22
Внедрение подобной системы не затрагивает большую часть общей системы
школы в целом, а также затрачиваемые ресурсы для внедрения минимальны и
позволяют осуществить автоматизацию в кратчайшие сроки.
Таким образом, обсудив и проанализировав предыдущие этапы, возможно
построение комплексного проекта, определение его целей, а также определенных
деталей реализации и архитектуры. В данном случае можно г
оворить о создании БД
и
сопутствующей структуры, которая позволяет хранить задания, результаты
учеников, а также формирующая отчетность по параметрам, заданными
преподавателями. Кроме того, существует система оценки и проверки, которая
осуществляет проверку всех возможных заданий и осуществляет передачу контроля
для проверки задания преподавателя и проставления баллов. Соответствующая
информация формируется в виде отчетов, направляемые преподавателю и
заместителю директора школы, осу
ществляющего кон
троль за учебным процессом.
Непосредственная реализация и внедрение проекта является конечным
пунктом стратегии автоматизации, которая реализует цели, поставленные в самом
начале и специфицированные анализом, предложенным ранее.
1.3.3. Выбор и обоснование способа приобретения ИС для автоматизации
задачи
Как было ранее сказано, для реализации данного проекта необходимы серьезные
изменения и улучшения существующих систем проверки знаний, функционала
которых недостаточно для более глубокого освоения материала. Соответственно,
вариант закупки уже готового решения не представляется возможным, тем более,
что большинство таких систем подразумевают изучение предмета по определенной
программе или ученику, что может отличаться от методики и концепции,
предлагаемой уж
е гото
вой системой.
Возможность покупки и доработки существующего материала может показаться
привлекательным вариантом, однако, для ее реализации необходимо возможность
добавления других вариантов заданий, что, скорее всего, будет крайне
затруднительно для большинства имеющихся систем и затраченный труд по
добавлению функционала абсолютно аналогичен с созданием собственного
варианта разработки.
23
Стоит отметить, что вариант разработки собственной системы разработки является
достаточно осуществимым и реализуемым проектом. Кроме того, подобный опыт
разработки является интересным и полезным с точки зрения развития внутренней
системы обучения, которая способна подстроиться под любую траекторию развития,
выбранную преподавателем. Возможная реализация системы по проверке знаний по
информатики может быть впоследствии экстраполирована на дру
гие предметы, а
вопросы поддержки и развития системы могу
т быть как и темами для проектов в 8
классах, так и возможной практикой для учащихся старших классов инженерного
профиля
11
. Так, ученики смогут получить практический опыт уже в школе, который
им может помочь и в дальнейшем обучении (больше практического понимания), так
и при устройстве на работу.
Соответственно, при выполнении данной работы была выбрана стратегия
разработки собственной системы “с нуля”, которая отвечала бы запросам по
подготовки к экзаменам, ЕГЭ и ОГЭ по информатике.
1.4. Обоснование проектных решений
1.4.1. Обоснование проектных решений по информационному
обеспечению
К информационному обеспечению разрабатываемой системы относятся такие вещи,
как входные и выходные документы. Входные документы представляют из себя
типовые задания, которые возможно использовать в качестве задач для учащихся и
при подготовке к сдаче экзаменов, а также ответы к ним. Также входными данными
являются списки учеников, подключенные к данной системе, а также преподаватели,
которые могу
т пров
ерять и выдавать новые задания. Кроме того, входной
информацией является информация, внесенная учениками во время выполнения
заданий.
Работа с входной информацией происходит посредством экранных форм, которые
содержат визуальную и системные части. Данные формы содержат различные
кнопки, созданные для реализации более удобного для пользователя интерфейса,
списки для выбора ответов, а также различные форм
ы для написания собственного
ответа.
11
Школа 1370, инженерный класс [Электронный ресурс] URL: https://sch1370sv.mskobr.ru/engineer-
class/inzhenernyj_klass_v_gbou_shkola_1370/
24
В качестве выходных данных системы можно перечислить формирование ведомости
с оценками за работы учащихся с разбалловкой по каждому тестовому заданию,
формирование статистики о выполнении тех или иных заданий отдельным классом
или всем потоком учеников, а также статистика по освоению той или иной темы у
разных учащихся. Все это выходные документы оформлены в виде та
блиц для
большего удоб
ства реципиентов и более легкого чтения. Кроме того, данная система
может формировать среднюю оценку за несколько тестов при необходимости.
