НИМ_Информационные технологии в сфере образования

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
ГОУ ВПО МГИУ
Научно-информационный материал
«Информационные технологии в сфере образования»
Состав научно-образовательного коллектива:
Князев С.В., ведущий инженер
Москва 2010 г.
Информационные технологии в сфере образования
Использование информационных технологий в сфере образования имеет
довольно большую историю. С каждым годом степень компьютеризации
учебных заведений продолжает расти, что, в частности, способствует
применению различных систем автоматизации и контроля качества
образовательного процесса. Одной из важнейших задач, которую ставит
перед собой руководство каждого вуза - это грамотное планирование набора
и процесс подготовки абитуриентов для поступления в вуз. Планирование и
контроль организации набора в современных вузах, которые, как правило,
являются как крупными территориально, так и сложными по своей
внутренней структуре, достаточная сложная и трудоемкая задача.
Большая часть времени при решении подобных задач всегда уходит на
составление
всевозможных
отчетов,
дающих
качественную
и
количественную оценку контингента, поступающего в вуз, оценку уровня
подготовки абитуриентов, проходящих обучение по системе довузовского
образования, а также оценку системы проходных и полупроходных баллов
для каждой специальности и многое другое. Поэтому, решение задач
контроля и управления вузом просто невозможно без использования
автоматизированных информационных систем. Информационная система
является основным аппаратом, который позволяет значительно сократить
время получения всей необходимой информации руководству вуза, а также
свести к минимуму возможность ошибок («человеческий фактор»).
В
МГИУ
уже
несколько
лет
существует
модуль «Факультет
довузовского образования» информационной системы управления вузом,
который достаточно успешно используется для обеспечения работ ФДО, и
позволяет вести учет контингента абитуриентов. Однако модуль обладает
набором недостатков, которые делают нецелесообразным его дальнейшую
программную поддержку. Среди них можно выделить следующие:

использование устаревшей платформы и непопулярного на данный
момент языка программирования, на котором написан проект;

использование устаревшей модели данных, не отвечающей настоящим
требованиям отдела приемной комиссии;

отсутствие и невозможность использования в рамках текущего проекта
ролевой системы;

слабая
степень
интеграции
системы
с
другими
компонентами информационной системы управления вузом

требует установки дополнительно программного обеспечения;

генерация
отчетов
требует
дополнительных
трудовых
затрат
в
рамках
(разработка оконных форм);
Вследствие
вышеперечисленных
причин
проекта информационной системы управления вузом было принято решение
разработать новую информационную систему «Факультет довузовского
образования» .
Главной задачей в данной работе является разработка, интеграция и
внедрение
новой
вузом «Факультет
компоненты информационной
системы
довузовского
.
образования»
управления
Создание
новой
информационной системы предусматривает под собой решение следующих
подзадач:

анализ исходных данных (основных рабочих документов и отчетов
отдела);

анализ интерфейсов и возможностей старой системы;

определение перечня требований и задач, которые должна решать
система;

исследование готовых решений и анализ платформ построения
подобных систем;

проектирование архитектуры новой системы;

проектирование новой модели данных (описание структуры базы
данных);

проектирование и разработка интерфейсов;

написание рабочей и пользовательской документации;

разработка интерфейсов, портирующих данные из старой системы в
новую;

внедрение системы в МГИУ.
Описание
структуры
и
возможностей
старого
модуля
«Факультет довузовского образования»"
Интерфейс
прежней
информационной
системы
«Факультет
довузовского образования» реализован с использование скриптового языка
высокого уровня Tcl/Tk и представляет собой приложение, выполняемое на
стороне клиента. Для запуска такого интерфейса требуется установка
дополнительных библиотек в операционную систему.
Структура базы данных реализована в виде реляционных таблиц на
языке SQL под управлением СУБД Oracle.
Интерфейс
информационной
системы
«Факультет
довузовского
образования» выполнен в виде отдельных, перекрывающих друг друга окон.
Каждому окну соответствует закладка, содержащая его имя. При нажатии на
любую из них старое окно скрывается, а на его место всплывает новое, имя
которого указано на закладке. Данная организация не позволяет видеть два
окна одновременно.
Основной
из
важнейших
функций
«Факультет довузовского образования»
информационной
системы
является создание разнообразных
трудоемких отчетов.
Второй
из
важнейших
функций
разложение
информации
«по
полочкам»: то есть детализация различных свойств тех или иных объектов.
Что позволяет выполнять первую из поставленных задач информационной
системы.
Информационная система «Факультет довузовского образования»
позволяет создавать необходимые отчетные формы, которые могут быть
непосредственно отправлены на печать.
Старый модуль «Факультет довузовского образования»
включает в
себя интерфейсы для автоматизации следующего перечня операций,
производимых сотрудниками приемной комиссии:

