Автоматизация учебного процесса в высших учебных заведениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данной работе рассмотрены основные проблемы автоматизации учебного процесса в высших учебных заведениях. Эти проблемы распространяются на все специальности вуза, но в качестве примера за основу взяты направления, связанные с разработкой ИТ. Несмотря на то, что вузы выпускают большое количество специалистов в этой области, многим компаниям и на многих предприятиях требуются квалифицированные специалисты. Бурное развитие техники и технологий постоянно опережает документированные в стандартах требования к профессиям и профессиональным компетенциям специалистов. Кроме того, разрывается связь между требованиями работодателей и теми компетенциями, которые студенты получают в системе образования. В результате у работодателей возникают проблемы с нехваткой работников, обладающих необходимым набором и уровнем компетенций. По этой причине в сфере образования происходят частые корректировки образовательных стандартов, учебных планов и программ, которые обеспечивают необходимую траекторию развития будущего специалиста на всех этапах его обучения.

Необходимость учета и согласования больших объёмов информации и постоянные изменения содержания высшего образования под воздействием требований и рекомендаций работодателей обусловливают актуальность создания автоматизированных средств разработки образовательных программ и учебных планов. Необходимо создание конструктивных механизмов, повышающих эффективность и снижающих издержки процесса подготовки и «сопряжения» образовательных программ и учебных планов с нормативными документами, регулирующими требования к квалификациям в сфере труда и в сфере образования. Чтобы из неопытного студента подготовить современного ИT-специалиста, нужно вести постоянный мониторинг за развитием высоких технологий, вести постоянное сотрудничество с работодателями и стараться максимально учитывать новые направления ИТ сферы в учебных программах и в образовательном процессе.

Внедрение автоматизированных информационных систем в этой сфере позволит комплексно подойти к решению задач, стоящих перед образованием, и обеспечить возможность обратной связи с работодателями. Многочисленные попытки автоматизировать процесс формирования учебного процесса ВУЗа успехов пока не принесли. Исследования в этой области продолжаются, что говорит об актуальности данного направления. Именно поэтому в данной работе рассмотрены аналоги, их достоинства и недостатки, а также собственные разработки для автоматизации некоторых компонентов учебного процесса. Надо заметить, что в ходе внедрения и использования автоматизированных систем возникают множество вопросов, требующих постоянного и глубокого осмысления и анализа. У каждого высшего учебного заведения имеются свои уникальные проблемы, и решать их одним методом невозможно. Универсальных моделей решения в этих случаях не существует. Из приведенных выше доводов вытекает, что разработка информационной системы для решения существующих проблем позволит упростить и ускорить сопряжение сферы труда и сферы образования и решить проблемы противоречивости документов этих сфер.

учебный документ интерфейс программа

1. Аналитический обзор

1.1 Анализ предметной области

Растущая потребность в информационной поддержке оперативного принятия управленческих решений в различных областях приводит к необходимости создания и внедрения автоматизированных информационных средств. Не является исключением и автоматизация процессов высших учебных учреждений. Главной задачей, стоящей перед высшими учебными заведениями, является формирование качественного учебного процесса. Рассмотрим образование как технологический процесс, в котором используются различные информационные технологии. Заметим, что любой технологический процесс, обычно стремятся автоматизировать с целью повышения качества и количества продукции. В нашем случае продукцией будут являться студенты, обладающие определенными качественными характеристиками, и в первую очередь, профессиональной компетентностью, формируемой в результате освоения дисциплины. Компетентностный подход - это как раз то решение, которое позволяет создать крепкую связь между системой образования и потребностями работодателей. У компетентностного подхода много положительных сторон. Наряду с требованиями к знаниям, появились требования к практическим навыкам. Произошел переход от знаний как основного результата образования к результату - компетенциям. Благодаря компетентностному подходу процесс получения знаний становится постоянным, который не останавливается при завершении определенного образовательного этапа. Так как человек получает образование непрерывно, тем самым он увеличивает свой потенциал и конкурентоспособность. В таком случае человек становится наиболее востребованным на рынке для нанимателей и получает шансы на более высокий достаток. То есть знание становится капиталом, а образование - как средство получения знания, к которому стремится человек. Другой положительной стороной является достижение открытости образовательных систем для работодателей. Благодаря этому предоставляется возможность увидеть, какими характеристиками обладает будущий сотрудник, получивший образование в определенном вузе.

Но работодателю, наряду с компетенциями, необходимо учитывать профессиональные стандарты. Профессиональный стандарт это такой документ, который устанавливает требования работы сотрудника. Профессиональный стандарт так же определяет квалификации и компетенции сотрудников для определенной деятельности. Профессиональные стандарты используются в сфере труда, а так же в сфере образования. На предприятиях профессиональные стандарты применяются при формировании кадровой политики, организации обучения и аттестации работников, при установлении оплаты труда сотрудника. В сфере образования профессиональные стандарты используют при создании профессиональных образовательных программ и разработке федеральных государственных образовательных стандартов профессионального образования. Надо заметить, что в образовании, компетентностный подход усложняет взаимосвязь учебных дисциплин между собой, требуя новых подходов к организации учебного процесса, так как переход на новые образовательные стандарты ведет к дальнейшему усложнению системы управления учебным процессом. Несмотря на все возникающие трудности при учете взаимосвязей, как и любой другой процесс, он автоматизируем. Внедрение автоматизированной информационной системы позволит комплексно подойти к решению существующих проблем.

Автоматизированные системы позволяют значительно упростить и автоматизировать большое количество внутренних процессов. Это неизбежно приводит к повышению эффективности работы и деятельности сторон, вовлеченных в образовательный процесс. Например, благодаря автоматизации, объединяются множество документов, составляющих одно целое, благодаря чему учебные планы и распределение нагрузки преподавателей рассматриваются в едином комплексе процессов формирования, что позволяет избежать ошибок несоответствия этих документов. Автоматизированные информационные системы и мероприятия по информатизации процедур управления учебным процессом способны помочь эффективно решить большинство задач, связанных с жизнедеятельностью ВУЗА, способны существенно улучшить качество управления и сократить его трудоемкость.

