддержка; трех-этапная система проверки знаний слушателя; современная форма подачи материала, включающая текстовый, графический, мультимедийный форматы со звуковым сопровождением; возможность выполнения симуляционных и реальных лабораторных работ (уникальная технология RealLabs); уникальная технология упаковки контента, дающая возможность использовать низко-скоростной модемный доступ и стандартное программное обеспечение; система мониторинга процесса обучения, позволяющая получить необходимую информацию о приобретенных знаниях как преподавателю, слушателю, так и компании, направившей специалиста на обучение; интерфейс, контент и поддержка на русском и английском языках.

На данный момент в системе доступны более 100 курсов для IT-специалистов, включая авторизованные курсы Microsoft, Autodesk, CIW, Novell, CompTIA. Постоянно разрабатываются новые интерактивные курсы по авторским методикам центра [14].

WRC e-EducationSystem [15] - программный комплекс для построения системы дистанционного обучения в масштабе виртуального университета или крупной корпоративной образовательной системы. Комплекс обеспечивает централизованное управление учебным процессом, в частности автоматизирует подготовку учебных планов по широкому кругу специальностей, формирует отчеты об успеваемости учащихся, «посещаемости» лекций и практических занятий, позволяет гибко настраивать права пользователей, управлять регистрацией, контролировать оплату образовательных услуг. Компонентная архитектура программного комплекса и открытые стандарты позволяют оперативно оптимизировать, модернизировать и расширять систему дистанционного образования [15].

Основные преимущества: простота использования; интуитивно понятный интерфейс; максимальная автоматизация учебного процесса; широкие возможности контроля и управления учебным процессом; формирование индивидуальных учебных планов; поддержка форматов SCORM 2004, SCORM 1.2 и LRM; возможность обучения, как с преподавателем, так и без него; возможность подключения дополнительных модулей (бухгалтерия, центр выдачи сертификатов); возможность интеграции с другим ПО (корпоративными информационными системами, системами управления персоналом, бухгалтерскими программами); высокая степень надежности и безопасности системы; низкие требования к программно-аппаратной конфигурации сервера и клиентского терминала [15].

2. ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2.1 Общая структура электронного практикума

Практикум является хорошим дополнением к привычной форме обучения по пособиям и методическим указаниям в печатной форме, как для заочно-дистанционного отделения так и для очного.

Электронный практикум (ЭП) должен полностью обеспечивать все виды занятий и включать в себя: средства для изучения дисциплины, средства для контроля преподавателей за студентами, средства для взаимодействия между преподавателями и студентами, средства контроля знаний, как отдельных тем дисциплин, так и всей полностью, средства управления всем курсом.

Для понимания сути вопросов, должны иметься различные материалы, как то методические указания, справочники, все в электронном виде - как аналоги обычных методичек.

Основными требованиями, выдвигаемыми при создании и эксплуатации электронного практикума для студентов, являются: электронный комплекс должен точно подстраиваться под государственный образовательный стандарт и типовую рабочую программу учебной дисциплины; возможность использования для самостоятельного изучения при консультационной поддержке и контроле со стороны преподавателей. Учебные материалы должны иметь научную подоплеку, как то структурированность ,чёткая система определений и понятий, достоверное отражение сути вопроса , но в то же время быть доступным для чтения и понимания. ЭП должен иметь хорошо проработанную навигацию для переходов по всему курсу, в частности по разделам и темам; актуальные задания для изучения тем. При организации ЭП необходимо также учитывать текущий уровень знаний студентов и по возможности корректировать курс упрощая или усложняя задачи.

Подсистема проверки знаний должна включать следующие функции: самоконтроль, основная цель которого - достижение уверенности обучаемого в том, что он усвоил учебный материал; текущий контроль, основная цель которого - диагностика в процессе усвоения и, при необходимости, коррекция плана обучения; рубежный контроль для проверки уровня усвоения раздела; итоговый контроль, который представляет собой серию заданий и тестов по всему проработанному материалу, выполняемых обучаемыми самостоятельно.

