IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Сегодня в повседневную жизнь человека активно внедряются информационные технологии, благодаря которым уменьшается количество времени, затрачиваемого на повседневную работу. Именно поэтому с каждым днем создается все больше программных продуктов, автоматизирующих те или иные сферы деятельности людей. Информатизация общества является процессом, охватывающим все стороны общественной жизни, она повышает эффективность любой деятельности через применение современных информационных и коммуникационных систем и технологий.

Компьютеризация и стремление к открытости образовательного процесса требуют создания информационной образовательной среды (ИОС) - основанной на использовании компьютерной техники программно-телекоммуникационной среды, реализующей едиными технологическими средствами и взаимосвязанным содержательным наполнением качественное информационное обеспечение детей, педагогов, родителей, администрацию учебного заведения и общественность.

Цель работы: создание автоматизированного приложения для работы методиста в муниципальном учреждении дополнительного образования «Детско-юношеский центр «Лидер».

Система необходима для упрощения и автоматизации текущих задач образовательной деятельности. Результатом будет является уменьшение рутинности выполняемых работ, исключение проблемы двойного ввода данных в различные формы отчетов, что облегчает работу сотрудников и значительно сокращает время их работы. Также, результатом является объективная оценка работы каждого педагога и организации в целом.

Объектом исследования являются обучающиеся в системе центра дополнительного образования и их индивидуальная образовательная траектория.

Предметом исследования - автоматизированное решение задач, таких как: формирование списка заявок на обучение, автоматическое заполнение договоров на оказание образовательных услуг, автоматический учет заключенных договоров, автоматический учет оказанных образовательных услуг по договору, автоматический анализ результатов оказания образовательных услуг. Данные задачи позволяют улучшить качество обслуживания потребителей образовательных услуг и уменьшить время на работу с документацией.

1.1. Формализация процесса проектирования АРМ методиста

Структура центра включает:

• Директора — отвечает за организацию рабочего процесса, несет ответственность за деятельность организации.

• Заместителя директора по учебно-воспитательной работе – организует учебный процесс, взаимодействует с педагогами-организаторами и методистами центра, в организации занят один заместитель директора.

• Методистов — обрабатывают поступающую документацию, корректируют образовательные программы, составляют отчеты и консультируют педагогов, в организации заняты два методиста.

• Педагогов — проводят занятия с детьми и взрослыми, в организации занято тридцать педагогов.

Схематично структуру организации можно изобразить следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Структура организации

Перечень автоматизируемых функций методиста:

— планирование образовательного процесса;

— контроль образовательного процесса;

— регулирование образовательного процесса;

— формирование отчетной информации об образовательном процессе.

Для большего удобства обмена информацией возможно сопряжение автоматизированной информационной системы центра с Региональной информационной системой образования Вологодской области.

1.2. Характеристика муниципального учреждения дополнительного образования «Детско-юношеский центр «Лидер»

Детско-юношеский центр «Лидер» занимается обучением детей и взрослых по дополнительным образовательным программам пяти различных направленностей: художественной, физкультурно-спортивной, туристско-краеведческой, социально-педагогической, технической.

Центр имеет 7 зданий в микрорайонах города Вологды. Ежегодно в рамках задания на оказание муниципальной услуги «Предоставление общедоступного дополнительного образования» на бесплатной основе обучаются 2086 детей от 5 до 17 лет; на коммерческой основе порядка 300 человек.

1.3. Применение выбранной технологии, методов и средств проектирования

Для проектирования АРМ методиста будут применяться CASE-средства Ramus, ERWin и ARIS.

Программное обеспечение Ramus предназначено для использования в проектах, в которых необходимо описание бизнес-процессов предприятия. Ramus поддерживает методологии моделирования бизнес-процессов IDEF0 и DFD, а также имеет ряд дополнительных возможностей, призванных удовлетворить потребности команд разработчиков систем управления предприятиями. Ramus обладает гибкими возможностями построения отчетности по графическим моделям, позволяющие создавать отчеты в форме документов, регламентирующих деятельность предприятия.