учет контингента абитуриентов, поступивших в вуз;

учет предварительных тестировании, проводимых вузом;

создание личного дела абитуриента, содержащего полную информацию
о поступающем;

подготовка документов, необходимых для внутреннего пользования, а
так же соответствующей стандартам отчетной документации;

создание списков абитуриентов.
Ввод контингента абитуриентов, для удобства пользования системой
может производиться при помощи двух различных интерфейсов. Первый
интерфейс используется для ввода информации с титульных листов работ
абитуриентов при сдачи предварительных тестирований. В этом случае об
абитуриенте известна только такая информация, как :

фамилия имя отчество;

учебное заведение, в котором он учится;

гражданство.
Второй интерфейс используется для создания электронного личного
дела абитуриента при подаче заявления о намерении поступить в вуз. При
этом в систему заносится вся информация об абитуриенте, которая
содержится в документах, необходимых для поступления в вуз, а именно:

фамилия, имя, отчество;

паспортные данные;

адрес места жительства и контактные телефоны;

семейное положение;

информация о родителях (в случае если абитуриент является
несовершеннолетним);

информация о льготах, которыми имеет право воспользоваться
абитуриент при поступлении;

информация о факультете и специальности, на которые абитуриент
собирается поступать.
В целях повышения производительности операторов, вносящих
информация в систему обработки результатов процесс разбит на несколько
этапов.

Контроль за организацией тестирований производится на основе
разнообразных отчетов.
Исследование готовых решений на примере нескольких систем
Рассмотрим
Постараемся
несколько
готовых
решений
аналогичных
систем.
понять, почему создание собственной информационной
системы является более выгодным и конструктивным решение.
Framework веб-приложений.
С наступлением технического прогресса резко возрастает объемы
данных, с которыми приходится иметь дело. Человек перестает справляться
с ними и начинает разрабатывать информационные системы для удобства
использования информации. В самом начале этого процесса, когда системы
были штучными и имели примитивный интерфейс, достаточно было просто
языка программирования, для того, чтобы написать вручную простейший
интерфейс. Однако этот подход сошел на нет, когда была необходимо
разрабатывать сложные системы, которые состоят из множества форм.
Модификация и поддержка их весьма затруднительна для программистов и
ведет к возможным ошибкам. Это привело к созданию средств, которые бы
облегчили задачи создания информационных систем, а именно framework'ов.
С активным появлением технологии Web стало популярно создание
Web-приложений. Они уступают по возможностям стандартным, зато
позволяют:

использовать ИС без специализированного ПО (благо, в настоящее
время в любой операционной системе присутствует web-браузер);

использовать информационные системы на разных платформах;

использовать ИС по сети, в общем случае интернет;