Данный комплекс должен быть доступен через Internet и через внутреннюю сеть вуза. Всю информационную составляющую - лекции, пособия, методические указания, тесты, необходимо постоянно обновлять и пополнять.

Также при создании электронного материала необходимо учитывать специфику того, что нет очного общения студента и преподавателя. Кроме этого, учебный материал формируется на основе составленной учебной программы. Такая программа создает возможность обучающемуся поэтапно осваивать материал в нужном темпе, чтобы успеть в заданные временные рамки изучить дисциплину и получить знания согласно государственным требованиям.

В процессе обучения студент для самопроверки может воспользоваться тестами. Правильность ответов обучающихся контролирует система, которую настраивает администратор, то есть создаёт банк вопросов и вариантов ответов на них и отмечает правильные. Электронный комплекс может использоваться как при проведении аудиторных занятий, так и для самостоятельной работы студентов.

Целью создания ЭП для студентов является сокращение времени при изучении новой дисциплины, систематизация и комплексное восприятие изучаемых вопросов дисциплины, возможность самоконтроля для учащихся на кафедре Информационных систем и технологий.

На основе анализа предметной области автоматизации разработана функциональная структура электронного лабораторного практикума, которая представлена на рисунке 2.1.

Функциональная структура включает четыре основных модуля.

Рисунок 2.1 - Функциональная структура электронного практикума

Модуль студента и модуль преподавателя хранят информацию о зарегистрированных пользователях.

Модуль регистрации/авторизации проверяет информацию, поступающую из модуля студента или модуля преподавателя, сравнивает её с имеющейся информацией в единой базе данных и в зависимости от наличия таких данных в базе отвечает за регистрацию или за авторизацию пользователя.

Модуль обучения и контроля - главный модуль в системе, который состоит из трёх блоков: блок теоретического материала, блок практического материала и блок тестирования. Блок теоретического материала содержит лекции по темам дисциплины. Блок практического материала содержит задания для выполнения, по темам, изученным в блоке теоретического материала. Блок тестирования содержит промежуточные тесты по каждой теме и итоговый тест. Каждый учащийся должен пройти теоретическую и практическую часть обучающего модуля, и пройти предложенные тесты после выполнения практических заданий для закрепления знаний.

2.2 Анализ функциональных характеристик СДО Moodle

СДО Moodle представляет собой инструментальную среду для разработки и размещения учебных и методических материалов в сети Internet/Intranet и организации учебного процесса на них. Модулярная объектно-ориентированная динамическая обучающая среда - это среда дистанционного обучения, предназначенная для создания качественных дистанционных курсов.

Moodle распространяется бесплатно в качестве программного обеспечения с открытым кодом (Open Source) под лицензией GNU Public License (rus). Это значит, что Moodle охраняется авторскими правами, но и пользователям доступны некоторые права. Пользователи могут копировать, использовать и изменять программный код по своему усмотрению в том случае, если согласны: предоставлять код другим, не изменять и не удалять изначальные лицензии и авторские права и использовать такую же лицензию на всю производную работу.

Открытый исходный код Moodle дает возможность создания курса с учетом особенностей конкретного образовательного проекта, что является его явным преимуществом. Широкие возможности для коммуникации, обмен файлами любых форматов, рассылка, форум, чат, внутренняя почта - это также можно отнести к достоинствам Moodle. Возможность использовать любую систему оценивания (балльную, словесную); полная информация о работе обучающихся; соответствие разработанным стандартам и предоставляет возможность вносить изменения без тотального перепрограммирования; программные интерфейсы обеспечивают возможность работы людям разного образовательного уровня, разных физических возможностей (включая инвалидов), разных культур - все эти возможности предоставляются средой дистанционного обучения. Moodle может быть установлен на любом компьютере, поддерживающем PHP, а также базы данных типа SQL (например, MySQL).

В системе Moodle существует множество типов форматов курсов: урс в Moodle может строиться на одном из следующих форматов: LAMS, SCORM, сообщество (Форум), структура, календарь (CSS), CSS.