Но существуют и недостатки. Процесс перехода к автоматизированным системам занимает достаточно длительное время и сопряжен с рядом трудностей, так как является очень трудоемким и требует учета большого количества данных. Необходимо время на обучение персонала и на внедрение систем.

В основном в сфере образования, автоматизированные информационные средства предназначены для решения следующих задач:

Во-первых, это работа с учебными планами, которые относятся к различным специальностям, их разработка, а так же их своевременная корректировка.

Во-вторых, это распределение нагрузки между учебными структурами и преподавательским составом.

В-третьих, это работа с расписанием дисциплин преподаваемых в ВУЗе, а так же с расписанием зачетов, экзаменов и других образовательных мероприятий.

В-четвертых, это ведение единой справочной базы, организации документооборота и создание общей информационной среды для объединения внутренних процессов и управления структурными элементами образовательного учреждения. К таким компонентам относится приемная комиссия, деканат, отдел кадров, библиотеки, филиалы и представительства.

В-пятых, это работа с информацией о сотрудниках, абитуриентах, аспирантах и студентах (зачисление, перевод и отчисление, а так же наблюдение за успеваемостью) и ведение личных дел.

В-шестых, это ведение справочной информации об учете зданий и помещений, которые находятся в составе ВУЗА.

В-седьмых, организация удаленного доступа к данным и незамедлительное получение необходимой информации.

В-восьмых, это создание архива данных об образовательном учреждении и гарантированная возможность восстановления хранимой и по каким-то причинам утерянной информации.

Особенностью этих задач является то, что, с одной стороны, они являются глубоко взаимосвязанными, а с другой - они затрагивают интересы больших групп людей с различными, хотя и не противоположными, интересами. Надо заметить, что из списка решаемых задач, центральное место занимает управление учебными планами. Качественные учебные планы значительно облегчают выполнение всех основных задач управления учебным процессом. Вместе с тем нельзя не отметить, что учебный план обладает весьма сложной структурой. В стандартах третьего поколения ситуация дополнительно усложняется в связи с введением компетентностного подхода.

Рассмотрим детально, с какими документами приходится работать и что необходимо учитывать при составлении учебного процесса.

Учебный процесс -- это система организации учебной деятельности, в основе которой лежат органическое единство и взаимосвязь преподавания и учения. Цель учебного процесса в вузе - подготовка современного специалиста определенной квалификации.

При создании учебного процесса в образовательных учреждениях ориентируются на следующие компоненты:

Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС).

Основные профессиональные образовательные программы (ОПОП).

Примерные основные общеобразовательные программы (ПООП).

ФГОС -- комплекс неотъемлемых требований к образованию определенного уровня, к профессии, специальности и направленности подготовки, утвержденных федеральным органом исполнительной власти, которая осуществляет различные функции в сфере образования. Главная задача ФГОС - обеспечение целостности образовательного пространства Российской Федерации.

ОПОП высшего образования (ВО) представляет собой комплекс документов, который разработан и утвержден высшим учебным учреждением. ОПОП учитывает потребности рынка труда и регион, где находится учебное заведение. ОПОП так же учитывает соответствующие отраслевые требования на основе ФГОС ВО по различным направлениям подготовки, а также рекомендации учебно-методического объединения ПООП ВО.

ОПОП ВО определяет цели, ожидаемые результаты, условия при которых протекает образовательный процесс, а так же позволяет определиться с оценкой качества подготовки студента по различным направлениям.

ОПОП ВО включает в себя следующие документы:

Рабочий учебный план.

Рабочие программы учебных курсов.

Программу учебной практики.

Программу производственной практики.

Календарный учебный график.

Методические материалы и др.

Все эти компоненты обеспечивают качество подготовки обучающихся и будущих выпускников ВУЗа.

Если говорит про ПООП ВО, то она занимает промежуточное место между ФГОС ВО и ОПОП ВО. Цель ПООП ВО - предложение вузам возможного варианта ОПОП ВО.

ПООП содержит в себе:

Список профилей.

Направления подготовки выпускника.

Требования к результатам освоения основной образовательной программы.

Результатами освоения ПООП ВО являются приобретенные выпускником компетенции, т.е. его способностью применять знания, умения и приобретенные навыки при решении задач связанных с его профессиональной деятельностью. Так же в ПООП прописываются, какими именно компетенциями должен обладать выпускник по направлению подготовки.

Современным методологическим инструментарием в формировании ФГОС ВО и реализующих их ОПОП ВО является компетентностный подход. Язык компетенций позволяет решить большинство задач связанных с образованием и сделать системы высшего профессионального образования прозрачными, сравнимыми и сопоставимыми. Компетенция включает в себя следующие понятия:

Знание.

Способность применять полученные знания.

Способность применять приобретенные навыки.

Компетенции формируются и закрепляются в процессе обучения. Результатом компетентностного подхода является:

сформулированный набор компетенций, которыми должен обладать выпускник;

к выполнению каких функций выпускник должен быть подготовлен;

степень готовности выпускника к выполнению конкретных функций.

В настоящее время в высшем образовании выделяют следующие компетенции:

Общекультурные (ОК) или универсальные (УК) компетенции.

Общепрофессиональные компетенции (ОПК).

Сгруппированные по видам профессиональной деятельности профессиональные компетенции (ПК).

Профессионально-специализированные компетенции (ПСК).

Идентификация всех компетенций в основном осуществляется путем анкетирования работодателей, академического сообщества и выпускников с целью адаптации образовательных программ к требованиям рынка.

Учитывая все это, кафедра выполняет следующие операции:

Составление учебного плана.

Распределение нормы нагрузки.

Составление расписания занятий за семестр.

Составление рабочей программы учебной дисциплины (РПД).