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
Под программным обеспечением системы понимаются программы для реализации
идеи и нормального функционирования системы в целом. Основным элементом
автоматизированной системы контроля знаний является система управления базами
данных (СУБД), выбор которой необходимо обосновать.
В качестве используемой СУБД в данной работе будет использоваться СУБД
MySQL. Данная СУБД является открытой реляционной СУБД и является лидером
по использованию в качестве основной системы, ее достоинствами являются
прос
тота и гибкость
в использовании, а также существования огромной информации
по использованию СУБД. Кроме того, данная система позволяет упростить
структуру данных, облегчить общее хранение и выполнение работ, а также ее
достаточно легко комбинировать с использованием Excel и другими приложениями
MS Office, а также легко подключаться к Интернет
у, и, например, загр
ужать
результаты в электронный дневник учащегося.
Отдельно стоит отметить, что для работы с web у MySQL есть огромное количество
возможностей и встроенного функционала для работы. Так, благодаря
комбинированию языка программирования php и MySQL возможно осуществление
действий с любой информацией из интернета
Данная подсистема позволяет хранить огромные массивы данных, а также
обрабатыв
ать в любом уд
обном виде для пользователей. С ее помощью возможна
автоматизация хранения и контроля, ввода и вывода данных, составления сложных
отчетов.
MySQL обладает хорошей интеграцией с Windows, что позволяет использовать все
преимущества данной ОС в работе с СУБД. Поскольку данная СУБД находится в
открытом доступе, то существует огромное количество открытых мануалов и
25
инструкций по использованию данной системы, а также справочной информации,
что облегчает работу как и новичку, так и уже опытному пользователю.
Языком программирования для написания работы будет Python версии 3.6 как
наиболее распространенной. Данный язык является простым для использования и
активно набирает популярность в системной разработке. Преимуществами данного
языка являются ее простота и нативность, а также огромн
ое к
оличество библиотек
для работы со всеми сервисами, начиная от MySQL для внутренней разработки, и
заканчивая Django для разработки и создания web-интерфейса.
26
II. Проектная часть
2.1 Разработка проекта автоматизации
2.1.1 Этапы жизненного цикла проекта автоматизации
Под жизненным циклом информационной системы понимается прежде всего период
создания и применения информационной системы, которое начинается от
концепции и потребности в разработке подобной системы и заканчивая
непосредственной ее эксплуатации, а также ее вывода из использования.
Главным документом, регламентирующий процесс создания программного
обеспечения и его жизненный цикл, является международный стандарт ISO/IEC
12207.
Жизненный цикл состоит из п
роцессов, задачей
и действий, выполнение которых
обязательно при реализации подобной системы. Процессы делятся на некоторые
действия, а действия в свою очередь на задачи. И каждый элемент выполняется по
мере необходимости, без наличия заранее определенной последовательности
действий. При выполнении связи по входным данным оставляются неизменными.
По международному стандарту в структуру жизнен
ного цикла можно включить
следу
ющие этапы:
1. предпроектное исследование и анализ данных, включающий в себя:
a. сбор материалов для проектирования, при котором формулируют
требования при изучении объекта автоматизации, делаются
предварительные,
b. анализ материалов и создание структуры документации, с
обязательным технико-экономическим описанием и создание
технического задания для проектирования информационной
системы
2. проектирование:
a. предварительное проектирование:
i. выбор пр
оектны
х решений по аспектам разработки ИС,
ii. описание реальных компонент ИС,
iii. оформление и утверждение технического проекта (ТП)
b. детальное проектирование
27
i. выбор или разработка математических методов или
алгоритмов работы,
ii. корректировка структуры баз данных (БД),
iii. создание документации на доставку и установку
программных продуктов,
iv. выбор комплекса технических средств с документацией на ее
установку
c. разработка техно-рабочего проекта (ТРП) ИС,
d. разработка методологии реализации функций с помощью ИС и
описанием регламента действий аппарата уп
рав
ления.