Для создания моделей данных в ERwin можно использовать две нотации: IDEF1X и IE (Information Engineering). Первым этапом проектирования данных является создания независимой от конкретной СУБД логической модели. Палитра инструментов облегчает создание сущностей и атрибутов, и позволяет определять различные типы связей. Создание модели сводится просто к выбору соответствующих символов на палитре и добавлению их на рабочее пространство. Дополнительная информация по каждому объекту вводится посредством семейства редакторов. Как только две сущности связываются между собой связью, первичный ключ (ПК) автоматически перемещается из родительской сущности в дочернюю. При этом учитывается тип связи: по идентифицирующей связи ПК попадает в число ключевых атрибутов, а по неидентифицирующей связи - в число неключевых атрибутов дочерней сущности. Полное описание сущностей, атрибутов и связей (ER-диаграмма) можно дополнить описанием альтернативных и инверсионных ключей. После создания логической модели данных ERwin конвертирует ее в зависящую от конкретной, предварительно выбранной СУБД физическую. При этом автоматически определяются типы данных, преобразуются связи «многие ко многим» и иерархии наследования (категории). Другой способ создания модели - процесс обратного проектирования существующей базы данных. Модифицированная модель может быть затем загружена обратно в БД. Эта способность связи с БД в двух направлениях — важная особенность ERwin. Аналогичная процедура возможна и в отношении тех данных, которые переносятся в среду разработки. Могут быть выявлены отличия реальных данных и первоначальной модели, а затем и устранены в ходе проведения синхронизации. При этом проектировщик сам определяет направление синхронизации.

АРИС (ARIS - architecture of integrated information systems) это не только программа, а концепция моделирования бизнес-процессов, разработанная профессором Августом-Вильгельмом Шером. Концепция призвана соединить теорию и практику бизнеса с информационными и коммуникационными технологиями. Основа концепции АРИС заключается в представлении бизнес-процессов в форме диаграмм. Существует несколько взглядов (подходов) к моделированию бизнес-процессов. Каждый подход характеризуется определенными моделями, которые могут в себя включать много объектов и много соединений (отношений). Объекты, использующиеся в одной модели, могут появляться (использоваться) в других моделях. Для обеспечения структуры, все модели разделены на пять категорий:

1. Организационные модели — модели структуры организации. Включают в себя организационные звенья и человеческие ресурсы, представленные в иерархических организационных диаграммах.

2. Информационные модели — модели информации бизнеса. Включают в себя модели данных, структуры знаний и навыков, информационных носителей и баз данных.

3. Функциональные модели — модели действий процессов. Включают в себя иерархию функций, бизнес-целей, прикладных систем.

4. Модель товаров и услуг, преобразуемых и получаемых в результате бизнес-деятельности компании.

5. Процессные модели — динамические модели, которые показывают поведение процессов и их зависимость от ресурсов, данных и функций окружения бизнеса. Включают в себя событийно-управляемые модели (еЕРС), модели окружения функции (FAD), модель добавленной стоимости (VAD).

Первые четыре категории концентрируются на структуре организации, процессные модели концентрируются на поведении процессов во времени. Все пять категорий соединяются в так называемое «здание АРИС», которое помогает наглядно представить отношения между статическими и динамически моделями.