РПД является обязательной составной частью ООП. РПД направлена на подготовку определенного специалиста и представляет собой базовый учебно-методический документ. РПД разрабатывается для каждой дисциплины учебного плана, которые существуют в университете.

Все вышеперечисленные документы являются основной учебного процесса, составлению которого уделяется огромное значение, ведь он напрямую влияет на уровень подготовки будущих специалистов. Учет всех этих компонентов необходим при автоматизации в сфере образования.

1.2 Анализ аналогов

В настоящее время рынок систем автоматизации образовательных учреждений достаточно насыщен и на нем представлены специализированные решения для учебных заведений, которые изначально разрабатывались с учетом российских законов об образовании, специфики процессов образования. Ниже представлены системы автоматизации деятельности учебных заведений:

Информационная система «Планы».

«Магеллан».

«ИРТех».

Продукты ООО «Электронная школа».

LMS «Школа».

«КМ-Школа».

Программы ООО "Хронобус".

АИС «Интеграл».

Автоматизированная Система Управления «Спрут».

Система комплексной автоматизации учебного процесса «GS-Ведомости».

«Softlogic.Eureka».

Решение "ВУЗ-Документооборот".

«Аксиома».

«Галактика Управление вузом».

«Naumen University» - система управления учебным процессом.

Информационная система «Orgflow-ВУЗ».

«Комкон:ВУЗ».

Комплекс «Ковчег».

«Система учета абитуриентов» и «Система учета студентов» «Тауруна».

«Университетская информационная система» «Softmotions».

«Управление образовательным учреждением» «Infosuite».

Рассмотрим более подробно некоторые системы из вышеприведенного списка, а также, какой функционал они предлагают.

Структура системы «GS-Ведомости» состоит из отдельных модулей, т.е функции системы «GS-Ведомости» распределены между отдельными частями системы. Но надо заметить, что при этом вся информация, сопровождающая процессы внутри учебного заведения, находится в единой базе данных. Учебное заведение может выбирать различный состав модулей.

Система «GS-Ведомости» позволяет:

Сократить время и повысить эффективность планирования и управления деятельностью учебного учреждения.

Обеспечить удобный доступ к документам, которые необходимы для функционирования учебного заведения. К таким документам относятся учебным план, расписание занятий, и др.

Получить необходимую информацию о студенте и проследить за его успеваемостью

Вести систему электронного документооборота между структурами образовательного учреждения, тем самым уменьшить временные издержки на согласование различных документов;

Получать заинтересованным лицам доступ к информации об учебном процессе с помощью web-технологий: расписания занятий, экзаменов, зачетов и др.

Обеспечить связь между лицами вовлеченных в учебный процесс с помощью web-технологий в режиме on-line.

В состав «GS-Ведомости» входят следующие модули:

«Абитуриент»

«Контингент учащихся»

«Кадровый учёт»

«Учебные планы» - позволяет создавать и редактировать учебные планы специальностей. Формировать и редактировать на основе учебного плана учебные графики

«Кафедра»

«Конструктор расписаний»

«Тестирование учащихся»

«Управление контрагентами»

«Документооборот»

«Директ» - обеспечивает контроль рабочего времени сотрудников, позволяет планировать деятельность учебного заведения

«Хранилище документов»

«Библиотека»

«Общежитие»

«Администратор» - позволяет управлять базой данных системы на уровне администратора, назначать права доступа пользователей системы к отдельным информационным блокам, настраивать документооборот в программе

Импорт / экспорт - позволяет загружать в систему данные из файлов MS Excel, а также со сканера, выгружать данные из БД в файлы MS Excel, XML, а также файлы произвольного формата.

Для создания отчетов применяется мощный и в то же время простой для разработки инструмент «FastReport».

В качестве следующего аналога автоматизированных систем возьмем решение «Галактика Управление Вузом». Система так же состоит из модулей, как и система «GS-Ведомости». Благодаря модульной структуре, при настройке может быть выбран нужный функционал системы. «Галактика Управление Вузом» позволяет решать многочисленные задачи, которые связанны с образовательной, научной и другой деятельностью вуза.

Из множества существующих модулей, рассмотрим наиболее важный и отличающий данный аналог от других систем модуль. Модуль "Учебный процесс" предназначен для планирования и автоматизации учебного процесса вуза и позволяет осуществлять:

Работу с набором регламентирующих образовательный процесс стандартов второго (ГОС ВПО) и третьего поколения (ФГОС ВПО).

Формировать учебные планы в соответствии с образовательными стандартами. В модуле формируются планы для подготовки специалистов, бакалавров, магистров по всем формам обучения. Возможно формирование графиков учебного. В системе предусмотрен механизм сверки составленных планов различным нормативным требованиям.

Выполнять расчет нагрузки кафедр и распределять ее по профессорско-преподавательскому составу. Может выполняться корректировка нагрузки в соответствии с внесенными изменениями в учебные планы.

Планировать штат сотрудников кафедр.

Формировать расписание занятий с учетом графика учебного процесса, нагрузки профессорско-преподавательского состава, наличия, вместимости и оснащенности учебных помещений.

Рассмотрим информационную систему «Планы ВПО». Данная система также решает комплекс задач, связанных с организацией учебного процесса для различных уровней образования и форм обучения. Программный комплекс «Планы ВПО» предназначен для создания, хранения и обработки учебных планов специальностей. На рисунке 1.1 представлен интерфейс системы «Планы ВПО» при составлении учебных планов.

Рис. 1.1 -- Создание, хранение и обработка учебных планов специальностей

Использование системы «Планы ВПО» позволяет полностью автоматизировать процесс создания учебных планов специальностей. Программный комплекс «Планы ВПО» содержит механизм проверки корректности составления учебного плана. Если измененный учебный план по каким-либо параметрам расходится с государственным стандартом специальности, то программа выдает сообщение об ошибке. Таким образом, программа позволяет контролировать изменения, внесенные в учебные планы.