3. разработка приложений, тестирование, написание документации
a. получение и установка технических и программных средств,
b. тестирование,
c. подготовка текстовых и учебных материалов,
4. внедрение:
a. ввод разработанного модуля,
b. обучение работников, для которых разрабатывался этот модуль,
c. сдача и подписание актов приемки-сдачи работ
5. эксплуатация и сопровождение:
a. повседневная экспл
уатация,
b. общее соп
ровождение всего проекта
В стандарте ISO/IEC 15288 “Информационная технология. Система инженерия.
Процессы жизненного цикла систем”, который является самым первым
международным стандартом, касающийся данного аспекта, рассматриваются с
различных точек зрения процессы жизненного цикла и методологические принципы
по проектированию систем. Данный стандарт обеспечивает необходимые основы
для моделирования и исполнения проце
ссов, которые составляют ЖЦ систем, а
также дают базис, относительно которого можно оценивать и
совершенствовать
модель, и охватить все детали, которые имеют отношение к системам, в том числе
все моменты, начиная от самого начала и до самого конца. Процессы, регулируемые
стандартом, могут использоваться, как и однократно, так и многократно, по
отн
ошени
ю ко всей системе или же к отдельным элементам, для массового или
28
личного производства. Кроме этого, существует возможность адаптации к условиям,
требуемые заказчиков в силу различных особенностей.
Для разрабатываемого проекта больше подходит стандарт ISO/IEC 12207. Этот
стандарт имеет набор процессов, действий и задач, охватывающий наиболее
широкий спектр возможных ситуаций при максимальной адаптируемости. Стандарт
содержит предельно мало описаний, направленных на проектирование БД, что дает
возможность развить ее в любой направленности.
В качестве жизненного цикла кажется раз
умн
ым выбрать каскадную модель
жизненного цикла, представляющая из себя последовательное выполнение этапов в
строго фиксированном порядке. Данная модель позволяет оценить качество на
каждом этапе, а также установить четкие сроки выполнения и реализации. Кроме
того, этот способ применим для небольших проектов, одним из которых является
разрабатываемый в данной раб
оте.
Поскол
ьку область применения нашей нововведения невелика, то в качестве
стратегии введения можно выбрать принцип пилотного проекта с предобучением
для учителей информатики, что является легко осуществимым (внедрение в
понедельник, а в выходные - обучение преподавателей). Таким образом, не будет
высокого риска при внедрении системы (учитывая, что информатика у ра
зных
классов в разные дни, что позволяет распределить тестирование системы “на бою”),
2.1.2 Ожидаемые риски на этапах жизненного цикла и их описание
Любая разработка программного обеспечения имеет определенные риски, связанные
с каждым этапом жизненного цикла, начиная от формирования целей и до
непосредственной реализации.
Управление рисками – это процесс обнаружения, контроля и максимальной
минимизации любых последствий от непредсказуемости.
Любой риск можно классифицировать с различной точки зрения:
собственный риск: риск отдельной операции независимо от контекста
самой опе
рации,
предельный (m
arginal) риск: оценка риска деятельности в целом или
при добавлении операции, который может быть отрицательным
29
При осуществлении процедур управления рисками именно предельный риск
представляет наибольший интерес, однако получение его технически более сложно,
чем получение собственного риска.
В разрабатываемом проекте риски могут быть совершенно различными в
зависимости от выполняемого этапа. Далее будут разобраны риски на каждом
подэтапе жизненного цикла.
На этапе предпроектного исследования основной риск состоит в пол
учении
недостаточного количества дан
ных, которые могут привести к неверным гипотезам,
и может существенно повлиять на весь дальнейший процесс реализации без учета
рисков на других этапах. В данном случае необходимо внимательно отнестись к
материалам, сбор которых осуществляется. Самым главным риском является
неправильная классификация на темы и дальнейшее неправильное определение
типов заданий, которые необходимо раз
работат
ь, В таком случае, не будет
достаточно материалов, что приведет к существенным изменением уже на стадии
эксплуатации, которые моно было бы избежать.
На этапе проектирования основным риском является недостаточное определение
свойств ИС, которые необходимо для корректного и полного выполнения
поставленной задачи вследствие недостаточного объема оптимизации, недостаток
которого может обернуться дальнейшими финансовыми рисками дл
я
необходимости в подд
ержании подобной системы в рабочем состоянии. На данный
момент данный риск можно избежать с помощью современных case-средств для
моделирования бизнес-процессов. Кроме того, одним из важных рисков является
неправильное определение функций ИС, а также стратегии оптимизации.
