НИМ_Информационная система «Учебный процесс

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
ГОУ ВПО МГИУ
Научно-информационный материал
«Информационная система «Учебный процесс»
Состав научно-образовательного коллектива:
Мороз Е.А., к.п.н., доцент
Стрижевская Е.М., к.п.н., доцент
Кузнецов А.В., к.т.н.
Москва 2010 г.
Информационная система «Учебный процесс»
Необходимость
использования
информационных
технологий
для
обеспечения организации учебного процесса в настоящее время стала более
чем очевидна. Все используемые ранее методы хранения и обработки
информации уже не могут обеспечить потребностей университета. Поэтому
создание комплексной информационной системы стало одной из задач,
требующих неотложного решения. Такая
система должна позволять
контролировать весь учебный процесс, включая работу деканатов и кафедр,
составление расписания, изменение штата сотрудников вуза и многое другое.
В предлагаемой статье рассматривается часть подобной системы, призванная
автоматизировать работу с учебными планами, расписанием и рабочими
программами.
Учебный план как основа всего учебного процесса
В основе всего учебного процесса лежит учебный план, который позволяет
практически полностью описать учебный процесс от первого дня учебы в
вузе до получения диплома. Когда студент поступает в высшее учебное
заведение, он выбирает определенную специальность, имеющую свой набор
дисциплин. При этом для разных специальностей может предусматриваться
различное число часов, отводимых на аудиторную
и
самостоятельную
работы по одной и той же дисциплине. Учебный план обязан содержать в
себе: [1)] график учебного процесса;
\item [2)] сводные данные по бюджету времени (в неделях);
\item [3)] информацию о производственной практике;
\item [4)] информацию о специальной практике;
\item [5)] информацию о дипломных работах или проектах;
\item [6)] информацию о государственных экзаменах;
\item [7)] план учебного процесса.
\end{enumerate}
Учебный план дает основную информацию, необходимую для подготовки
учебных отрезков, по которым составляется расписание. Рабочие программы,
описывающие дисциплину с содержательной точки зрения, академические
справки и вкладыши к диплому также основываются в первую очередь на
учебном плане. Поэтому при проектировании базы данных особое внимание
было
уделено
тому,
что
информация,
хранящаяся
в
ней,
будет
использоваться и другими, пока не существующими информационными
системами (ИС).
Использование
рассматриваемой ИС позволило сделать качественный
скачок в работе с учебными планами. Еще около года назад для работы с
планами использовались электронные таблицы Microsoft Excel позволяющие
вводить любую информацию, не проверяя ее на правильность данных. Такой
способ хранения не позволял использовать имеющуюся информацию в
полной мере. Простой тому пример --- учебные отрезки. Большая часть
информации, которая нужна для подготовки отрезков уже была в учебном
плане, но год за годом учебные отрезки составлялись вручную, отнимаю
массу времени у сотрудников учебного отдела. Созданная система является
одним из способов решения всех указанных выше проблем.
Разработка базы данных проводилась при использовании СУБД Postgres SQL
[2,9]. У каждого плана в базе данных имеется свой уникальный
идентификационный номер, а сам план характеризуется несколькими
параметрами: название специальности, год приема, форма обучения и, быть
может, срок обучения.
\begin{figure}[]
\begin{picture}(300,265)
\put(-40,265){\noindent\includegraphics[scale=0.36,angle=90]{images/luc_tuz/plan1.ps}}
\end{picture}
\caption{Ввод
информации
о
графике
учебного
процесса
в
базу
данных}\label{fig:tp1}
\end{figure}
Пользовательский интерфейс для ввода данных об учебном плане
реализован
при помощи языка Perl [1], так как на момент создания
программы он являлся
наиболее
популярным языком в среде веб-
программистов. Схема процесса ввода в представляет собой сценарий,
позволяющий поэтапно вводить необходимую информацию. Наиболее
сложная часть ввода данных относится к плану учебного процесса. В
начальный момент, когда информация о плане учебного процесса еще не
введена, считается что есть единственный цикл дисциплин --- <<корень>>, и
все последующие подциклы и дисциплины добавляются в него. Далее
предоставляется возможность для ввода информации о дисциплине, которая
для разных учебных планов может очень существенно различаться.