пользователю предоставляется возможность некоторой настройки
интерфейса (например, размер шрифта);
В настоящее время набирает популярность новый подход к разработке
web-приложений, называемый Ajax. При использовании Ajax страницы web-
приложения не перезагружаются целиком, а лишь догружают необходимые
данные сервера, что делает их более интерактивными и производительными.
Рассмотрим подробнее, что называется framework'ом web-приложений
и какие есть преимущества его использования.
Framework web-приложений (Web application framework) является
основой программного обеспечения, предназначенного для поддержки
разработки динамических web-сайтов, web-приложений и web-служб.
Framework призван облегчить накладные расходы, связанные с общей
деятельностью,
используемые
в
web-разработке.
Например,
многие
Framework'и имеют в себе библиотеки для обеспечения доступа к различным
базам данных, шаблоны окон пользовательского интерфейса и сессии
управления, и часто сокращают повторное использование кода.
Ключевые преимущества использования framework'ов:
1. Безопасность - позволяют проводить авторизацию и аутентификацию
пользователя в зависимости от роли разрешать или запрещать доступ к
тем или иным компонентам ИС;
2. Доступ к СУБД - предлагают работу с унифицированным для
программиста API - нет необходимости переписывать код при смене
СУБД. Многие framework'и предлагают работу с СУБД в терминах
ООП. Некоторые поддерживают механизмы транзакций и миграций;
3. Преобразование URL - позволяет представлять URL в более
"дружественной форме" для пользователя, а также более удобной для
индексирования поисковыми системами;
4. Система шаблонов окон - позволяет связывать переменные программы
и
HTML
окна
их
отображения.
Многие
системы
шаблонов
поддерживают простую логику (IF, FOR) для более удобной обработки
данных. Система шаблонов существенно сокращает количество
разрабатываемых окон;
5. Кэширование - проводит кэширование web-страниц, которые через
него проходят. Это позволяет увеличить загрузку страниц при
повторном их запросе и уменьшить нагрузку на сервер. Многие и
позволяют проводить кэширование различных стадий подготовки
результата (например, кэширование результатов запросов к СУБД);
6. AJAX - технология асинхронных XML запросов позволяет создавать
интерактивные интерфейсы, которые позволяют не только выводить
результаты в браузер, но и инициировать от пользователя запросы
через JavaScript к ИС.
Многие и используют так называемую модель MVC Model-viewcontroller
(«Модель-представление-поведение»,
«Модель-представление-
контроллер»). MVC - архитектура программного обеспечения, в которой
модель данных приложения, пользовательский интерфейс и управляющая
логика разделены на три отдельных компонента, так, что модификация
одного из компонентов оказывает минимальное воздействие на другие
компоненты (Рис. 1.).
Рис. 1. MVC- модель.
Шаблон MVC позволяет разделить данные, представление и обработку
действий пользователя на три отдельных компонента:

Модель (Model). Модель предоставляет данные (обычно для View), а
также реагирует на запросы (обычно от контролера), изменяя свое
состояние;

Представление
(View).
Отвечает
за
отображение
информации
(пользовательский интерфейс);

Поведение
(Controller).
пользователем,
и
Интерпретирует
информирует
модель
данные,
и
введенные
представление
о
необходимости соответствующей реакции.
Модель не зависит ни от представления, ни от поведения. Это одно из
ключевых достоинств подобного разделения. Оно позволяет строить модель
независимо от визуального представления, а также создавать несколько
различных представлений для одной модели.
Framework'и для web приложений как правило базируются на
платформенно-независимых
языках
программирования,
поэтому
могу
спокойно запускаться в Windows, Linux, Mac и иных Unix-видных
платформах;

проектирование архитектуры новой системы (делаем выбор и
поясняем его: архитектура - MVC; язык программирования Ruby и
сервер приложений RubyOnRails (мультиплатформенный); ОС - не
имеет значения какая; БД - не имеет значения какая (особенности
проектирования, если все делать нормально); для определенности
говорим, что будем использовать Linux + Postgres);
Для создания новой системы "ФДО" был выбран RubyOnRails. Ruby
on Rails - свободно распространяемый web, базирующийся на языке
программирования
Ruby.
Используется
в
основном
для
коротких
приложений с постоянным взаимодействием с клиентом - то есть быстрая
перестройка
пользователя.
интерфейса
в
зависимости
от
изменчивых
пожеланий
Описание подсистем модуля и их устройства
Система авторизации.
Разработанная
информационная
довузовского образования»
система
«Факультет
имеет встроенный модуль авторизации
пользователей. При входе в систему, она запрашивает у пользователя login и
passwd. Эти данные просматриваются по базе данных по таблице паролей. В
случае успеха, система определяет полномочия пользователя, в случае
неуспеха — пользователь продолжает вводить login и passwd.
Так как система разработана при помощи framework'a, базирующегося на
MVC концепции, полномочии пользователя считаются разрешенными для
запуска методов в контроллере
Ролевая система.
В системе разработана ролевая модель 1-го уровня: существует таблица
пользователей, таблица ролей и таблица полномочий. Каждая роль включает
в себя несколько полномочий. Каждый пользователь может иметь несколько
ролей. При авторизации пользователя, система строит список полномочий
для данного пользователя, путем объединения всех полномочий всех ролей
пользователя и далее любое запрещенное со стороны пользователя действие
проверяется по списку полномочий. При наличии полномочия в списке —
действие считается разрешенным, иначе — запрещенным.
Список базовых ролей системы:

оператор по вводу личных карточек абитуриентов со стороны ФДО;

оператор по вводу данных с личную карточку со стороны абитуриента;

оператор по построению ведомостей и прочих отчетных материалов;

администратор системы — составление и поддержка справочников в
системе, а так же пользователей;

суперпользователь — пользователь с правами администратора и
правами любого из операторов.
Система аудита.
Информационная
образования»
имеет
в
система
себе
«Факультет
встроенный
модуль
довузовского
аудита,
то
есть
журналирование происходящих в системе событий. Журналированию
подлежат следующие операции и действия:
1. запрос клиента файла с web-сервера, код результата запроса;
2. действия пользователя информационной системой — выполнение
методов контроллера с входными параметрами;
3. запросы к СУБД, полученные в результате действий пользователей.
Вся эта информация позволяет производить контроль над
действиями пользователей и выявлять более качественно ошибки при
использовании
системы,
Уровень
системы
детализации
аудита
настраивается в самом framework'е. Логирование производится в файл,
который может быть проанализирован в любой момент времени при помощи
системных средств среды, где запущена серверная часть информационной
системы.
Система удаленной регистрации абитуриентов.
Система разработана с использованием на клиентском месте
стандартного браузера, встроенного почти в любую операционную систему.
Это позволяет
работать с серверной частью удаленно, например, через
Интернет, либо просто локальную сеть. С помощью этой функции можно
отличить работу сотрудников ФДО по регистрации личной карточки, от
абитуриента, путем самостоятельного заполнения абитуриентом некоторого
набора полей в специально форме.
Абитуриент заходит по ссылке, регистрируется в системе,
получая уникальных login и passwd для входа. Что позволяет ему заполнить
некоторые поняв личной
карточке, такие как «Фамилия», «Имя»,
«Отчество», «Адрес проживания», информацию о родителях. Система ему
выдает свой уникальный номер. В таком случае, при заполнении личной
карточки, сотруднику достаточно просто проверить введенные поля.
Система заполнение заявлений и личной карточки.
Как было написано ранее в системе существует ролевая модель и
удаленный доступ, это позволяет создать пользователя с ограниченным
доступом к ресурсу и открыть его во внешний мир. Необходимо отметить,
что для этих целей система должна быть сконфигурирована должным
способом с точки зрения безопасности. (Например, устойчива к DOS-атаке).
Система оценки уровня подготовки абитуриента.
Для оценки уровня подготовки абитуриента в вузе проводится
предварительное тестирование по различным дисциплинам. Тестирование
занимается другая Информационная система, однако, информационная
система «Факультет довузовского образования» позволяет импортировать
данные по результатам тестирования для абитуриентов. И добавлять
полученные оценки к их личному делу.
Система планирования набора и контроля контингента
абитуриентов
Как было описано ранее, в вузе проводится предварительное
тестирование для абитуриентов - это позволяет накопить «базу знаний
оценок», по которой можно строить различные отчеты и проводить анализ
проходного балла на специальность, а так же количественный и
качественный состав групп.
Описание пользовательского интерфейса
При
запуске
информационной
системы
проводит
авторизацию
пользователя. Пользователь должен ввести свое пользовательское имя и
пароль, после чего он получит доступ к определенным функциям модуля
согласно его ролям.
Рис. 1. Авторизация пользовательского интерфейса
Информационная система «Факультет довузовского образования»
имеет Web-интерфейс с динамически меняющимися данными.
Верхняя часть окна выполнена в виде набора ссылок-закладок для
каждого пользователя свой. Рассмотрим максимальное количественный
доступных ссылок для суперпользователя.

