DESIGN AUTOMATION SYSTEMS PLANNING AND ORGANIZATION OF EDUCATIONAL ACTIVITIES IN HIGH SCHOOL
Ботыгин И.А.
Доцент, Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ, ОРГАНИЗАЦИИ И ВЕДЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ВУЗЕ
Аннотация
В статье рассмотрено проектирование программного комплекса, обеспечивающего автоматизацию планирования и организации учебного процесса вуза с учетом современных тенденций интеграции российских высших учебных заведений в общеевропейское и мировое образовательное пространство.
Ключевые слова: информационная система, организация учебного процесса, индивидуальная траектория обучения.
Botygin I.A.
Associate Professor, National Research Tomsk Polytechnic University
DESIGN AUTOMATION SYSTEMS PLANNING AND ORGANIZATION OF EDUCATIONAL ACTIVITIES IN HIGH SCHOOL
Abstract
The article describes the software architecture of the complex, providing automation planning and organization the educational process of the university. Modern trends in the integration of Russian higher education institutions in the European and world educational space are taken into account in the functional structure of the complex.
Keywords: information system, the organization of the educational process, individual learning paths.
Гармонизация образовательных стандартов выдвигает перед всеми ведущими мировыми державами такие цели в области реформации высшего профессионального образования, как создание четких и единых квалификаций, переход на многоуровневую систему подготовки, введение системы кредитов, обеспечение академической мобильности студентов и преподавателей, международное сотрудничество в обеспечении качества высшего образования, образование в течение всей жизни и др. [1].
На сегодняшний день множество российских высших учебных заведений находятся в процессе перехода к вышеназванным принципам построения процесса обучения и организации работы вуза, но они сталкиваются с множеством проблем. В том числе, c одной из самых трудоемких – полностью управляемый студентом план обучения, который требует тесного взаимодействия студентов, преподавателей курсов, составителей расписания, деканата, учебного управления и других структур учебного заведения. Очевидно, что необходимо внедрение информационной системы, позволяющей управлять процессом обучения и контролировать его на всех этапах. Следует отметить, что подобные системы существуют, но в основном внедрены за рубежом, например TechAct University Management System или AccelUMS. Использование этих систем в российских учебных учреждениях невозможно, так как они не учитывают особенностей переходного состояния нашей системы образования и имеют жесткую привязку к зарубежным стандартам делопроизводства и организации образовательного процесса.
Разработанная система предоставляет различный набор операций в зависимости от роли вошедшего пользователя. Поддерживается служба ролей с разграничением доступа к функциям системы. Служба позволяет пользователю иметь несколько ролей (студент, преподаватель, администратор подразделения, гость), что необходимо для учебного заведения, так как зачастую один и тот же сотрудник исполняет несколько обязанностей из различных ролей. Каждая роль имеет свой веб-интерфейс для удобного доступа ко всем разрешенным функциям.
Интерфейс студента привязан к аккаунту студента. Студенту доступны следующие основные функции: редактирование и просмотр личных данных, запись на курсы, отслеживание соответствия индивидуального учебного плана обязательной образовательной программе и подсчет кредитов, просмотр индивидуального расписания, просмотр материалов по выбранным курсам, оценка курсов и преподавателей, просмотр текущей успеваемости и заданий, связь с преподавателем.
Интерфейс преподавателя также привязан к аккаунту преподавателя, который создается или при вступлении в должность, или при внедрении системы для уже работающих преподавателей. Получив доступ к своему аккаунту, преподаватель может добавить в систему свои курсы (или отметить себя преподавателем уже существующего в системе курса), добавить описание курса, рабочую программу, схему проведения занятий, учебно-методические материалы и др. Затем он должен определить ограничения для записи на курс. Такими ограничениями могут быть: максимальное количество слушателей, необходимый набор уже пройденных студентом предметов, институт, к которому должен относиться слушатель, и т.п. Кроме того, преподаватель может предъявить требования к аудиториям, в которых будут проходить занятия: наличие экрана с проектором, аудиосистемы, компьютеров для каждого студента, специального лабораторного оборудования, размещение аудитории в конкретном корпусе и т.п. Преподавателю доступны: редактирование и просмотр личных данных, создание курсов и открытие их для записи студентов, просмотр личного расписания, просмотр списка студентов на курсах, публикация материалов по своим курсам, публикация заданий для самостоятельного выполнения студентами, ведение текущего контроля успеваемости и посещения занятий, связь со студентами (как массовая рассылка, так и индивидуальная).
Администраторы подразделений авторизуются в системе с индивидуальным аккаунтом. Основная цель этих пользователей – ввод данных об аудиториях, преподавателях, студентах и т.д.
Также можно выделить отдельно роль и соответствующий интерфейс технического администратора системы. В нем реализуется различный функционал по контролю работоспособности всех уровней системы и её обслуживанию: проверка базы данных на ошибки, редактирование прав доступа, контроль различных технических характеристик (нагрузка системы, сообщения об ошибках) и т.д. Кроме того, технический администратор осуществляет запуск различных ресурсоемких процедур, таких, как составление общего расписания или подсчета статистики.
Гостевой интерфейс предназначен только для просмотра общедоступной информации. Одним из сценариев его применения является предоставление информации о студенте работодателю. Данный функционал присутствует во многих системах профессиональной сертификации. Работодатель может по коду, предоставленному выпускником этого учебного заведения, получить информацию о пройденных курсах, их содержании и успеваемости студента.
Первоначально создается профиль университета в хранилище данных и добавляются основные администраторы (ответственные за сопровождение системы в учебном заведении). В сетевой архитектуре системы выделено отдельное хранилище данных, которое обеспечивает оперативный доступ к данным. Это позволяет снизить нагрузку на основную БД и произвести кластеризацию данных по признаку их текущей полезности [2].
Следующим этапом является внесение в хранилище данных – аудиторий, студентов, преподавателей и т.д. Затем происходит публикация дисциплин, их описаний, материалов, требований преподавателей. После этого студенты выбирают дисциплины для изучения из списков доступных и составляют индивидуальный учебный план на ближайший семестр. С использованием собранных данных составляется индивидуальное расписание для каждого студента и преподавателя, удовлетворяющее всем поставленным строгим требованиям и максимально подходящее под все нестрогие. Алгоритмически модуль генерации расписания основан на комплексном использовании эволюционных вычислений и метода штрафов. Данная комбинация позволяет включать дополнительные условия в процесс генерации и уменьшить время генерации расписания по сравнению с использованием этих методов отдельно или при применении некоторых других методик [3]. Процедура составления расписания может проводиться несколько раз с параллельным изменением настроек или требований к расписанию, пока не будет получен оптимальный результат. В качестве объективного критерия оптимальности принимается минимальное отклонение от функции штрафов, задаваемой массивом требований к расписанию с различными значениями приоритета. Кроме того, возможна субъективная оценка отдельных срезов расписания и последующая его корректировка.
Представленная информационная система позиционируется для последующего внедрения в крупные высшие учебные заведения России, в частности, в Национальные исследовательские и Федеральные университеты.