Например, для планов <<на базе>> какого-либо образования нужно
предоставить
форму для редактирования дисциплин, перезачитываемых
частично или полностью, а для заочной формы обучения --- графу для ввода
количества
контрольных
работ
и
рефератов.Для
всех
дисциплин
предусматривается возможность разбиения аудиторных часов в первую
очередь по семестрам, а во вторую --- по видам занятий (лекции,
лабораторные, семинары). В результате такого структурирования появляется
возможность отслеживать ошибки и опечатки в черновиках учебных планов,
а также использовать имеющиеся данные в других информационных
системах. Для реализации более удобного доступа к дисциплинам по циклам
используется сценарий, написанный при помощи языка
JavaScript (рис.~1). Особое внимание здесь хотелось бы обратить на тот
момент, что большая часть информации плана учебного процесса не
вводится, а
вычисляется по уже введенным данным. Такой способ организации
позволяет избежать избыточности данных, хранящихся в системе, и ошибок
при вводе.
\begin{figure}[]
\begin{picture}(300,260)
\put(-50,260){\noindent\includegraphics[scale=0.35,angle=90]{images/luc_tuz/plan2.ps}}
\end{picture}
\caption{Пример получаемого графика учебного процесса}\label{fig:tp2}
\end{figure}
Введенная информация в первую очередь должна использоваться для печати
учебных планов. Для этого на языке Php[3,5,6] была разработана программа,
представляющая учебный план в гипертекстовом виде, который затем
печатается на листе формата A3. В программе было учтено, что получаемые
планы имеют массу специфических деталей, без которых осуществление
учебного процесса было бы нереальным. Причем одни и те же данные
могут обрабатываться по разному в зависимости от контекста. Также было
учтено желание учебного отдела получить максимум информации в печатной
версии учебного плана. Например, печать нагрузки не только по семестрам,
но и по циклам дисциплин или печать недельной нагрузки с учетом как
аудиторной, так и самостоятельной работы. Одним из плюсов использования
системы является то, что все планы имеют одинаковое оформление и набор
условных обозначений. На рис.~2 представлена часть графика учебного
процесса, получаемого по информации, хранящейся в базе данных. Все
учебные планы до ввода
проверяются на соответствие государственным стандартам [4].
\section*{Учебные отрезки и расписание}
Для составления расписания занятий недостаточно информации, хранящейся
в учебных планах. Надо знать контингент студентов, объединять группы в
учебные потоки и производить расчет учебной нагрузки. Поэтому для
каждого учебного года создаются учебные отрезки. Учебный отрезок --- это
<<срез>>
учебного
плана
на
конкретный
семестр,
дополненный
информацией о контингенте и учебной нагрузке.
\begin{figure}[h]
%\begin{picture}(300,280)
\noindent\includegraphics[scale=0.4,angle=-90]{images/luc_tuz/12.eps}
%\end{picture}
\caption{Общий вид редактора отрезков}\label{fig:sch2}
\end{figure}
Данная информационная система автоматически создает учебные отрезки из
учебных планов при
незначительной помощи оператора.
Заметим, что не каждый отрезок
может быть получен таким образом. Во-первых, группы старших курсов
учатся по
старым планам, которых просто нет в базе данных информационной
системы. Во-вторых,
некоторые отрезки имеют весьма нестандартный вид и плохо поддаются
автоматическому
преобразованию. В связи с этим был написан полноценный редактор, с
помощью которого
можно не только изменять данные, но и создавать отрезок <<с нуля>> (рис.
3).
Отрезок является официальным документом и требует утверждения
проректора
по учебной работе,
поэтому программа должна
печатать его в соответствии с принятыми
стандартами.
