Учет учебно-методической и научной деятельности сотрудников кафедры информационных технологий в бизнесе НИУ ВШЭ-Пермь
Организация системы учета научной и учебно-методической деятельности в НИУ ВШЭ-Пермь. Анализ конфигурируемых информационно-справочных систем. Выбор и разработка алгоритмов для реализации системы учета учебно-методической и научной деятельности ВУЗа.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.11.2016 |
Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
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].
Подобные документы
Построение модели корпоративного портала как платформы для разработки учебно-методической документации вуза. Состав, особенности использования учебно-методической документации вуза. Концептуальная модель корпоративного портала образовательного учреждения.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.03.2012Обзор учебно-методической, научной литературы и анализ имеющейся методики изучения содержательной линии информатики "Моделирование и формализация". Технология разработки информационно-компьютерной среды для реализации учебно-методического комплекса.
дипломная работа [105,6 K], добавлен 05.08.2011Анализ применения информационных технологий в организации обучения. Особенности проектирования автоматизированных информационно-справочных систем. Обзор средств создания приложения. Разработка пользовательского интерфейса программы, ее тестирование.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.04.2015Анализ учебно-методической литературы. Моделирование системы знаковых средств обучения. Топология компьютерных сетей. Правила сетевого взаимодействия. Кабели на основе витых пар. Конструирование средств тематического контроля. Аппаратура локальных сетей.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.06.2016Математическая и физическая модели ПМК для автоматизации учета данных о научной работе в ВУЗе. Разработка программного обеспечения программно–методического комплекса для автоматизации учета данных о научной работе в ВУЗе, их экономическое обоснование.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 30.06.2012Теоретические основы проектирования информационно-справочных систем. Значение информационно-справочных компонент в корпоративных информационных системах. Разработка концептуальной и инфологической модели информационно-справочной системы ГОУ НПО ПУ №33.
дипломная работа [645,4 K], добавлен 02.09.2010Исследование основных преимуществ и недостатков применения серверных технологий динамической генерации HTML-страниц JSP и ASP.Net. Разработка и автоматизация информационной системы учета внешнеэкономической деятельности ЗАО "Крафт Фудз Украина".
статья [23,3 K], добавлен 27.11.2010Повышение информационной обеспеченности кафедры информационных технологий. Анализ технических требований для развертывания системы управления контентом Joomla. Организация структуры хранилища базы данных. Физическое расположение файлов системы на диске.
презентация [1,6 M], добавлен 19.06.2014Дистанционное обучение с использованием интернет-технологий, методика и технологии его применения. Программы "eLearning Server 3000", "Lotus LearningSpace", "Батисфера", "SunRav TestOfficePro". Представление информации и система проверки знаний.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 13.05.2009Теоретический анализ научно-технической и методической литературы по системам охлаждения устройств персонального компьютера. Проектирование и изготовление системы охлаждения устройств персонального компьютера. Планы и сценарии уроков по технологии.
курсовая работа [35,4 K], добавлен 05.12.2008