Используемые в программном комплексе «Планы ВПО» средства делают его простым в изучении и в работе, а встроенный механизм анализа корректности составления учебного плана полностью исключает наличие ошибок, которые могут привести к нарушениям учебного процесса. Кроме того, программа не допускает расхождений составленного учебного плана с государственным стандартом специальности. «Планы ВПО» также позволяет автоматизировать разработку РПД, являющихся неотъемлемыми компонентами учебно-методических комплексов дисциплин.

Данная программа позволяет производить следующие операции:

создавать учебные планы, которые полностью соответствуют государственным стандартам;

проводить анализ созданных учебных планов специальностей;

формировать печатные формы статистических и аналитических отчетов.

Проводить проверку соответствия содержимого Рабочего учебного плана нормативным документам;

Проводить проверку преемственности и согласованности по родственным специальностям;

Проводить проверку корректности данных и орфографии в названиях дисциплин;

Производить экспорт и импорт данных с использованием открытого XML формата;

создавать РПД на базе учебного плана любой формы обучения, предоставляя удобный интерфейс для заполнения содержательной части рабочей программы;

автоматически переносить данные из учебных планов и других РПД;

Качественный результат достигается перекрестным контролем всеми заинтересованными сторонами: кафедрами, деканатами, учебным управлением.

В качестве следующего аналога возьмем продукт под названием «ГОС-Мастер». Он не вошел вышерасположенный список систем автоматизации деятельности учебных заведений, так как предназначен для поддержки оперативного принятия управленческих решений в органах государственной власти. Будем рассматривать систему «ГОС-Мастер» в качестве технологического аналога. Главной особенностью и главной причиной, по которой система «ГОС-Мастер» была взята в качестве аналога, является возможность системы работать с классификаторами разных объектов и упорядочить элементы по многоуровнему классификатору и связывать их.

«ГОС-Мастер» является развитым инструментом, который позволяет описать не только структуру органа власти в виде иерархически упорядоченной системы функций и организационных звеньев, а также создавать отношения между этими компонентами.

В основе программного средства «ГОС-Мастер» лежат два основных инструмента:

Классификаторы.

Проекции.

Классификаторы позволяют описать поэлементный состав понятий, их атрибуты и иерархически упорядочить входящие в них элементы. На рисунке 1.2 приведен пример классификатора.



Рис. 1.2 - Пример классификатора

Проекции устанавливают связи между понятиями, зафиксированными в классификаторах. На рисунке 1.3 представлены три способа установления связей между элементами классификаторов с помощью проекций.

Рис. 1.3 - Схема формирования связей между классификаторами в проекции

В данной системе могут использоваться как простые, так и составные проекции. Простые проекции могут быть двух и трехместными. Связи двухместных проекций соединяют попарно элементы двух классификаторов. Связям трехместных проекций помимо элементов двух соединяемых классификаторов ставится в соответствие третий элемент, принадлежащий классификатору связи.

На рисунке 1.4 представлен пример установления связи между классификаторами.

Рис. 1.4 - Пример связи классификаторов «Государственные функции»

Имеющиеся средства автоматизации позволяют обычно лишь выполнять функции по расчёту нагрузки и балансированию её между периодами обучения, программами дисциплин и преподавателями. Рассмотренные аналоги обладают многими технологическими механизмами для автоматизации учебного и других процессов, которые необходимо учитывать при разработке собственной системы. Но приведенные системы не решают проблемы взаимосвязи сферы труда и сферы образования. А именно связь образования и работодателей порождает многочисленные споры и проблемы при формировании учебного процесса.

1.3 Анализ автоматизируемых при разработке учебных планов функций

Для предъявления требований к функционалу нашей системы рассмотрим алгоритм и некоторую последовательность действий при составлении основных профессиональных образовательных программ высшего образования с учетом профессиональных стандартов. Для этого необходимо провезти анализ трудовых функций и уточнить задачи профессиональной деятельности, к решению которых готовится выпускник. Для этого необходимо:

проанализировать перечень трудовых функций, отобранных для разработки конкретной образовательной программы;

выбрать наиболее значимые трудовые функции;

при необходимости на основе выбранных трудовых функций составить обобщенный перечень задач профессиональной деятельности выпускника образовательной программы высшего образования и сопоставить его с ФГОС.

Вышеперечисленные операции можно изобразить в виде таблицы (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Сопоставление профессиональных задач ФГОС и трудовых функций ПС

Требования ФГОС ВО	Требования ПС
Профессиональные задачи	Обобщенные трудовые функции (ОТФ), трудовые функции (ТФ)

Для нашей системы также необходимо формирование перечня компетенций, вносимых в ОПОП дополнительно к компетенциям ФГОС ВО. При использовании ПС для формирования расширенного перечня профессиональных компетенций образовательной программы необходимо:

проанализировать описание трудовых функций, которые содержит профессиональный стандарт;

проанализировать описание характеристик обобщенных трудовых функций всех ПС, используемых для разработки образовательных программ;

отобрать наиболее значимые для конкретного проекта образовательной программы трудовые функции;

проанализировать сформулированные в ПС квалификационные требования к выбранным трудовым функциям;

составить на основе отобранных единиц профессионального стандарта и квалификационных требований к ним перечень профессиональных компетенций.

Необходимо учитывать, что предлагаемые работодателем описания трудовых функций могут носить несколько иной характер, чем формулировки профессиональных компетенций, формируемых в период обучения, в связи с тем, что трудовые функции предполагают наличие практического опыта, которого нет у обучающихся и который может быть сформирован у выпускников только в объеме трудоемкости практической подготовки, предусмотренной ФГОС.