Подчеркнем, что печать возможна не только на листах формата А4 (на один
семестр),
но и на А3 (на учебный год).
\begin{figure}[h]
%\begin{picture}(300,120)
\includegraphics[scale=0.4, angle=-90]{images/luc_tuz/5.ps}
%\end{picture}
\caption{ Редактор расписания}\label{fig:sch1}
\end{figure}
\begin{figure}[]
\begin{picture}(300,220)
\put(10,0){\noindent\includegraphics[scale=0.35,angle=0]{images/luc_tuz/w3.eps} }
\end{picture}
\caption{Веб-интерфейс. Распределение по кафедрам}\label{fig:sch3}
\end{figure}
Основываясь на информации, находящейся в учебных отрезках, система
помогает составлять
расписание. Процесс создания делится на несколько этапов.
\begin{itemize}
\item[1)]
Создаются учебные потоки. При этом программа советует, какие группы
следует объединить в поток.
\item[2)]
При помощи веб-интерфейса проекта оператор на каждой из кафедр получает
список читаемых дисциплин
и задает распределение преподавателей кафедры по ним. При этом он может
добавлять пожелания
преподавателей и многочисленные примечания.
\item[3)]
Следующим этапом является составление расписания. Система делает все
необходимые проверки,
гарантирующие целостность базы данных и отсутствие <<накладок>>.
\item[4)]
На кафедры раздаются листы с расписанием преподавателей.
Просходит повторный учет их требований и, как следствие, переделка
расписания.
\item[5)]
После составления окончательного варианта расписание печатается
листах формат А3.
Отметим, что в системе реализованы несколько вариантов печати:
\begin{itemize}
\item[-] по учебным группам;
\item[-] по преподавателям заданной кафедры;
\item[-] по дисциплинам, читаемым на заданной кафедре;
\item[-] по аудиториям.
\end{itemize}
%Каждый из вариантов можно печатать не только на листах А3 но и А4.
на
\end{itemize}
Редактор расписания и учебных отрезков представляет собой клиентсерверное приложение
и для его работы требуется установка специальной программы на
компьютер-клиент. Она
написана на мультиплатформенном языке программирования Tcl/Tk [7]. Тcl -интерпретируемый язык с простым синтаксисом, а Tcl/Tk
позволяет с относительной легкостью создавать программы, включающие
в себя сложные пользовательские интерфейсы.
Другие приложения выполняются на компьютeре-сервере и не нуждается в
установке
на клиенте. Для их работы требуются только рабочая станция, подключенная
к локальной
сети университета, и веб-браузер, например, Internet Explorer или Netscape
Navigator.
Разработка программ такого рода была продиктована необходимостью
получения различной информации от кафедр:
\begin{itemize}
\item[1)]
списка преподавателей с их пожеланиями;
\item[2)]
распределения --- какой преподаватель
или преподаватели могут читать дисциплину;
\item[3)]
специальных пожеланий --- кафедра, например,
занятия по определенной дисциплине
дожны проводиться только в указанной аудитории.
может напомнить, что
\end{itemize}
Отметим, что,
используя любой из компьютеров, подключенный к
локальной сети или даже сети
интернет, можно ознакомиться с реально действующим расписанием каждой
из групп и любого из преподавателей университета. Можно увидеть загрузку
аудиторного фонда и получить ответы на многие другие вопросы, связанные
с
расписанием
занятий
не
только
студентов,
но
и
слушателей
подготовительного
факультета.
\section*{Рабочие программы}
К сожалению, учебный план не содержит информации о том, какие именно
знания призвана
дать та или иная дисциплина, что планируется читать на
лекциях (семинарах, лабораторных), как студент должен тратить
время, отводимое на самостоятельную
работу, и т.п. Рабочие программы по каждой из дисциплин призваны дать
необходимую информацию,
логически завершая описание учебного процесса студента.
