СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 8
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ............................................................................... 11
1.1 Современное состояние применения информационных технологий в
образовании ............................................................................................................ 11
1.2 Политика оснащения кабинета информатики ........................................... 18
1.3 Разработка технического задания на разработку информационной
системы обучения и проверки знаний учащихся по предмету ........................ 22
1.3.1 Требования к системе в целом .................................................................... 24
1.3.2 Требования к численности и квалификации персонала системы и
режиму его работы ................................................................................................. 24
1.3.3 Требования к надежности ............................................................................ 24
1.3.4 Требования к документированию ............................................................... 24
1.3.5 Требования к организационному обеспечению ........................................ 25
1.3.6 Требования к информационному обеспечению (ИО) ............................... 25
1.3.7 Требования к технологическому обеспечению ......................................... 26
2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ ......................................................................................... 28
2.1 Концепция информационной системы ....................................................... 28
2.2 Структура информационной системы ........................................................ 33
2.2.1 Диаграмма компонентов ........................................................................ 33
2.2.2 Описание компонентов информационной системы ........................... 35
2.2.3 Описание функциональных подсистем информационной системы . 40
2.2.4 Описание структуры базы данных ....................................................... 42
2.3 Программное обеспечение........................................................................... 46
2.3.1 Выбор языка программирования .......................................................... 46
2.3.2 Обоснование выбора СУБД .................................................................. 49
2.3.3 Требования к интерфейсу программы и его разработка .................... 54
2.3.4 Программные компоненты .................................................................... 57
2.3.5 Руководство пользователя информационной системы ...................... 66
2.4 Выбор средств технического обеспечения программы ............................ 76
3. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА .. 79
3.1 Основные критерии экономической эффективности ............................... 79
3.2 Расчет показателей экономической эффективности .................................... 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................................. 90
ПРИЛОЖЕНИЕ. ЛИСТИНГ ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ............................... 93
8
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире непрерывное образование является необходимым
условием профессиональной жизнеспособности специалиста любого профиля,
особенно педагогического. Способность к постоянному наращиванию
квалификации и уровня профессиональной компетентности в рамках некогда
приобретенной профессии - необходимое качество современного специалиста
образовательной сферы
1
.
Современные инфо-телекоммуникационные технологии, стремительное
развитие сетевых образовательных услуг вызвали комплекс инноваций по
реорганизации существующих образовательных систем всех уровней
непрерывного образования. Как следствие, меняется характер и динамика
информационного взаимодействия обучающихся с преподавателем в системе
повышения квалификации, что существенным образом влияет на выбор форм,
методов, средств и технологий обучения взрослых.
Несомненным достоинством использования интерактивных систем
обучения является обучение через высоко-интерактивные
2
, наглядные,
понятные и, что немаловажно, экономичные по трафику обучающие
материалы. Высокая степень усвоения учебного материала обеспечивается
интеллектуальными реакциями виртуальных учебных объектов, а
экономичность трафика - форматом представления учебных материалов.
Применение метода с выборочными ответами позволяет учителю
получить сведения об усвоении того или иного материала, не затрачивая время
на беседу с учащимися или на проверку письменных работ. Возможность за 10-
20 мин проверить и оценить знания всего класса улучшает обратную связь,
делает ее регулярной. Систематическая проверка знаний не только
способствует прочному усвоению учебного предмета, но и воспитывает
1
А. Васильев: Самоучитель C++ с примерами и задачами, Москва, Издательство: Наука и Техника, 2015 г., 480
стр.
2
Аникеев, Маркин: Разработка приложений баз данных в Delphi. Самоучитель, Издательство: Диалог-МИФИ,
М.,2013 г., 160 стр.
9
сознательное отношение к учебе, формирует аккуратность, трудолюбие,
целеустремленность, активизирует внимание, развивает способность к анализу.
При тестовом контроле обеспечиваются равные для всех обучаемых условия
проверки, т. е. повышается объективность проверки знаний. Наконец, этот
метод вносит разнообразие в учебную работу, повышает интерес к предмету.
Варианты заданий индивидуальны для каждого, что очень важно для
психологически неустойчивых учащихся.
В настоящее время перед школьным образованием стоит проблема –
подготовить школьников к жизни в современном обществе и
профессиональной деятельности в высокоразвитой информационной среде, к
возможности получения дальнейшего образования с использованием
современных информационных технологий. Следовательно, выпускнику
современной школы, чтобы жить и трудиться в наступившем тысячелетии,
необходимо обладать следующими качествами:
гибко адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях,
самостоятельно приобретая необходимые знания, умело применяя их в
практической деятельности;
критически и творчески мыслить, четко осознавать где и каким
образом приобретаемые знания могут быть применены в окружающей
действительности;
самостоятельно работать над развитием собственного интеллекта,
нравственности, физического состояния, культурным уровнем;
грамотно работать с информацией (уметь собирать, анализировать,
сопоставлять, обобщать, устанавливать закономерности, формулировать
выводы и т.д.);
быть коммуникабельным, уметь работать в различных группах.