2.1. Моделирование предметной области

Методология IDEF0 объединяет диаграммы в модель через объекты системы. Такая схема требует согласования наименования и учета объектов системы с тем, чтобы две диаграммы могли рассматриваться, как взаимосвязанные между собой. IDEF0 используется собственный графический язык, который представляет собой полное и выразительное средство, способное наглядно представлять широкий спектр деловых, производственных и других процессов и операций предприятия на любом уровне детализации. В IDEF0 все, что происходит в системе и ее элементах, принято называть функциями. Каждой функции ставится в соответствие блок. Для того чтобы представить реальные производственные операции, блоки могут быть интерпретированы как деятельность, связанная с другими блоками, с интерфейсными стрелками, определяющими, когда и как переключаются или управляются операции. Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого — одного функционального блока с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области (Рис. 2). Диаграмма состоит из одной работы, которая называется «Управление образовательным процессом». Взаимодействие работы с внешним миром описывается в виде стрелок, которые представляют собой некую информацию и именуются существительными. В данной работе описаны стрелка типа вход (Input): «Данные об обучающемся», она представляет собой входную информацию. Стрелка типа выход (Output) «Отчетная документация» содержит в себе выходную информацию. Эта информация позволяет оценить уровень качества образовательного процесса. Стрелки «Методисты», «Педагоги» и «Администрация» являются стрелками типа механизм (Mechanizm) и входят в нижнюю грань работы. Они показывают то, что процесс «Управление образовательным процессом» ведется под контролем методистов, которым оказывается помощь со стороны администрации при контроле отчетности. Также образовательный процесс ведется при непосредственном участии педагогов. Стрелка «Нормативная документация» является стрелкой типа управление (Control), входит в верхнюю грань работы и показывает правила, процедуры. В данной работе главный процесс регламентируется Федеральным законом от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации», федеральными, региональными и муниципальными нормативными актами.

Рис. 2. Модель IDEF0 «Управление образовательным процессом»

При разбиении сложного процесса на составляющие его функции применяется принцип декомпозиции (Рис.3). Декомпозиция позволяет представить модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.

Декомпозиция наглядно отражает этапы процесса. Все подпроцессы находятся под контролем методистов. В подпроцессе «Учебные занятия» участвуют также педагоги. Вместе с методистами они выстраивают учебные занятия. Подпроцесс «Формирование отчетов» ведется под контролем администрации. В случае какого-либо отклонения требуемых показателей администрация вмешивается в процесс и отправляет информацию методистам. Весь образовательный процесс регламентируется Федеральным законом от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации», федеральными, региональными и муниципальными нормативными актами.

Рис 3. Диаграмма декомпозиции IDEF0 (A0) «Управление образовательным процессом».

Диаграммы DFD могут дополнить то, что уже отражено в модели IDEF0, поскольку они описывают потоки данных, позволяя проследить, каким образом происходит обмен информацией как внутри системы между бизнес-функциями, так и системы в целом с внешней информационной средой. С помощью DFD-диаграмм требования к проектируемой ИС разбиваются на функциональные компоненты (процессы) и представляются в виде сети (Рис.4), связанной потоками данных. Главная цель декомпозиции DFD-функций - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Рис. 4. Модель — DFD «Управление образовательным процессом»

IDEF1 (Рис.5) — это метод структурного анализа для проектирования сложных ИС. IDEF1 позволяет разрабатывать концептуальную модель предметной области системы баз данных в форме одной или нескольких ER- диаграмм, эквивалентных отношениям в третьей нормальной форме. Усовершенствованной версией IDEF1 является методология IDEF1X, разработанная с учетом таких требований, как простота изучения и возможность автоматизации. Методология IDEF1X адаптирована для совместного использования с IDEF0 в рамках единой технологии моделирования. То есть в рамках IDEF0 детализируются функциональные блоки, а в рамках IDEF1X детализируются стрелки, взаимодействующие с функциями.

Рис. 5. Модель — IDEF1X «Управление образовательной деятельностью»

2.2. Обоснование выбора СУБД Access для разработки БД

Приложение Microsoft Access является мощной и высокопроизводительной 32-разрядной системой управления реляционной базой данных (далее СУБД). Практически все СУБД позволяют добавлять новые данные в таблицы. С этой точки зрения СУБД не отличаются от программ электронных таблиц (Microsoft Excel), которые могут эмулировать некоторые функции баз данных. Существует три принципиальных отличия между СУБД и программами электронных таблиц:

— СУБД разрабатываются с целью обеспечения эффективной обработки больших объёмов информации, намного больших, чем те, с которыми справляются электронные таблицы.