Так же оформим эти действия в виде таблицы (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Сопоставление профессиональных компетенций ФГОС и трудовых функций ПС

Требования ФГОС ВО	Требования ПС
Профессиональные компетенции по каждому ВД	Трудовые функции по каждой ОТФ и квалификационные требования к ним, сформулированные в ПС

Надо заметить, что ВУЗ может изменять и расширять компетенции в соответствии с идеологией последнего поколения федеральных государственных образовательных стандартов. Также нельзя забывать, что при учете требований работодателей к профессиональным квалификациям будущих работников возникает ряд проблем. В первую очередь к ним относятся понятийно-терминологические расхождения сферы труда и сферы образования. Это происходит во многом из-за того, что документы, регулирующие развитие сфер труда и образования, разрабатываются разными ведомствами. В сфере труда и в сфере образования часто применяются термины, имеющие разную смысловую нагрузку, однако, несмотря на различия в определениях, имеются сопоставимые термины:

«вид трудовой деятельности» из профессиональных стандартов и «основной вид профессиональной деятельности» из федеральных государственных образовательных стандартов;

«трудовая функция» из профессиональных стандартов и «профессиональная компетенция», «профессиональная задача» из федеральных государственных образовательных стандартов;

Функция учета взаимосвязи трудовой деятельности, трудовых функций, профессиональных компетенций, профессиональных задач в интерпретации различных стандартов необходима и представляет интерес для всех вовлеченных в этот процесс сторон. Например, в основной профессиональной образовательной программе высшего образования и учебном плане прослеживается связь между дисциплинами и набором компетенций. В свою очередь, в рабочей программе учебной дисциплины существует связь между компетенцией и основными темами дисциплины. С другой стороны, должны учитываться требования профессиональных стандартов. В них представлены трудовые функции по различным профессиям, трудовые действия, знания и умения, которыми должен владеть сотрудник. Нечто похожее существует и в ФГОС. Это профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности, которые должен решать студент.

Таким образом, для решения поставленных задач необходима интерактивная автоматизированная система, которая позволит пользователю выполнять следующие действия:

работать с файлами профессиональных стандартов и федеральных государственных образовательных стандартов в различных форматах (таких как doc, pdf и др.);

структурировать необходимую для построения основной профессиональной образовательной программы и рабочей программы учебной дисциплины информацию, полученную из файлов профессиональных стандартов и федеральных государственных образовательных стандартов;

формировать в ручном и автоматическом режиме хранилище данных по развёрнутым до уровня учебной тематики компетенциям;

формировать и вести словарь синонимов основных понятий стандартов и документов более локального уровня;

формировать структурные элементы текста и таблиц в профессиональной образовательной программе и рабочей программе учебной дисциплины;

сравнивать рабочие программы различных учебных дисциплин на совпадение или отсутствие отдельных тем и деталей компетенций;

производить всевозможные выборки данных;

генерировать разнообразные отчёты.

На основании приведенных возможностей системы, выделим основные задачи, которые будут решаться в рамках ВКР. Но для начала составим диаграмму вариантов использования (use-case) для разрабатываемой системы. Диаграмма вариантов использования является исходным концептуальным представлением системы в процессе ее проектирования и разработки.

Разработка диаграммы вариантов использования преследует цели:

Определить общие границы моделируемой предметной области;

Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;

Разработать исходную концептуальную модель системы для ее детализации в форме логических и физических моделей.

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью так называемых вариантов использования. При этом актером (actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Вариант использования (use case) служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. Use case диаграмма разрабатываемой системы приведена на рисунке 1.5.

Рис. 1.5 Упрощенная Use case диаграмма

На представленной use case диаграмме в качестве актера был выделен пользователь, которым может быть любой сотрудник кафедры, участвующий в формировании учебного процесса, а так же варианты использования системы.

Учитывая варианты использования, приведенные на диаграмме, выделим возможности, необходимые для работы системы:

Ведение справочников кафедр, специальностей, видов связанных профессий и пр.

Ведение справочников профессиональных компетенций, профессионального стандарта.

Составление классификатора, связывающего (обобщенные) профессиональные задачи с профессиональными компетенциями и профессиональными задачами.

Фильтрация данных классификатора.

Составление отчетов по классификатору.

2. Разработка

2.1 Определение целевого сегмента пользователей

Подобные информационные системы в первую очередь рассчитаны на лица, которые вовлечены в сферу образования. К ним относятся заведующие кафедрами, преподаватели, методисты и другие сотрудники, которые участвуют в формирование учебного процесса в ВУЗе. Их функция состоит в формировании учебных курсов, своевременное их обновление и корректировка, слежение за обновлением документов ФГОС и ПС и их сопоставление.

Именно поэтому, для сферы образования программа предоставляет возможность:

Во-первых, проследить за компетенциями и профессиональными задачами, которые требует образовательный стандарт.

Во-вторых, разобраться, для каких видов деятельности и функций предназначены компетенции и профессиональные задачи.

В-третьих, сопоставить компетенции и профессиональные задачи со знаниями, умениями и навыкам из ПС.

В-четвертых, экономить трудозатраты и время при подготовке и модернизации учебных курсов, дисциплин.

В-пятых, создать оптимальное соотношение потребности в наборе и уровне компетенций, диктуемой рынком труда, и материала, преподаваемого студентам.

Данный программный продукт подходит для различных кафедр как технических, так и гуманитарных. С другой стороны, помимо высшего, программа подходит и для дошкольного, начального общего, основного общего, среднего общего и среднего профессионального образования.

Так же к пользователям программного продукта можно отнести представителей сферы труда, т.е. лиц ответственных за кадровый состав предприятия или производства. На основании созданных связей между компетенциями, профессиональными задачами и трудовыми функциями, при помощи данного программного продукта, можно заранее выяснить уровень подготовки выпускника определенного ВУЗа, какие функции и какие задачи он может решать. Для работодателей это очень актуально, так в последнее время выпускается все больше и больше профессиональных стандартов. Программный продукт позволяет работодателям обратиться к Вузу с перечнем обобщенных трудовых функций, трудовых функций, трудовых действий, необходимых умений и необходимых знаний, которые входят в каждую трудовую функцию, и выяснить каким образом ВУЗ их реализуют. Т.е опять происходит сопоставление видов деятельности и трудовых функций, которые должны быть реализованы, с компетенциями и трудовыми задачами, которые подкреплены в образовательном стандарте. Те же самые проблемы относятся и к очередному повышению квалификаций сотрудников.