10
Целью дипломной работы является:
Разработка информационной системы обучения и проверки знаний
учащихся по предмету.
Задачами дипломной работы являются:
• Обосновать необходимость разработки системы обучения и
проверки знаний по предмету «Информатика»;
• Выбор решений по видам обеспечения системы;
• увеличить производительность труда учителя с помощью
информационной системы;
• Описание работы информационной системы обучения и проверки
знаний учащихся по предмету.
Объектом исследования работы является информационная система
тестирования учащихся.
Предмет – использование информационной системы тестирование
учащихся в образовательном процессе.
Выпускная квалификационная работа состоит из 3 глав. В первой главе
рассматриваются теоретические положения применения информационных
технологий в образовании, рассматривается существующее программное
обеспечение для обучения информатике.
Во второй главе выбирается язык программирования и система
управления базами данных, формируется техническое задание на разработку
программного обеспечения.
В третьей главе описывается порядок применения разработанного
автоматизированного рабочего места преподавателя информатики.
В приложении приводится программный код разработанного ИС.
11
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Современное состояние применения информационных технологий в
образовании
Практическое использование компьютера в образовании сегодня
приобретает все большее значение. Отсюда, осознание преподавателями того,
что необходимо знать компьютер, стало аксиомой современной педагогической
культуры
3
. Это привело к относительно высокому уровню мотивации
овладения информационными образовательными технологиями в данной
социально-профессиональной группе.
В менталитет данной социально-профессиональной группы входит тезис
о том, что при достаточной мотивации педагог, как специалист в области
дидактики, в состоянии самостоятельно изучить и освоить любой учебный
материал, в том числе и в области информационных образовательных
технологий. Необходимо лишь обеспечить его качественными учебными
материалами и базовыми навыками работы на компьютере. С другой стороны,
сами компьютерные технологии, носящие профессионально значимый
характер, могут способствовать устойчивому повышению мотивации к их
дальнейшему освоению
4
.
Однако, практика массового обучения специалистов, выявила трудности
в освоении информационных образовательных технологий, связанные со
следующими особенностями:
1. «Культурно—образовательный стереотип». Педагог в основном
работает и учится так, как его научили (и он это освоил) в различных
образовательных учреждениях (в школе, ВУЗе и т.д.). В частности,
особенностью обучения «докомпьютерного поколения» является освоение
практики на базе относительно полной теории, целостное освоение теории
3
Николай Мартынов: Программирование для Windows на С\С++. В 2-х томах, Москва, Издательство: Бином,
2013 г., 480 стр.
4
М. Полубенцева: С/С++ Процедурное программирование, Москва, Издательство: BHV, 2014 г., 432 стр.
12
предшествует практике
5
. Необходимость такого соотношения между теорией и
практикой вошло в сознание педагогов как один из дидактических принципов.
В то же время в сфере информационных технологий наблюдается, как правило,
доминирование противоположного соотношения между теорией и практикой.
Изучение компьютера на уровне пользователя требует того, что фрагментарная
теория сопровождает практику, в свою очередь последняя способствует
освоению и углублению теории
6
. Таким образом, современным педагогам
необходимо «перейти» на новый «культурно-образовательный стереотип».
2. Социальная роль «обучающегося объекта». Отечественное
образование (особенно общеобразовательная школа), классно—урочная
система формируют личность учащегося, ориентированную в большей степени
на активное получение знаний различной полноты от преподавателя
(субъекта)
5
, т.е. школа приучает учащегося быть объектом обучения. Процесс
изучения информационных технологий, в котором основополагающим
элементом является практика, требует доминирования различных форм
самостоятельности, то есть предполагается, что обучающийся из объекта
превращается в субъект учебно-познавательной деятельности.
3. «Компьютерофобия». Создание, ускоренное развитие и широкое
внедрение во все сферы жизнедеятельности человека персонального
компьютера, повлекло глобальные, не только технико-технологические, но и
культурные, политические, идеологические, этические, религиозные и др.
изменения. Одним из следствий их явился возникший в среде людей,
родившихся в «докомпьютерную эру», устойчивый миф о глобальном
негативном влиянии процесса информатизации.
Как следствие указанных моментов относительно массовое нежелание
целых поколений педагогов осваивать информационные образовательные
технологии. Особая роль в процессе внедрения и использования
5
Таненбаум, Бос: Современные операционные системы, Издательство: Питер, Спб, 2015 г., 1120 стр.
6
Паттерсон, Хеннесси: Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем. Классика
ComputersScience, Издательство: Питер, Спб, 2012 г., 784 стр.
13
информационных технологий (ИТ) принадлежит образовательной системе -
основному источнику квалифицированных кадров. Одним из главных
потребителей информационных технологий является система среднего
образования, как базовая среда роста качества системы высшего образования.