При разработке информационной системы особое внимание было
уделено тому,
что очень часто рабочие программы по одной и той же дисциплине для
различных специальностей
практически
совпадают. Естественно, никому не хочется вводить 10 раз одно и то же в
базу данных, да и хранить
в 10 экземплярах одну рабочую программу не разумно. Поэтому была
разработана структура,
позволяющая объединять несколько рабочих программ в одну, учитывая
особые обстоятельства, характерные для
той или иной специальности (рис 6). Интерфейс для ввода информации
объединенной рабочей программы
спроектирован
с учетом реализации возможности вводить как общую для всех планов
информацию, так и информацию,
специальную для конкретного учебного плана. Пункты редактирования
рабочей программы следующие:
\begin{itemize}
\item введение;
\item перечень тем;
\item распределение часов по темам;
\item самостоятельная работа и контроль знаний студентов в
течение семестра;
\item техническое обеспечение;
\item курсовая работа (проект);
\item вопросы к зачету (экзамену);
\item литература основная;
\item литература дополнительная.
\end{itemize}
Для того чтобы начать вводить рабочую программу в базу данных ее нужно
создать.
Процедуры создания и удаления программ усложнены тем, что хотелось
предоставить возможность
объединения
рабочих программ для одной и той же дисциплины из разных
учебных планов. Также было необходимо уметь удалить только часть
программы, соответствующей
конкретному учебному плану.
\begin{figure}[]
\begin{picture}(300,205)
\put(-50,
205){\noindent\includegraphics[scale=0.345,angle=-
90]{images/luc_tuz/plan3.ps}}
\end{picture}
\caption{Ввод рабочих программ}\label{fig:wp1}
\end{figure}
Использование информационной системы в режиме просмотра не требует
аутентификации пользователя,
а вот доступ к ней в режиме редактирования без этого невозможен.
Каждая кафедра
имеет свое пользовательское имя (kaf\_номер)
и пароль. Пользователь-
кафедра
имеют ограниченные права при работе с базой данных, они могут
редактировать и просматривать
только определенные
таблицы и при этом не имеют возможности регистрировать других
пользователей и создавать таблицы.
Им также недоступна
информация о пользователях системы в целом.
Наиболее сложная часть редактирования рабочей программы --- это разбивка
тем по часам.
При вводе данных происходит проверка информации, на соответсвие с
данными учебных планов.
Таким образом, невозможно указать неправильное количество
часов,
отводимых на тот или иной вид занятий.
%Вообще,
%корректность ввода той или иной информации в базу определена
соответствующим учебным планом.
При создании гипертекстовой и печатной версий рабочей программы
использовались Php,
Html и TeX.
Были написаны две программы, действующие по одной и той же схеме;
первая
создает гипертекст, а вторая --- TeX-документ, из
которого потом получается файл в формате PostScript.
Просматривать
рабочие
программы
можно
любому
пользователю
информационной сети МГИУ, что дает
возможность студентам заранее ознакомиться с теми дисциплинами, которые
им предстоит изучать.
Доступ к информационой системе, описанной в данной статье, можно
осуществить с
сайта ЦКТ МГИУ [9].
\section*{Литература и гиперссылки}
\smallskip\noindent [1]
Т. Кристиансен, Н. Торкингтон.
{\em Perl. Библиотека программиста} --СПб.: Питер, 2000, 734с.
\smallskip\noindent [2]
Г. Хансен, Д. Хансен.
{\em Базы данных. Разработка и управление.} --М.: Бином, 1999, 699с.
\smallskip\noindent [3]
С. Хьюгс, А. Змиевский.
{\em Php. Руководство разработчика.} --M.: DiaSoft, 2001, 368с.
\smallskip\noindent [4]
{\tt
http://www.informika.ru}
---
Официальный
сайт
образования РФ.
\smallskip\noindent [5]
{\tt http://www.php.net} --- Официальный сайт Php.
\smallskip\noindent [6]
{\tt http://phpclub.unet.ru} --- Клуб разработчиков Php и MySQL.
\smallskip\noindent [7]
{\tt http://tcl.activestate.com} --- Сайт разработчиков Tcl/Tk.
\smallskip\noindent [8]
{\tt http://www.postgresql.org} --- Сайт создателей PostgreSql.
Министерства
\smallskip\noindent [9]
{\tt http://www.ctc.msiu.ru} --- Сайт ЦКТ МГИУ.
\endinput