Неправильный выбор приобретения ИС может также привести к финансовым
поте
рям и операционным сложностям. Ри
ск минимизируется благодаря детальному
рассмотрению все возможных вариантов, осуществленный ранее.
На этапе разработке главный риск связан в неэффективным планом-графиком
автоматизации, например, использования лишних ресурсов или же его недостаток.
Однако возможна корректировка плана-графика в соответствии с имеющимся
ресурсами, или же с помощью использования более современных методов
автоматизированных средств для работ
ы.
30
Этап тестирования важен с точки зрения проверки разработанной системы и
проверки на удобство и понимание для пользователя разработанных оконных форм.
Данный риск является существенным, ведь чем больше доработок необходимо
сделать, тем больше временных и финансовых ресурсов приходится привлекать. Для
минимизации риска по формам, непосредственно до начала разработки детально
прорабатываются прототипы форм, нео
бходимые заказчик
у и использование
системы Model View Control (MVC). В целом, сам этап тестирования необходим для
минимизации рисков на этапе внедрения.
На этапе внедрения системы основным риском является некорректное тестирование
технического обеспечения, используемое программными модулями. Данный риск
предотвращается двойным тестированием, а также использованием лицензионного
продукта (в случае со школой подобной проблемы не должно возникать). Стоит
отметить, что уж
е на этапе внедрения все остальные риски
и проблемы, возникшие
на предыдущих этапах, должны быть устранены, поскольку при внедрении системы
может возникнуть много проблем с непосредственным использованием программы
(при обучении сотрудников, например), что осложнит оперативное исправление
всех ошибок, возникающие при проведении предыдущих этапов.
Сопровождение характеризуется рисками технического масштаба, такими ка
к
поломка оборудован
ия или же неисправности в виде устаревшего ПО или ИС. Чтобы
такого не произошло, необходимо проводить постоянное обновление системы, не
только с целью продолжения функционирования, но и для возможной дальнейшего
масштабирования. Кроме того, важно иметь постоянный мониторинг всей системы
на предмет различного рода ошибок. Стоит также отметить, что для разрешения
подобных проблем мо
жн
о также создавать достаточно гибкую изначально систему.
Подводя итог, можно сказать, что на всех этапах жизненного цикла существует
огромное количество потенциальных рисков, начиная от проектирования и
заканчивая сопровождением системы. Однако, как будет показано далее, подобное
введение автоматизации позволяет получить гораздо больше выгоды, чем
возможных проблем, а следовательно, введение системы является раци
ональным с
точки зрения эффективности
.
2.1.3 Организационно-правовые и программно-аппаратные средства
обеспечения информационной безопасности и защиты информации
31
Для полного освещения данной темы необходимо привести и обосновать
характеристику для средств, с помощью которых планируется осуществить и
обеспечить информационную безопасность и защиту информации. Подобное
введение необходимо, поскольку модуль имеет отношение к результатам и оценкам
детей, чья личная информация защищена федеральный законом Российской
Федерации №152-ФЗ “О персональных данных”.
Существует несколько аспектов, которые необходимо рассмотреть:
защита от вну
тренних уг
роз,
защита от внешних угроз.
Разберем каждый из этих аспектов в отдельности, а также сделаем общий вывод
относительно средств обеспечения информационной безопасности и защиты
информации.
1. Защита от внутренних угроз
В данную область включены все аспекты, которые имеют отношение только к
внутреннему уст
ройств
у и взаимодействию системы, а именно доступ учителей,
директора, учеников и их родителей. Для разработки системы внутренней политики
необходимо разграничить права доступа к системе различных групп, разработать
систему аутентификации и валидации для входа в систему, проработать общие
правила для создания паролей и использования аккаунта в систему. Данную систему
проще всего из
образить в виде таблицы,
приведенной далее:
Таблица 3.
Разграничение прав различных групп пользователей.
Группа
пользователей
Модуль
"Тестирование"
Модуль
"Формирование
отчета"
Модуль
"Оценивание"
Модуль
"Пользователи"
Ученики чтение/задания нет доступа чтение нет доступа
Учителя полный чтение/создание полный чтение/создание
Завуч по УВР
Директор чтение/создание полный полный полный
Родители чтение чтение чтение нет доступа