Нужна система автоматизации образовательного процесса,
ориентированная на широкий круг пользователей с низким уровнем
компьютерной грамотности, не требующая серьезной поддержки со стороны
квалифицированных программистов. Система повышает эффективность
организации учебного процесса, контроля знаний учащихся и учета
успеваемости. Пример данной системы представлен в виде AS-IS диаграммы
(Приложение 2).
На сегодняшний момент наблюдается следующее состояние применения
информационных технологий в образовании:
1. Компьютеры мало используются для подготовки и проведения
занятий и методических пособий или не используются совсем
7
.
Необходимость внедрения компьютерной техники в учебный процесс уже ни у
кого не вызывает сомнения. В целом, в образовательных учреждениях довольно
много компьютеров, хотя зачастую и устаревших. Однако, эффективность их
использования в учебном процессе крайне мала. В основном они используются
как "печатная машинка" с возможностью хранения и корректировки
разнообразных текстов и в виде учебного пособия на уроках информатики
8
.
Низкая эффективность использования ВТ в процессе обучения отчасти
является следствием низкого уровня компьютерной грамотности
преподавателей.
2. У преподавателей накоплено большое количество материалов, но они
не являются доступными.
7
Белл, Киндал, Талманн: Обеспечение высокой доступности систем на основе MySQL, Издательство: BHV, М.,
2012 г., 624 стр.
8
Роберт Лафоре: Объектно-ориентированное программирование в С++, Москва, Издательство: Питер, 2013 г.,
928 стр.
14
Как правило, те преподаватели, которые используют ВТ для подготовки
занятий, лекций, работают индивидуально, а не накапливают все материалы в
единой базе данных школы. Таким образом, масса полезных методических и
учебных материалов, которые можно было бы использовать для повышения
качества образования, улучшения методической базы, накапливается на
локальных жестких дисках преподавателей
8
.
3. Подготовка интерактивных занятий с применением компьютеров удел
энтузиастов-программистов, которых среди преподавателей мало.
Подготовка учебных курсов занимает огромное количество времени и средств.
Преподаватель знает методику преподнесения материала обучаемым, но не
может это сделать с применением компьютера, т.к. отсутствует удобная и
простая в использовании среда подготовки занятий преподавателями
9
.
4. Чтобы получить качественный конечный продукт, специалист в той
или иной предметной области (основной автор) вынужден сотрудничать с
профессиональными программистами, профессиональными психологами, и т.д.
Эффективность получаемых в результате программ может быть высокой лишь
при условии, что все "соавторы" примерно в равной степени профессиональны,
ответственны, добросовестны и т.п., а обеспечить такое сочетание посложнее,
чем отыскать одного автора, способного написать хороший учебник
10
.
Необходимо простое в применении инструментальное средство, которое
поможет преподавателю самостоятельно создать полноценную обучающую
программу без какого-либо вмешательства программистов.
5. Ученик является пассивным участником компьютерного урока. Он не
может создавать и обновлять учебный материал совместно с преподавателем.
В существующих обучающих компьютерных курсах отсутствует
обратная связь с преподавателем. База данных не пополняется и не
обновляется.
9
Роберт Дж. Мюллер, Проектирование баз данных и UML, Издательство: Лори, М., 2013 год, 432 стр.
10
Бекаревич, Пушкина: Самоучитель Access 2010, Издательство: BHV, М., 2011 г., 432 стр.
15
В компьютерных уроках необходимо обеспечить обратную связь от
ученика к преподавателю, что поможет не только повышать качество
полученных учениками знаний, но и дополнять сам курс новыми материалами
и методиками, повышать творческую инициативу учащихся
10
.
6. Нет инструментальной среды, не зависящей от области знаний, с
удобным пользовательским интерфейсом для подготовки занятий без
использования программирования.
Основная масса существующих обучающих программ оставляет желать
лучшего. Это связано с тем, что при их разработке не всегда привлекают
преподавателей-методистов, делая упор на качество графики, специальные
эффекты и качество программирования. Развитие вычислительной техники,
появление мультимедиа и инструментальных пакетов позволяет в настоящее
время создавать обучающие компьютерные программы, учитывающие
индивидуальные особенности обучаемого, повышая тем самым уровень
освоения материала и мотивацию к обучению
11
.
7. Учебные материалы разбросаны по учебным заведениям и не
объединены одной доступной базой данных.
8. Преимущества обмена образовательной информацией между школами
и другими учебными заведениями не используются.
9. Нет единых стандартов обмена информацией между учебными
заведениями
11
.
10. Подготовкой продаваемых учебных CD-ROM, занимаются не
преподаватели, а на основе предоставленных материалов, команды
программистов.
В этих курсах крайне ограниченная функциональность и
интерактивность, а также отсутствует обратная связь с преподавателем. Этот
процесс крайне трудоемок и дорог и программы, как правило, устаревают уже
при выходе на рынок.
11
Герберт Шилдт: С++ для начинающих, Москва, Издательство: Эком, 2010 г., 640 стр.