— СУБД может легко связывать две таблицы так, что для пользователя они будут представляться одной таблицей. Реализовать такую возможность в электронных таблицах практически невозможно.

— СУБД минимизируют общий объём базы данных. Для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбиваются на несколько связанных таблиц.

Access — мощное приложение Windows. При этом производительность СУБД органично сочетаются со всеми удобствами и преимуществами Windows. Как реляционная СУБД Access обеспечивает доступ ко всем типам данных и позволяет одновременно использовать несколько таблиц базы данных. Можно использовать таблицы, созданные в среде Paradox или dBase. Работая в среде Microsoft Office, пользователь получает в своё распоряжение полностью совместимые с Access текстовые документы (Word), электронные таблицы (Excel), презентации (PowerPoint). С помощью новых расширений для интернета можно напрямую взаимодействовать с данными из всемирной паутины и транслировать представление данных на языке HTML, обеспечивая работу с браузерами интернета.

Access специально спроектирован для создания многопользовательских приложений, где файлы базы данных являются разделяемыми ресурсами в сети. В Access реализована надёжная система защиты от несанкционированного доступа к файлам. Несмотря на то, что Access является мощной и сложной системой, его использование просто для непрофессиональных пользователей.

2.3. Построение инфологической (концептуальной) модели предметной области

Инфологическая модель представляет собой описание предметной области, выполненное без жесткой ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства. Инфологическая модель должная быть динамической и позволять легкую корректировку. Основные требования, предъявляемые к инфологической модели:

должна содержать всю необходимую и достаточную информацию для последующего проектирования базы данных;

должна быть понятна лицам, принимающим участие в создании и использовании.

При разработке БД для методиста было проведено исследование предметной области, в результате выделено следующие сущности: обучающийся, группа, образовательная программа, достижение. Каждая сущность в свою очередь имеет список атрибутов, по которым будут осуществляться связи. Тип связи будет определять отношения между атрибутами сущности.

На основе вышеуказанного анализа произвели ER-моделирование сущностей и связей между ними. ER-диаграмма на логическом уровне представлена на рис. 6. ER-диаграмма на физическом уровне представлена на рис. 7.

Рис. 6. ER-диаграмма на логическом уровне

Рис. 7. ER-диаграмма на физическом уровне

2.4. Проектирование логической структуры базы данных

Логическая структура базы данных спроектирована и описана для конкретной СУБД. Для моей базы данных была выбрана СУБД Microsoft Access. Необходимо перейти от ER-модели к таблицам в базе данных.

База данных создается на основании таблиц, которые имеют связь между собой. Таблицы, а также связи отражаются в схеме данных базы (рис. 8).

Таблицы, показанные в схеме данных, имеют несколько параметров: наименование полей, тип данных, размер поля, описание таблиц приведено ниже (таблицы 1-4).

Рис. 8. Схема данных СУБД

Таблица 1

Описание таблицы «Обучающийся»

№	Наименование поля	Расшифровка	Тип данных	Размер поля
1.	Код О	Порядковый номер обучающегося	Счетчик	10
2.	Фамилия	Фамилия обучающегося	Короткий текст	50
3.	Имя	Имя обучающегося	Короткий текст	50
4.	Отчество	Отчество обучающегося	Короткий текст	50
5.	Пол	Пол обучающегося	Логический	10
6.	Образовательное учреждение	Основное образовательное учреждение, в котором обучается	Короткий текст	50
7.	Класс	Класс в основном образовательном учреждении	Короткий текст	10
8.	Место жительства	Адрес места жительства обучающегося	Короткий текст	50
9.	Документ	Серия и номер документа, удостоверяющего личность	Короткий текст	10
10.	Дата поступления	Дата поступления в учреждение	Дата и время	10
11.	Дата отчисления	Дата отчисления из учреждения	Дата и время	10
12.	Код Г	Порядковый номер группы	Числовой	10

Таблица 2

Описание таблицы «Достижение»