В выпускной квалификационной работе за основу курса выбран формат структура, так как данный формат позволяет более четко и структурировано организовать предоставление учебного материала, а сроки освоения обучающимися каждой темы не критичны. При создании курса в выбранном формате требуется указать количество тем, и система создает для каждой темы отдельный раздел.

В каждый раздел можно добавить различные элементы курса: глоссарий, позволяющий организовать работу с терминами; ресурс (текст, иллюстрация, web-страница, аудио или видео файл); задания, позволяющие преподавателю ставить задачу, которая требует от учащихся подготовить ответ в электронном виде и загрузить его на сервер; форум для учебного обсуждения проблем, для проведения консультаций; wiki для коллективного редактирования текстов; лекции для организации пошагового изучения учебного материала; тесты, позволяющие преподавателю разрабатывать тесты с использованием вопросов различных типов; пояснение позволяет помещать текст и графику на главную страницу курса.

Для всех элементов курса система Moodle позволяет выполнить оценивание, в том числе по произвольным, собственным шкалам. Для курса существует удобная страница просмотра последних изменений в курсе, где за выбранный промежуток времени преподаватель может увидеть новых зачисленных студентов, новые сообщения в форумах, законченные попытки прохождения тестов и другие элементы курса.

Кроме того, на странице блогов можно детально просмотреть, какие действия выполнялись в курсе различными участниками. В Moodle активно используется e-mail-рассылки копий сообщений с форумов, отзывов учителей, есть возможность отправки e-mail сообщений произвольной группе участников курса.

2.3 Требования к разрабатываемому ЭП

2.3.1 Требования к системе в целом

Электронный лабораторный практикум по дисциплине «Теория систем и системный анализ» должен реализовывать следующие функции:

1) регистрация пользователей;

2) разграничение прав доступа пользователей к системе;

3) создание и ведение списков учебных групп;

4) создание, редактирование и удаление графика точек контроля успеваемости студентов;

5)внесение результатов оценки знаний студентов по точкам контроля успеваемости;

6) возможность управления и обработки всей поступающей и хранящейся в базе данных информации;

7) формирование отчетов о прохождении курса;

8) обеспечение простого и удобного доступа к хранящейся в базе данных информации через глобальную сеть Internet.

Системотехнические требования к разрабатываемому электронному комплексу:

1) открытость, то есть совместимость со всеми современными стандартами, возможность наращивания функциональности за счет взаимодействия с другим программным обеспечением;

2) интегрируемость, то есть система должна интегрировать в единой распределенной информационной среде предприятия;

3) расширяемость и возможность наращивания функциональных возможностей системы, не выходя за рамки принятой изначально концепции развития и технологической базы, в соответствии со специфическими потребностями пользователей;

4) масштабируемость, как ключевое требование с точки зрения экономии вложений, гарантирующее, что не придется перестраивать систему по мере роста объема обрабатываемой информации и количества одновременно работающих пользователей;

5) переносимость, или способность работать на различных аппаратных платформах, операционных системах, серверах баз данных.

Аппаратно-программные средства системы должны создаваться на передовых мировых технологиях в сфере телекоммуникаций и автоматизации управления и удовлетворять следующим основным требованиям:

1) поддерживать распределенную обработку информации, доступ к ресурсам системы, как по локальной сети, так и через internet;

2) поддерживать возможность хранения в единой базе данных больших объемов информации (комплексность, единство базы данных), обеспечивать возможности функционального расширения и наращивания мощности (расширяемость и масштабируемость);

3) использовать единую систему классификации и кодирования (унифицированность);

4) обеспечивать надлежащий уровень защиты и конфиденциальности передаваемых данных (безопасность);

5) обеспечивать высокую надёжность и устойчивость к сбоям;

6) иметь встроенные средства оперативной аналитической обработки данных;

7) обеспечивать непротиворечивость и полноту хранимой информации (целостность).