Пользователи, для работы с программным продуктом, могут обладать минимальными познаниями в сфере ИТ технологий. Именно поэтому разработанный программный продукт имеет дружественный, простой и эстетически привлекательный интерфейс. Интерфейс программного продукта не должен отвлекать внимание пользователя от задач, выполняемых им.

2.2 Разработка структуры базы данных

Для начала построим концептуальную модель базы данных. Цель построения концептуальной модели (КМ) для предметной области - это разработка высокоуровневой модели предметной области в виде совокупности взаимосвязанных сущностей, атрибутов и связей. Необходимо, чтобы концептуальная модель адекватно отображала реалии той предметной области, для которой она разрабатывается. Первым этапом построения концептуальной модели является построение локальных концептуальных моделей для каждой задачи в отдельности.

В качестве основы деления на части будем использовать перечень функций, который уже определен, т.е для каждой функции (задачи) создается своя собственная локальная КМ. Затем эти локальные КМ объединяются в общую (глобальную) модель. Для идентификации задач программного продукта используем идентификатор КМ и порядковый номер задачи. В качестве задач будем брать необходимые возможности для работы системы.

КМ1 - Ведение справочников кафедр, специальностей, видов связанных профессий и пр.

КМ2 - Ведение справочников профессиональных компетенций, профессионального стандарта.

КМ3 - Составление классификатора, связывающего (обобщенные) профессиональные задачи с профессиональными компетенциями и профессиональными задачами.

КМ4 - Фильтрация данных классификатора.

КМ5 - Составление отчетов по классификатору.

Ниже приведены локальные концептуальные модели для рассматриваемых задач.

КМ1 для задачи 1 изображена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 - Локальная концептуальная модель для задачи 1

КМ2 - КМ5 и общая (глобальная) концептуальная модель

Описание сущностей концептуальной модели приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Описание сущностей

№ п/п	Имя сущности	Описание	Особенности использования	Номера задач, в которых используются сущности
1	Кафедра	Названия существующих кафедр	Учёт кафедр - справочник	1
2	Специальность	Специальности, которые существуют на кафедре	Учёт специальностей - справочник	1
3	Профессия	Профессии, к которым готовит кафедра	Учёт профессий - справочник	1,2,3,4,5
4	Виды профессиональной деятельности	Названия видов профессиональной деятельности	Выбор между двумя видами профессиональной деятельности: прикладной и академической. Справочник создается единожды на стадии внедрения	1,2,3,4,5
5	Обобщенная трудовая функция	Наименование функций прессующих определенной профессиональной деятельности	Учет обобщенных трудовых функций взятых определенном образом из профессионального стандарта. Справочник.	1,2,3,4,5
6	Трудовая функция	Наименования функций прессующих обобщенной трудовой деятельности определенного профессионального стандарта	Содержит список, который более подробно описывает каждую обобщенную трудовою функцию. Справочник.	2,3,4,5
7	Типы уточнений к трудовым функциям	Наименования существующих типов по каждой трудовой	Учёт информации о типах таких, как: трудовые действия, необходимые умения, необходимые знания. Свойства которыми должен владеть сотрудник Выбор только между этими тремя понятиями.	2,5
8	Уточнения к трудовой функции	Список описаний каждого типа	Позволяет дать определение и описать каждый тип свойств взятого из профессионального стандарта	2,5
9	Профкомпетенция	Наименование профессиональной компетенции	Набор профессиональных компетенций, которыми должен владеть выпускник. Берутся каким либо образом из ФГОС.	2,3,4,5
10	Профзадача	Наименование профессиональных задач	Набор профессиональных задач, которые должен решать выпускник. Берутся каким либо образом из ФГОС.	2,3,4,5
11	Профкомпетенция_(Обобщенная) трудовая функция	Содержит id связи между профессиональной компетенцией и (Обобщенной) трудовой функцией	Связь между компонентами создается с помощью классификатора и заносится в БД. Связь происходить между id компонентов. Связь так же нужна для составление отчетов по классификатору.	3,4,5
12	Профзадача (Обобщенная трудовая функция	Содержит id связи между профессиональной задачей и (Обобщенной) трудовой функцией	Связь между компонентами создается с помощью классификатора и заносится в БД. Связь происходить между id компонентов. Связь так же нужна для составление отчетов по классификатору.	3,4,5

Атрибуты сущностей концептуальной модели описаны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Описание атрибутов сущностей

№	Имя сущности	Имя атрибута	Описание	Тип данных, длина	Значение по ум.	NULL
1	Кафедра	Id Кафедры	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
2		Название	Название кафедры	Символьный 100	Нет	Нет
3		Короткое название	Сокращенное название кафедры	Символьный 10	NULL	Да
4	Специальность	Id специальности	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
5		Название	Название специальности	Символьный 100	Нет	Нет
6		Короткое название	Сокращенное название специальности	Символьный 10	NULL	Да
7		Id кафедры	К какой кафедре относится	Целочисленное значение	Нет	Нет
8	Профессия	Id профессии	Уникальный идентификатор профессии	Целочисленное значение	Нет	Нет
9		Название	Название Профессии	Символьный 100	Нет	Нет
10		Id специальности	Id специальности к которой относится профессия	Целочисленное значение	Нет	Нет
11		Id профессионального вида деятельности	Id вида профессиональной деятельности, к которой относится профессия(1- академический,2- прикладной)	Целочисленное значение	Нет	Нет
12	Виды профессиональной деятельности	Id вида профессиональной деятельности	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
13		Название	Название вида профессиональной деятельности	Символьный, 30	Нет	Нет
14	Обобщенная трудовая функция (ОТФ)	Id ОТФ	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
15		Название ОТФ	Название ОТФ	Символьный, 300	Нет	Нет
16		Id профессии	К какой профессии относится ОТФ	Целочисленное значение	Нет	Нет
17	Трудовая функция (ТФ)	Id ТФ	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет

Для описанных выше атрибутов определим домены (таблица 2.3).