Тестирование абитуриентов

Выдача свидетельства

Личная карточка


Планирование и контроль

поиск по справкам

поиск по предметам
Справочники
Каждая
закладка
соответствует
отдельной
операции,
которую
позволяет выполнить информационная система «Факультет довузовского
образования» . При нажатии на название раздела в левой части подгружается
форма ввода данных с набором полей в зависимости от выбранного раздела.
Ведомости
Для того чтобы
получить ведомость, подготовленную для печати,
необходимо выбрать закладку «Ведомости» и заполнить появившуюся форму
в левой части интерфейса.
Информационная система предоставляет возможность печати двух
видов ведомостей. Первая — ведомость по предмету без преподавателей.
Она выполняется в виде отдельных страниц, на которых напечатана таблица
с результатами проверки . Таблица включается в себя:

порядковый номер работы на странице;

фамилию и инициалы абитуриента;

оценку, полученную за работу.
Личная Карточка
Полная информация об абитуриенте содержится в личной карточке
абитуриента. Раздел интерфейса содержащийся в «закладке» Личная
карточка позволяет:

добавить и удалить абитуриентов;

изменить личную информацию об абитуриенте;
Рабочее пространство данной закладки разделено на две части. В левой
части располагается форма поиска по абитуриентам. Для того чтобы найти
конкретного абитуриента необходимо ввести в соответствующие поля его
фамилию, имя и отчество, и год поступления. Затем нажать кнопку «Enter»
на клавиатуре или «Искать» в интерфейсе.
Для удобства поиска абитуриента полностью вводить фамилию, имя и
отчество не обязательно. Если ввести только часть, то появится списков
абитуриентов фамилия, имя и отчество которых содержит введенную
компоненту. Полная об абитуриенте информация появляется при выборе из
списка нужного, при помощи щелчка мыши.
Первая область закладки «Личная Карточка» содержит данные об
абитуриенте, которые логически разделены на пять категорий, которые
соответствуют пять дополнительных закладок:

«Личные дела»;

«Паспортные данные и образование»;

«Семья и родители»;

«Языки».
Личные данные об абитуриенте.
Личных карточек может быть у одного абитуриента более одной. Для
этого существует специальная кнопка «Добавить личное дело». При нажатии
на нее появляется пустая форма для заполнения, после чего следует нажать
кнопку «Сохранить» и к выбранному абитуриенту добавится
еще одно
личное дело. А так же в этом разделе можно выдать справку абитуриенту.
Для этого необходимо в соответствующем личном деле начать кнопку
«Получить Справку», справке присваивается очередной порядковый номер.
Закладка «Паспортные данные и образование» содержит:

Личные данные;


Фамилия Имя Отчество абитуриента; Пол абитуриента;
Паспортные данные;

Гражданство; Место рождения; Дата рождения; Паспорт; Кем
выдан; Код подразделения; Дата выдачи паспорта;

Адрес места жительства и телефоны;

Индекс; Регион;

Город; Улица; Дом; Корпус; Квартира; Телефон (дом); Телефон
(раб);

Документы о образовании;



Номер школы;
Дополнительная информация о школе;
Льготы;

Направлен;

Льгота (например, подшефная школа);
Следующая закладка содержит информацию о семейном положении
абитуриента, а также информацию о месте работы и адресе места жительства
каждого из родителей.
В целях уменьшения количества вводимой
информации интерфейс содержит набор кнопок «Адрес как у ребенка»,
«Адрес как у матери» и «Адрес как у отца» позволяющих копировать адрес
места жительства родителям между собой и у ребенка.
.
В нижней части каждой из дополнительных закладок находятся
кнопки, позволяющие соответственно изменить (сохранить) или ударить
данные о текущем абитуриенте.
При
каждой
попытке
удалить
абитуриента из базы, будет всплывать вспомогательное окно с уточняющим
вопросом «Вы уверены?»
Поиск по предметам
Информационная система «Факультет довузовского образования»
позволяет создать гибкую систему отчетов на основе сложной формы
поиска,
содержащейся
в
закладке
«Поиск
по
предметам».
Отчет
представляет собой список абитуриентов, удовлетворяющий критериям
выборки. Каждый элемент формы выборки накладывает жесткие условия на
выборку.
Например,
в
зависимости
от
выбранного
факультета,
подгружаются специальности только этого факультета.
Справочники
Раздел информационной системы «Справочники» доступен только
администратору. В данном разделе можно менять название факультетов,
типы обучений (коммерция, бюджет), и так далее... Все справочники
необходимые
для
работы
довузовского образования»
информационной
системы
««Факультет