№	Наименование поля	Расшифровка	Тип данных	Размер поля
1.	Код Д	Порядковый номер достижения	Счетчик	10
2.	Название конкурса	Полное название конкурса	Короткий текст	50
3.	Год	Год проведения конкурса	Числовой	10
4.	Результат	Описание результата участия в конкурсе	Короткий текст	50
5.	Код О	Порядковый номер обучающегося	Числовой	10

Таблица 3

Описание таблицы «Группа»

№	Наименование поля	Расшифровка	Тип данных	Размер поля
1.	Код Г	Порядковый номер группы	Счетчик	10
2.	Название	Название группы	Короткий текст	50
3.	Возраст детей	Возрастные рамки детей, обучающихся в группе	Короткий текст	10
4.	Код ОП	Порядковый номер образовательной программы	Числовой	10

Таблица 4

Описание таблицы «Образовательная программа»

№	Наименование поля	Расшифровка	Тип данных	Размер поля
1.	Код ОП	Порядковый номер образовательной программы	Счетчик	10
2.	Название	Полное наименование образовательной программы	Короткий текст	50
3.	Профиль	Описание профиля обучения	Короткий текст	10

2.5. Проектирование физической структуры базы данных

Физическая модель (рис. 9) — это привязка логической модели к конкретной среде хранения и методам хранения данных. При проектировании физической модели базы данных необходимо описать среду и метод хранения информации. Для этого необходимо изучить особенности организации данных выбранной СУБД.

Для проектирования базы данных была выбрана СУБД Microsoft Access (2013). Для хранения данных в этой СУБД используются таблицы. В них хранится вся информация о предметной области. Наша база данных включает несколько взаимосвязанных таблиц: «Обучающийся» (рис. 10), «Достижение» (рис. 11), «Группа» (рис. 12), «Образовательная программа» (рис. 13). Объекты, которых были описаны при построении инфологической модели предметной области, в базе данных являются таблицами.

Представим описание объектов и связей между ними в виде физической ER-модели, основанной на методологии IDEF1X, созданной в CASE-средстве ERwin Data Modeler.

Рис. 9. Физическая модель, построенная при помощи программы ERwin

Рис. 10. Таблица «Обучающийся»

Рис. 11. Таблица «Достижение»

Рис. 12. Таблица «Группа»

Рис. 13. Таблица «Образовательная программа»

2.6. Организация ввода и корректировки данных в БД

База данных состоит из взаимосвязанных таблиц, которые наполняются записями. Ведение базы данных подразумевает под собой возможность управления записями: их добавление, изменение, удаление. Реализация данных возможностей возлагается на СУБД.

Существует несколько способов реализации управления базой данных в MS Access. В частности, любое из указанных действий можно выполнить тремя способами:

— Через раздел СУБД «Таблицы», производя действия по изменению, добавлению или удалению непосредственно в таблице. Ввод информации в базу данных может осуществляться путем ввода данных в таблицу. Но такой способ имеет многие очевидные недостатки. Поэтому для этих целей обычно используются экранные формы.

— Через раздел СУБД «Формы», выполняя необходимые действия в таблице через интерфейс формы. Формы — это окна, через которые пользователь взаимодействует с программным кодом приложения и объектами данных. Формы могут формироваться на основании таблиц или запросов. Ввод данных при помощи форм очень простой в использовании. С помощью форм также можно осуществлять полноценную навигацию по таблице. При проектировании базы данных ввод информации осуществлялся при помощи форм. Экранные формы создаются либо в режиме конструктора, либо автоматически по выбранным полям таблицы или запроса. Корректировка данных возможна в этих же формах.

Существует 3 способа ввода данных:

— ввод с клавиатуры;

— сохранение данных, сформированных иными программными

средствами;

— импорт из других источников.

В нашей базе данных использовался ввод данных через формы. Примеры экранных форм представлены в следующем параграфе.