Таблица 2.3 - Описание доменов

№ п/п	Имя домена	Характеристики домена	Примеры допустимых значений
1	Id Кафедры	Целое число	1
2	Название	Строка длиною в 100 символов	Автоматики и вычислительной техники
3	Короткое название	Строка длиною в 10 символов	АВТ
4	Id специальности	Целое число	2
5	Название	Строка длиною в 100 символов	Управление и информатика в технических системах
6	Короткое название	Строка длиною в 10 символов	ЭМ
7	Id профессии	Целое число	3
8	Название	Строка длиною в 100 символов	Программист
9	Id профессионального вида деятельности	Целое число	4
10	Название	Строка длиною в 30 символов	Прикладной
11	Id ОТФ	Целое число	5
12	Название ОТФ	Строка длиною в 300 символов	Разработка и отладка программного кода
13	Id ТФ	Целое число	6
14	Название ТФ	Строка длиною в 300 символов	Формализация и алгоритмизация поставленных задач
15	Id типа ТФ	Целое число	7
16	Название типа	Строка длиною в 30 символов	Трудовые действия
17	Id уточнения к ТФ	Целое число	8
18	Название	Строка длиною в 300 символов	Использовать программные продукты для графического отображения алгоритмов
19	Id Профкомпетенции	Целое число	9
20	Название	Строка длиною в 300 символов	способностью понимать и применять в исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат (ПК-3);
21	Id (ПЗ)	Целое число	10
22	Название	Строка длиною в 200 символов	исследование автоматизированных систем и средств обработки информации, средств администрирования и методов управления безопасностью компьютерных сетей;
23	Общее Id ПК и ТФ	Числовое значение	11

Описание ключей сущностей концептуальной модели приведено в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Описание ключей

№ п/п	Имя сущности	Первичный ключ
1	Кафедры	Id Кафедры
2	Специальность	Id специальности
3	Профессия	Id профессии
4	Виды профессиональной деятельности	Id вида профессиональной деятельности
5	Обобщенная трудовая функция (ОТФ)	Id ОТФ
6	Трудовая функция (ТФ)	Id ТФ
7	Типы уточнений к трудовым функциям	Id типа ТФ
8	Уточнения к трудовой функции	Id уточнения к ТФ
9	Профкомпетенция (ПК)	Id Профкомпетенции
10	Профзадача (ПЗ)	Id (ПЗ)
11	Профкомпетенция_(Обобщенная) трудовая функция	Общее Id ПК и ТФ
12	Профзадача_(Обобщенная) трудовая функция	Общее Id ПК и ТФ

В таблице 2.5 описаны связи между сущностями.

Таблица 2.5 - Описание связей

№ п/п	Тип сущности	Тип связи	Тип сущности	Отношение
1	Кафедра	Разбит на	Специальность	1:N
2	Специальность	Разделяется на	Профессия	1:N
3	Профессия	Требования	Обобщенная трудовая функция	1:N
4	Профессия	Разделяется по	Виды профессиональной деятельности	1:N
5	Обобщенная трудовая функция	Уточняется	Трудовая функция	1:N
6	Трудовая функция	Уточняется	Уточнения к трудовой функции	1:N
7	Уточнения к трудовой функции	Подразделяются	Типы уточнений к трудовым функциям	1:N
8	Виды профессиональной деятельности	Требования	Профзадача	1:N
9	Виды профессиональной деятельности	Требования	Профкомпетенция	1:N
10	Профзадача	Входит	Профзадача_(Обобщенная) трудовая функция	1:N
11	Профкомпетенция	Входит	Профкомпетенция_(Обобщенная) трудовая функция	1:N

Чтобы не загромождать схему, были описаны только основные компоненты структуры БД.

Для того, чтобы ЛМ БД находилась в первой нормальной форме, необходимо, чтобы все атрибуты отношений ЛМ были единичными или атомарными. В полученной логической модели все отношения являются атомарными, т.о. логическая модель находится в первой нормальной форме.

Для того, чтобы отношения ЛМ БД находились во второй нормальной форме, они должны находится в первой нормальной форме и необходимо, чтобы все атрибуты любого отношения ЛМ БД были полностью зависимы от ключа отношения. В представленной логической модели атрибуты отношений полностью зависят от своих ключей. Следовательно, все отношения логической модели находятся во второй нормальной форме.

Для того, чтобы отношения ЛМ БД находились в третьей нормальной форме, необходимо, чтобы для отношений ЛМ выполнялись условие нахождения во второй нормальной форме, а также во всех отношениях между атрибутами любого отношения ЛМ отсутствовали транзитивные связи. В отношениях представленной ЛМ БД отсутствуют транзитивные связи, поэтому можно сказать, что отношения находятся в третьей нормальной форме. Представленная модель ЛМ БД находится в третьей нормальной форме.

Описания отношений логической модели базы данных представлены в таблицах 2.6 - 2.17.