2.3.2 Требования к видам обеспечения

Для работы Moodle предъявляет следующие требования к оборудованию:

1) место на диске: на диске должны быть свободными минимум 160 МБайт. Кроме того потребуется больше свободного места, для хранения учебных материалов;

2) оперативная память: минимальный объём - 256 МБайт, рекомендуемый - 1 ГБайт. Можно руководствоваться следующим правилом для приблизительного вычисления необходимого объема памяти: 50 одновременно работающих в системе пользователей на каждый 1 Гб памяти. Эта цифра может быть неточной и зависит от комбинации используемого оборудования и программного обеспечения.

Требования к программному обеспечению:

1) веб-сервер. Большинство предпочитают веб-сервер Apache, но Moodle будет хорошо работать и с любым другим веб-сервером, который поддерживает PHP, например IIS под Windows. PHP не предъявляет требования к версии веб-сервера, но тем не менее желательно использование, самой новой, из стабильных, версий веб-сервера;

2) язык сценариев PHP. На данный момент существует 2 основные версии (ветки) PHP: PHP4 и PHP5;

3) работающий сервер баз данных. Полностью поддерживаются и совместимы с Moodle следующие серверы баз данных: MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle[11].

MySQL подойдет для в большинстве случаев, потому что она очень популярна.

Выбор ОС на рабочие станции основывается на опыте пользователей работы с ними и поэтому целесообразно подобрать такую ОС в которой потенциальный пользователь будет без труда разбираться. Интерфейс ЭП совместим с практически любой ОС и может под ними работать. Самым оптимальным является решение Windows 7. Эта ОС обладает следующими возможностями: имеется справочная служба для пользователей; возможность использования различных устройств ввода-вывода; требования к аппаратным средствам; необходимое число поддерживаемых программных продуктов; быстродействие; наличие дружественного интерфейса и простота использования; возможность быстрой настройки на новые аппаратные средства. Конфигурация - процессор: Intel Core 2 Duo E7500 (2,93 Ггц), память: DDR3 2048 Mb, жесткий диск: 150 GB, видеокарта: ATI Radeon HD 5770, является оптимальной, компьютера такой мощности вполне достаточно для функционирования системы[11].

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПРАКТИКУМА

3.1 Функционально-ориентированное проектирование ЭП

IDEF0 - методология, которая используется для создания функциональной модели. отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающие эти функции.

Идея IDEF0 лежит в том, что бизнес-процесс отображается в виде прямоугольника, в которой входят и выходят стрелки: вход, выход, управление, механизм[17].

На рисунке 3.1 представлена контекстная диаграмма

Рисунок 3.1 - Контекстная диаграмма

На рисунке 3.2 представлена диаграмма декомпозиции системы первого уровня.



Рисунок 3.2 - Диаграмма декомпозиции первого уровня

Диаграмма декомпозиции второго уровня представлена на рисунке 3.3

Стрелки контекстной диаграммы представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1- Стрелки контекстной диаграммы

Наименование стрелки	Описание	Тип
Преподаватель	Данные преподавателя	Input
Студент	Данные студента	Input
Методы оценивания	Правила контролирующие выставление оценок	Control
Методы проверки знаний	Список материалов курса	Control
Программный комплекс	Система управления	Mechanism
Статистика	Прогресс в обучении	Output
Результат обучения	Данные об результате обучения	Output

Рисунок 3.3 - Диаграмма декомпозиции второго уровня

В таблице 3.2 представлены основные элементы модели IDEF0

Таблица 3.2 - Основные элементы модели IDEF0

Название проекта: Разработка электронного практикума по дисциплине «Теория систем и системный анализ»
Цель проекта: Реализация структурной функциональной модели компьютерного практикума
Технология моделирования: метод функционального моделирования IDEF0
Инструментарий: программный продукт BP Win 4.0
Список данных	Перечень функций
1	2
Преподаватель Студенты Методы оценивания Методы проверки знаний Программный комплекс Статистика Результат обучения	А0.Разработка электронного практикума по дисциплине «Теория систем и системный анализ»
Преподаватель Студент Методы проверки знаний Методы оценивания Статистика Отчеты Результаты обучения Данные о результатах действий Форма студента	A1.Вход преподавателя А2.Вход студента А3.Мониторинг и редактирование курса А4.Прохождение практикума А5.Вычисление результатов прохождения практикума
Форма преподавателя Программный комплекс
Форма студента Форма задания Лекция Форма теста Методы проверки знаний Пройденный тест Прочитанная лекция Выполненная работа	А21.Выбрать тему обучения А22.Выполнить задания А23.Прочитать лекцию А24 Пройти тест А25.Вывести результат о работе