2.7. Разработка интерфейса приложения

Для реализации интерфейса была использована среда разработки Embarcadero CodeGear RAD Studio Delphi XE7, так как она содержит библиотеку VCL, включающую в себя множество усовершенствований и компонентов для создания развитого графического интерфейса

Работа с приложением начинается с открытия исполняемого файла. После открытия приложения появляется форма входа в систему (рис. 14), куда требуется ввести логин и пароль.

Рис. 14. Форма входа в систему

После авторизации появляется главная форма приложения (рис. 15), где расположены главное меню для доступа к имеющейся информации о педагогах, их воспитанниках и группах, статистике по образовательной организации, а также настройкам программы. В настройках можно изменить личные данные пользователя программы и его пароль или отключить запрос пароля.

Рис. 15. Главная форма приложения

В разделе «Воспитанники» (рис. 16) доступна информация о детях, обучающихся в образовательной организации и их достижениях, имеется возможность добавления, редактирования и удаления информации (рис 17, 18).

Рис. 16. Раздел с информацией о воспитанниках

Рис. 17. Редактирование информации о воспитаннике

Рис. 18. Просмотр и редактирование информации о достижениях

На рисунке 19 представлена возможность управления имеющимися группами и образовательными программами

Рис. 19. Просмотр и редактирование информации о группах

Раздел «Статистика» (рис. 20) позволяет вывести общие показатели работы образовательной организации и экспортировать информацию по объединениям в документ формата Microsoft Word.

Рис. 20. Раздел со статистикой

Заключение

Разработанное автоматизированное приложение - это диалоговая информационная система, работающая в реальном масштабе времени и обеспечивающая исполнение следующих функций:

• вводить и редактировать информацию о воспитанниках, группах и педагогах в базу данных;

• выводить любую информацию из базы данных на экран в соответствующих формах;

• упростить и ускорить процесс поиска информации;

• выводить необходимые для руководителя отчеты для анализа работы центра;

• автоматически создавать электронные документы с результатами деятельности объединений.

Дальнейшее направления развития программы заключаются в разработке функций удаленного доступа к данным, составления расписания занятий.

 Литература

1. Заботина Н. Н. Проектирование информационных систем: Учебное пособие / Н. Н. Заботина. — М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. — 331 с.

2. Кириллов К. В. Моделирование бизнес-процессов средствами ARIS / К. В. Кириллов // Молодой ученый. — 2012. — №6.

3. Чистов Д. В. Информационные системы в экономике: Учеб. пособие / Д. В. Чистов — М. : НИЦ ИНФРА-М, 2015. — 234 с.

4. Культин Н. Б. Основы программирования в Delphi XE. — СПб. : БХВ-Петербург, 2011. — 416 с. : ил.

5. Купер А. Психбольница в руках пациентов — Пер. с англ. — СПб : Символ-Плюс, 2009 — 336 с. : ил.

6. Магда Ю. С. Разработка приложений Microsoft Office 2007 в Delphi. — СПб. : БХВ-Петербург, 2009. — 160 с. : ил.

7. Мильчин А. Э. Справочник издателя и автора : Редакционно-изд. оформление издания / Аркадий Мильчин, Людмила Чельцова. — 3-е изд., испр. и доп. — М. : Изд-во Студии Артемия Лебедева, 2009. — 1084 с.

8. Осипов Д. Л. Базы данных и Delphi. Теория и практика. — СПб. : БХВ-Петербург, 2011. — 752 с. : ил.

9. Раскин Д. Интерфейс : новые направления в проектировании компьютерных систем. — Пер. с англ. — СПб. : Символ-Плюс, 2010. — 272 с. : ил.

10. Уэйшенк С. 100 главных принципов дизайна. — СПб. : Питер, 2012. — 272 с. : ил.

11. Уэнгер Р. UX-дизайн. Практическое руководство по проектированию опыта взаимодействия / Р. Уэнгер, К. Чендлер — Пер. с англ. — СПб. : Символ-Плюс, 2011. — 336 с. : ил.

Код для цитирования: Скопировать