Таблица 2.6 - Описание отношения «Кафедры»

№	Имя атрибута	Тип атрибута	Описание	Тип данных, длина	Допустимость NULL	Производный
1	ID	Перв. ключ	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
2	Наименование	Простой	Название кафедры	Символьный, 100	Нет	Нет
3	Сокращенное наименование	Простой	Сокращенное название кафедры	Символьный, 10	NULL	Да

Таблица 2.7 - Описание отношения «Специальности»

№	Имя атрибута	Тип атрибута	Описание	Тип данных, длина	Допустимость NULL	Производный
1	ID	Перв. Ключ	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
2	Наименование	Простой	Название специальности	Символьный, 100	Нет	Нет
3	Сокращенное наименование	Простой	Сокращенное название специальности	Символьный, 10	NULL	Да
4	ID кафедры	Внешний ключ	К какой кафедре относится	Целочисленное значение	Нет	Нет

Таблица 2.8 - Описание отношения «Профессии»

№	Имя атрибута	Тип атрибута	Описание	Тип данных, длина	Допустимость NULL	Производный
1	ID	Перв. ключ	Уникальный идентификатор профессии	Целочисленное значение	Нет	Нет
2	Наименование	Простой	Название Профессии	Символьный, 100	Нет	Нет
3	ID Специальности	Внешний ключ	Id специальности к которой относится профессия	Целочисленное значение	Нет	Нет
4	ID Вида профессиональной деятельности	Внешний ключ	Id вида профессиональной деятельности, к которой относится профессия (1- академический,2- прикладной)	Целочисленное значение	Нет	Нет

Таблица 2.9 - Описание отношения «Профессиональные компетенции»

№	Имя атрибута	Тип атрибута	Описание	Тип данных, длина	Допустимость NULL	Производный
1	Id	Перв. ключ	Уникальный идентификатор	Целочисленное значение	Нет	Нет
2	Наименование	Простой	Наименование ПК	Символьный, 300	Нет	Нет
3	ID Вида профессиональной деятельности	Внешний ключ	К какому типу относится ПК	Целочисленное значение	Нет	Нет
4	ID специальности	Внешний ключ	К какой специальности относится ПК	Целочисленное значение	Нет	Нет

Для проектирования физической структуры базы данных необходимо выбрать формат хранения информации в базе данных и представить все отношения в виде набора файлов базы данных.

В СУБД Microsoft SQL server 2008 будут использованы типы данных, представленные в таблице.

Таблица 2.10 - Описание типов данных

Тип	Описание значения
int	Целое число в диапазоне: -2147483648…2147483647
nvarchar	Строковые данные переменной длины в Юникоде. Длина строки может иметь значение от 1 до 4000. Максимальный размер при хранении составляет 2 ГБ. Размер хранилища в байтах вдвое больше числа введенных символов + 2 байта.
bit	Целочисленный тип данных, который может принимать значения 1, 0 или NULL.

2.3 Разработка структуры отчетных документов

Генерируемые в интерактивном режиме связи между структурными и смысловыми компонентами предметной области необходимы в первую очередь для последующей работы с этой информацией и получения отчетов, позволяющих составлять ОПОП и РПД.

Формирование и вывод отчетов из базы данных - это важный и завершающий этап работы программного продукта. Отчет выводит данные из таблиц в виде выходного печатного документа или в виде экранной формы. Перед началом конструирования отчета можно провести подготовительную работу, в результате которой нужно определить требуемый макет отчета. В процессе конструирования определяется состав и содержание разделов отчета, а также размещение в нем выводимых значений из полей таблиц базы данных.

Для конструирования различных документов в приложении будем использовать мощную библиотеку компонентов для создания отчётов любой сложности, построенный на базе генератора отчётов FastReport, как в приведенном выше аналоге GS-Ведомости.

Рассмотрим непосредственно те компоненты, которые использовались при разработке системы.

TfrReport - основной компонент, генератор отчета. В design-time двойной щелчок на компоненте открывает дизайнер, где можно составить необходимый документ по определенной форме и сохранить его в файл с расширением fr3 для дальнейшего использования.

TfrDBDataSet - источник данных для отчета, ориентированный на данные из таблицы БД или запроса. Для этого у компонента имеется свойство DataSet, которое ссылается на данные таблицы или запроса.

TfrRTFExport, TfrPDFExport - компоненты для экспорта отчета в формат rtf или pdf.

После создания необходимых связей межу компонентами система позволяет составить следующие отчеты:

профессиональные задачи, сгруппированные по трудовым функциям;

трудовые функции, сгруппированные по профессиональным задачам;

профессиональные компетенции, сгруппированные по трудовым функциям;

трудовые функции, сгруппированные по профессиональным компетенциям.

Отчеты можно сразу вывести на печать или экспортировать в такие форматы как:

RTF.

Excel (OLE).

PDF.

2.4 Дизайн интерфейса

Обычно технология ведения автоматизированного учета предполагает выполнение подготовительного этапа по вводу нормативно-справочной информации. В нашем случае к ней относятся названия кафедр, направлений подготовки, видов профессиональной деятельности. Заполнение таких справочников предполагается при помощи ручного ввода, так как количество действий минимально. Эти данные необходимы для оформления различных документов и включения в них справочных сведений. Такие справочники используются для формирования списков возможных значений и для организации предоставления данных пользователю для аналитики и выявления связей между образовательными и профессиональными стандартами. Состав и структура справочников закладываются на начальном этапе конфигурирования системы. Пользователю необходимо научиться работать с существующими справочниками - добавлять в них новые элементы и удалять ненужные. Существуют и более сложные конструкции данных, где ввод информации утомителен и занимает много времени. К ним относятся:

справочник федеральных государственных образовательных стандартов;

справочник профессиональных стандартов.

Работа с этими данными требует выполнения процедур структурированного ввода текстов ФГОС и ПС соответственно. Надо заметить, что особенно сложна структура ПС. Вид представления информации в ПС следующий:

обобщенная трудовая функция;

набор трудовых функций входящих в обобщенную трудовую функцию;

трудовые действия, необходимые умения и необходимые знания, входящие в каждую трудовую функцию.

Структура знаний в рамках ОТФ существенно отличается от структуры ФГОС и основной профессиональной образовательной программы. Чтобы облегчить работу с такими структурами предоставления данных, необходима разработка и реализация механизмов получения информации из текстов ФГОС и профессиональных стандартов. Для пользователей это необходимо сделать максимально просто, чтобы работа была понятна на интуитивном уровне. Предлагается реализация с использованием системного буфера обмена, как при работе с обычным текстовым документом, и ввода скопированной информации в нашу систему.