В таблице 3.3 представлено описание функциональных блоков IDEF0

Таблица 3.3 - Описание функциональных блоков IDEF0

Наименование блока	Описание решаемых задач
A1.Вход преподавателя	На этом этапе авторизуется преподаватель
А2.Вход студента	На этом этапе авторизуется студент
А3.Мониторинг и редактирование курса	На данном этапе преподаватель редактирует текущий курс
А4.Прохождение практикума	На данном этапе студент проходит практикум
А5.Вычисление результатов прохождения практикума	На этом этапе вычисляются результаты прохождения и формируются отчеты
А21.Выбрать тему обучения	На данном этапе студент выбирает тему по которой он будет обучаться
А22.Выполнить задания	На этом этапе студент выполняет задания по выбранной теме и отсылает их на проверку
А23.Прочитать лекцию	На этом этапе студент изучает материал по выбранной теме
А24 Пройти тест	На этом этапе студент проходит тестирование по выбранной теме
А25.Вывести результат о работе	На этом этапе выводится отчет о проделанной студентом работе

IDEF3 - это методология, цель которой дать возможность аналитикам описать ситуацию, когда процессы выполняются в определенной последовательности, а также описать объекты, участвующие совместно в одном процессе[17].

Диаграмма IDEF3 представлена на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 - Диаграмма IDEF3

В таблице 3.4 представлены основные элементы модели IDEF3.

Таблица 3.4 - Основные элементы модели IDEF3

Название проекта: Разработка электронного практикума по дисциплине «Теория систем и системный анализ»
Цель проекта: Реализация структурной функциональной модели
Технология моделирования: метод описания бизнес-процессов IDEF3
Инструментарий: программный продукт BP Win 4.0
Перечень действий	Тип соединения
	Название	Вид
1.Ввести пароль 2.Ввести логин	Соединение «И» J1	Разворачивающее
1.Ввод неверного пароля 2.Ввод верного пароля	Соединение «ИЛИ» J2	Разворачивающее
1.Ввод неверного пароля 2.Ввод верного пароля	Соединение «ИЛИ» J3	Разворачивающее
1.Ввод верного пароля 2.Ввод верного логина	Соединение «И» J4	Сворачивающее

В таблице 3.5 представлено описание функциональных блоков IDEF3

Таблица 3.5 - Описание функциональных блоков IDEF3

Наименование блока	Описание решаемых задач
1.Вход на сайт	Войти на сайт практикума
2.Ввод логина	Ввести логин
3.Ввод пароля	Ввести пароль
4.Вход в систему	Произвести вход в систему

3.2 Объектно-ориентированное проектирование ЭП

3.2.1 Построение диаграммы вариантов использования

Диаграмма вариантов использования - это исходное концептуальное представление или концептуальная модель системы в процессе ее проектирования и разработки[18]. Создание диаграммы вариантов использования имеет следующие цели:

- определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы;

- сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;

- разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;

- подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями;

- система имеет одного актера сотрудника. Базовыми вариантами использования являются: формирование списков и детей сотрудников, формирование отрядов, сбор медицинских данных, расселение, создание отчетов.

Назначение данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая программная система представляется в форме так называемых вариантов использования, с которыми взаимодействуют внешние сущности или актеры. При этом актером или действующим лицом называется любой объект, субъект или система, взаимодействующая с моделируемой бизнес-системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая служит источником воздействия на моделируемую систему так, как определит разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Другими словами каждый вариант использования определяет набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актеров с системой и собственно выполнение вариантов использования.

Разработанная диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 3.5



Рисунок 3.5 - Диаграмма вариантов использования

В данной диаграмме два действующих лица: студент и преподаватель. Главным из них является преподаватель, так как благодаря его работе осуществляется редактирование курса и осуществление мониторинга деятельности студента на курсе. Студент на курсе может проходить тесты, читать лекции, выполнять задания и общаться с преподавателем посредством форума.

Произведен анализ варианта использования «Редактирование курса» по шаблону, представленному в таблице 3.6

Таблица 3.6 - Шаблон для написания сценария отдельного варианта использования

Главный раздел	Раздел «Типичный ход событий»	Раздел «Исключения»	Раздел «Примечания»
1	2	3	4
Имя варианта использования	Типичный ход событий, приводящий к успешному выполнению	Исключение №1 Исключение №2	Примечания
Актеры
Цель
Краткое описание	варианта использования

Подобные документы

• Создание лабораторного практикума в среде дистанционного образования Moodle

  Особенности дистанционного образования. Анализ функциональных характеристик среды дистанционного образования Moodle. Функционально-ориентированное проектирование электронного практикума. Разработка, тестирование и оценка надежности программного продукта.
  
  дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.08.2017
  

• Разработка электронного практикума по дисциплине "Мультимедиа технологии"

  Обзор систем дистанционного образования. Функционально-ориентированное проектирование электронного практикума по дисциплине "Мультимедиа технологии". Разработка информационного и программного обеспечения системы. Построение логической модели данных.
  
  дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.10.2017
  

• Разработка электронного практикума по созданию Flash-приложений

  Обзор систем дистанционного образования. Разработка электронного практикума по созданию Flash-приложений на основе системы дистанционного обучения Moodle. Общая структура электронного практикума. Построение логической модели данных информационной системы.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 19.01.2017
  

• Проектирование лабораторного практикума для дистанционного образования

  Особенности дистанционного образования. Разработка электронного практикума по дисциплине "Методы и средства проектирования информационных систем и технологий". Предметная область, выделение информационных объектов. Разработка программного обеспечения.
  
  дипломная работа [2,1 M], добавлен 27.10.2017
  

• Видеотелеконференции в системе дистанционного образования

  Место дистанционного обучения в системе образования. Методологические аспекты. Общие положения системы дистанционного образования. Требования к каналам связи при организации системы дистанционного образования. Выбор систем видеоконференций.
  
  курсовая работа [37,5 K], добавлен 06.10.2006
  

• Модернизация дистанционного практикума по программированию для поддержки новых правил проведения олимпиад школьников

  Анализ системы дистанционного практикума по программированию. Модернизация ядра системы для работы с новым конфигурационным файлом. Программная реализация изменений в базе данных и веб-интерфейсе пользователя. Разработка инструкции для участника олимпиад.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.11.2016
  

• Разработка компьютерного практикума по информатике

  Особенности и классификация программных комплексов, их обзор и функциональные возможности в сфере обучения. Объектно-ориентированное проектирование компьютерного практикума. Разработка и структура информационного обеспечения, основные требования к нему.
  
  дипломная работа [3,3 M], добавлен 19.01.2017
  

• Разработка информационной системы "Составление расписаний занятий"

  Технико-экономические показатели разработки. Функциональные модели информационной системы и ее объектно-ориентированное проектирование. Анализ вариантов использования. Тестирование программного продукта, а также исследование технической документации.
  
  курсовая работа [175,2 K], добавлен 14.09.2015
  

• Приложение "Сотовый телефон"

  Объектно-ориентированное проектирование системы, поддерживающей основные функции сотового телефонного аппарата, разработка диаграмм классов с их атрибутами и методами. Спецификации модулей программы, системные требования и тестирование функциональности.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.01.2012
  

• Автоматизация учета абитуриентов ВУЗа

  Объектно-ориентированное программирование, операторы SQL. Создание базы данных поступабщих с помощью .NET технологии, WPF и MS SQL Server. Структура системы: хранение логинов и паролей, безопасность, системные требования. Руководство пользователя.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.12.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам