Дипломная работа по информатике на тему «Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия», Синергия

ВВЕДЕНИЕ В рамках данной работы проведена разработка информационной системы для контроля знаний учащихся. Использование информационных технологий для решения задач анализа учебного процесса позволит обеспечить возможности анализа эффективности учебного процесса, определить основные направления для совершенствования методик обучения. Использование информационных систем в образовательном процессе позволяет получать сводную информацию об учебном процессе в разрезе преподавателей, учебных дисциплин, педагогов, что позволяет использовать указанные материалы при аттестации педагогических работников. Внедрение информационной системы в деятельность образовательного учреждения позволит повысить оперативность поиска необходимой информации об учащихся, вести учет личных дел в электронной форме, осуществлять поиск информации по реквизитам. Также предполагается возможность поиска данных об учебном процессе (составление расписаний, учет нагрузки на преподавателей, формирование отчетности по результатам учебного процесса). Цель выпускной квалификационной работы – автоматизация контроля знаний, учащихся в «МБОУ СОШ п. Ягодное» путем разработки информационной системы. Задачи работы:  анализ специфики контроля знаний в образовательных учреждениях;  изучение организационной структуры и специфики деятельности образовательного учреждения;  анализ бизнес-процессов технологии контроля знаний образовательного учреждения;  постановка задач автоматизации задач учета успеваемости;  обоснование выбора СУБД и средства разработки;  разработка структуры данных информационной системы учета данных об успеваемости учащихся;  оценка экономической эффективности проекта. Объект исследования: «МБОУ СОШ п. Ягодное». Предмет исследования: процесс контроля знаний учащихся. Методы исследования: анализ бизнес-процессов, синтез, формализация, классификация, структурно-функциональный. Результатом работы будет являться готовая система, которую можно внедрить в технологию работы учебных отделов образовательных учреждений. Внедрение информационной системы позволит значительно сократить временные затраты на формирование печатных форм документов, получение сводной отчетной информации по учебному процессу. Аналитическая часть

1.1 Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия. Анализ деятельности «КАК ЕСТЬ»

1.1.1 Характеристика предприятия и его деятельности

В рамках данной работы проведен анализ деятельности «МБОУ СОШ П.ЯГОДНОЕ». Средняя школа работает в соответствии с образовательным стандартом ФГОС, в среднем и старшем звене организованы профильные классы физико-математического, химико-биологического и гуманитарного профиля. В таблице 1 приведены основные параметры «МБОУ СОШ п.Ягодное». Образовательное учреждение ведет учебный процесс как по утвержденным программ ФГОС, так и по авторским программам. Оказываются платные образовательные услуги по подготовке к сдаче ЕГЭ, программам профессиональной подготовки по техническим и гуманитарным направлениям. В школе действует множество спортивных секций, проводятся занятия по робототехнике, радиотехнике, программированию, современным биотехнологиям, Web-дизайну, производству мультимедиа-продукции (слайд- шоу, аудио и видео продукции). Подготовка учащихся ведется по химико- биологическому, гуманитарному, технологическому направлениям, что связано с увеличением количества часов на изучение соответствующих дисциплин.

1.1.2 Организационная структура управления предприятием

На рисунке 1 приведена диаграмма организационной структуры МБОУ СОШ п.Ягодное. Учебное заведение оснащено современным оборудованием для обеспечения образовательного процесса и удобной мебелью, компьютерными классами, комплектами для занятий по робототехнике. Планирование и организация учебного процесса обеспечивают качественное выполнение задач, связанных с профилизацией образовательной деятельности и подготовкой учащихся к поступлению в ВУЗы, их адаптацией к получению профессии. План проведения экзаменов разрабатывается согласно унифицированной форме и утверждается в установленном порядке. Задача анализа результатов учебного процесса может применяться в оценке эффективности деятельности образовательных учреждений, в рамках проведения аттестации педагогических работников, позволяет проводить анализ эффективности организации образовательного процесса [6]. В качестве критериев результативности работы образовательного учреждения и деятельности педагогов в отдельности рассматриваются: средний балл успеваемости учащихся по отдельным дисциплинам, количество выпускников, поступивших в ВУЗы, на коммерческой и бюджетной основе, средний балл аттестата.

1.1.3 Программная и техническая архитектура ИС предприятия

Характеристики существующей локальной сети «МБОУ СОШ п.Ягодное»: — 45 компьютеров, используемых педагогическими работниками и в компьютерных классах; — 1 файловый сервер. Категория сети – 5е. Топология вычислительных сетей в «МБОУ СОШ п. Ягодное» – звезда. Каждый из объектов сети соединен с коммутатором отдельно через сетевые порты. Выход в Интернет осуществляется через оптоволоконный канал.

1.2.1 Выбор комплекса задач автоматизации и характеристика существующих бизнес-процессов

В рамках данной работы проведено изучение технологии анализа результатов учебного процесса средней школы. Единый государственный экзамен включает блок обязательных экзаменов и экзаменов по выбору, сдаваемых в форме тестирования. Ответы на тесты вносятся учащимися в специализированные бланки, проверка которых проводится в автоматизированном или ручном режиме специальными комиссиями. Результаты учебного процесса, средние баллы по итоговым оценкам, результатам экзаменов и занятым местам на предметных олимпиадах являются ключевыми показателями эффективности деятельности образовательного учреждения, показателем его конкурентоспособности и престижности. В аттестации педагогических работников данный показатель является одним из ключевых, поэтому аналитическая работа, связанная с обработкой результатов учебного процесса является одним из приоритетных направлений в работе школы, позволяет определить слабые места в организации образовательного процесса с возможностью дальнейшего их устранения. Таким образом, для образовательных учреждений актуальным является создание инструмента, позволяющего проводить анализ результатов учебного процесса в разрезе различных показателей [6]. В данном разделе описывается технология ведения образовательного процесса в «МБОУ СОШ П.ЯГОДНОЕ» до внедрения системы анализа результатов учебного процесса. Проведем анализ бизнес-процессов обработки и анализа результатов учебного процесса. На рисунке 2 приведена контекстная диаграмма. Как показано на рисунке 3, входящие информационные потоки в систему содержат: — данные об учителях; — данные об учениках; — результаты учебного процесса; — Законодательные проекты об образовании; — Учебный отдел. Результирующие информационные потоки включают сформированную отчётность по результатам учебного процесса. На рисунке 5 приведена диаграмма декомпозиции основного процесса. Проведем анализ проблем («узких мест») существующей технологии учета данных об успеваемости учащихся в условиях исследуемого образовательного учреждения. Узкое место 1 Отсутствие возможности автоматизированного получения информации по результатам успеваемости учителей. Возможные последствия: невозможность оперативной корректировки учебного процесса по указанному предмету, ошибки в расстановке кадров при формировании учебной нагрузки. Решение проблемы: внедрение информационной системы анализа результатов учебного процесса Узкое место 2 Отсутствие возможности автоматизированного получения информации по результатам успеваемости учеников. Возможные последствия: снижение уровня репутации и рейтинга образовательного учреждения. Решение проблемы: внедрение информационной системы, позволяющей формировать отчетность по результатам успеваемости. Узкое место 3 Ошибки в формировании ведомостей контроля знаний. Возможные последствия: ошибки в заполнении документов выпускников. Решение проблемы: внедрение информационной системы, позволяющей формировать отчетность по результатам успеваемости. Разработка автоматизированной информационной системы автоматической обработки результатов учебного процесса позволит решить указанные проблемы, позволит формировать отчетность, позволяющую принимать решения о повышении эффективности учебного процесса. Разработка и внедрение автоматизированной информационной системы позволит:  вести картотеку результатов учебного процесса для проведения их анализа по различным критериям;  повысить надежность хранения информации;  вести картотеку педагогического состава с возможностью получения информации для проведения аттестации;  Повысить оперативность и достоверность обработки результатов учебного процесса;  Получать статистику по уровню успеваемости;  Освободить преподавательский состав образовательного учреждения от рутинного труда по подготовке материалов контроля знаний и обработке их результатов. В конечном итоге разрабатываемая система служит одной цели – повышению эффективности контроля знаний, благодаря возможности вести непредвзятую проверку результатов экзаменов более просто и быстро. Разрабатываемая система контроля учебного процесса предназначена для ведения базы данных для тестирования по определенным темам учебных курсов с возможностью автоматизации проверки знаний учащихся путем прямого прохождения ими тестирования. Система должна вести разграничение прав доступа к функциям системы по группам пользователей. Каждой группе назначаются свой набор прав исходя из требования невозможности неправомерной корректировки данных, порчи данных и сокрытия какой-либо информации. Так, например, ученики и родители должны иметь возможность просмотра любой информации по себе без возможности ее корректировки.

1.3. Анализ существующих разработок и выбор стратегии автоматизации «КАК ДОЛЖНО БЫТЬ»

1.3.1. Анализ существующих разработок для автоматизации задачи

Совершенствование технологии учета и анализа результатов учебного процесса связано с внедрением информационной системы. Разрабатываемая система учета обработки результатов учебного процесса нацелена на работу с разными категориями пользователей. Разбиение пользователей на категории автоматически приводит и к разбиению функционала системы на подсистемы, которые объединяют в себе функции, логически связанные друг с другом [5]. Рассмотрим функционал программных продуктов в области автоматизации технологии работы образовательных учреждений. 1.Moodle Образовательная система Moodle обладает мощным инструментарием для создания тестов, анализатором качественности тестов и его компонент — тестовых заданий. Управление тестовыми вопросами в Moodle производится с использованием банка вопросов. Создаваемые типы тестов, используемые в Moodle: Тесты-тренажеры; Тесты входного контроля; Тесты текущего контроля; Тесты общего контроля Также реализованы возможности быстрого поиска ответов к тестам по базе знаний. Базовая сборка Moodle включает возможности реализации следующих типов тестовых вопросов[2]: выбора одного или нескольких вариантов ответов из нескольких; верно/не верно; ввода краткого открытого ответа (или «вопрос с пропуском»); ввода числовых ответов; работу с вычисляемыми (с использованием формул) ответами; установления соответствий; работу с эссе (проверяется вручную); работу с вложенными ответами (комбинированными). Множество надстроек для Moodle позволяют использовать технологии drag&drop, выбирать области на изображениях, а также открытые вопросы с механизмами проверки, использующими регулярные выражения, и другие типы вопросов. Специфика разработки тестов в Moodle предполагает следующие системные ограничения [22]:  возможность ограничения по времени и числу попыток прохождения тестов;  возможность задания дня и времени прохождения тестирования;  возможность задания порядка вопросов в тесте;  работу в различных режимах, что предполагает разные ограничения по времени, числу попыток, времени прохождения;  получение отчета о результатах теста и наличие системы его настройки;  использование весовых коэффициентов при расчете итогового рейтинга. Также в данной системе присутствуют возможности редактирования параметров тестирования, весовых коэффициентов, ограничений на виды тестов и другие средства администратора. Moodle является свободно распространяемым программным обеспечением. 2.АИС «Школа» Данное программное решение используется для автоматизации деятельности образовательных учреждений в части: — ведения картотеки учебных курсов; — возможность прохождения тестов непосредственно из режима программы; — ведение картотек образовательного учреждения (учет учащихся, педагогов, классов); — формирование справок о результатах учебной деятельности; — формирование сводов для руководства учебного заведения; — формирование почтовых рассылок для родителей о состоянии успеваемости детей. Сравнительная характеристика рассмотренных программных продуктов приведена в таблице 9 многочисленные пользовательские подключения, с необходимостью обработки больших массивов данных. Для обеспечения доступа к данной СУБД необходима установка и настройка дополнительных компонент; При использовании СУБД MySQL необходимо использовать дополнительные утилиты. Данное решение эффективно при разработке Web- приложений; СУБД MS SQL Server обладает необходимыми параметрами производительности, совместимости, имеет необходимый набор средств администрирования, соответствует требованиям защищённости. Таким образом, в рамках реализации указанного проекта автоматизации выберем СУБД MS SQL Server.

1.4.3 Обоснование проектных решений по техническому обеспечению

Под техническим (аппаратным) обеспечением информационной системы понимается весь комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы и/или сети, исключая программное обеспечение и хранимую информацию. В этот комплекс входят: компьютеры, периферийные устройства ввода/вывода и хранения информации, а также сетевое оборудование различных типов и энергетическое оборудование (батареи и аккумуляторы) [3]. Требования к техническому обеспечению формировались исходя из аппаратных требований используемого программного обеспечения, и представлены в таблице 14

2.3.4 Описание программных модулей

В качестве примера рассмотрим программный модуль М10 «Сводный отчет по контролю знаний». При вызове модуля производится формирование и вывод на экран отчета, содержащего процент качества знаний по каждому из изучаемых модулей. Руководитель образовательного учреждения, ознакомившись с документом, может его распечатать или сохранить на жесткий диск в формате Microsoft Word (Текст RTF). Развернутая блок-схема работы модуля М8 представлена на Рисунке 22 Структура представления (VIEW) SVOD_3, предназначенного для получения списка средних баллов в разрезе преподаваемых учебных дисциплин, представлена в таблице 28

III Обоснование экономической эффективности проекта

3.1 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности

Целесообразность внедрения разработанной системы обусловлена сокращением трудозатрат на создание материалов для контроля знаний учащихся, сокращением времени на подготовку учителей к урокам, экономии времени на уроках на организацию процесса контроля знаний учащихся. Также система предоставляет возможность формирования отчетности по качеству знаний в разрезе тематики занятий, в разрезе педагогов, что позволит использовать данный материал при проведении аттестации педагогических работников, оценивать качество знаний учащихся по тем или иным направлениям. Алгоритм оценки экономического эффекта включает [12]: — Расчет затрат на разработку системы, включая трудовые затраты с учетом всех задействованных специалистов в денежном выражении, электроэнергию, амортизационные отчисления, затраты материалов; — Расчет экономии временных и трудовых затрат на выполнение всех технологических операций в годовом выражении; — Сопоставление вложенных затрат и полученного экономического эффекта; — Вычисление срока окупаемости и параметров экономической эффективности проекта. 3.2 Расчёт показателей экономической эффективности проекта Далее определим перечень ресурсов, необходимых для разработки проекта. Также необходимо учитывать расходы на электроэнергию. При разработке системы предполагается задействование двух компьютеров, имеющих потребляемую мощность 0.5кВт. Количество часов работы предполагается равным: 60*8*2=960. Затраты на электроэнергию при тарифе 4 руб./кВт*ч составят: S=4*960*0,5=1920 руб. Перечень материальных затрат приведен в таблице 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках данной работы создана информационная система контроля знаний учащихся. В рамках анализа предметной области было показано, что материалы, полученные при обработке данных по результатам контроля знаний, могут использоваться для оценки качества преподавания, определения оптимальных методик обучения школьников, а также основных направлений повышения эффективности учебного процесса. В рамках выполнения работы выполнены следующие задачи: — проанализирована предметная область (контроль знаний учащихся); — построены модели бизнес-процессов, определен перечень недостатков существующей технологии контроля знаний, учащихся в условиях «МБОУ пос.Ягодное»; — проведен выбор моделей жизненного цикла, обоснован способ приобретения программного продукта для автоматизации контроля знаний учащихся; — проведено построение информационной модели, спроектирована структура базы данных; — разработан прототип программного продукта для автоматизации решения задач по контролю знаний учащихся; — проведена оценка экономической эффективности. Задачи автоматизации контроля знаний реализованы через учет учебных материалов, вопросов тестирования и учету прохождения тестов учащимися. Выходные документы, формируемые системой, позволяют контролировать процесс усвоения знаний учащимися по определенным темам, по преподавателем, отдельным учебным дисциплинам. Информация, формируемая в отчетах в разработанной программе, может использоваться как материал для аттестации педагогических работников (например, по критерию среднего балла прохождения тестирования по определенным темам, процент качества усвоения знаний). Таким образом, цель работы достигнута, задачи выполнены.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010. Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств 2 Серебрякова Т. А. Интеллектуальные информационные системы: учебное пособие / Т. А. Серебрякова. — Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2016 — 115 с. 3 Гегерь Э. В. Корпоративные информационные системы: учебное пособие / Э. В. Гегерь. — Брянск: БГИТУ, 2017 — 255 с. 4 Шубинский И. Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы: методы синтеза / Шубинский И. Б. — Москва: Журнал «Надежность», 2016 — 544 с. 5 Левенец А. В. Информационные процессы и системы. Основы теории: учебное пособие / А. В. Левенец. — Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2018 — 127 с. 6 Уфимцева О. В. Предметно-ориентированные экономические информационные системы: учебное пособие / О. В. Уфимцева. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2019 – 114 с. 7 Задорожный, В.Н. Информационные технологии и автоматизация управления. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2016 — 269 с. 8 Ахметов И. В., Карабельская И.В., Губайдуллин И.М., Сафин Р.Р. Моделирование бизнес-процессов: учебное пособие. — Уфа: Уфимский государственный университет экономики и сервиса, 2015 — 67 с. 9 Баранов В. В., Горошко И. В., Лебедев В. Н. Информационные технологии управления и организация защиты информации: учебник. — Москва: Академия управления МВД России, 2018 — 453 с. 10 Некрасов В. Н., Архипова О. И. Информационно-коммуникационные технологии управления и особенности разрешения их противоречий: монография. — Ростов-на-Дону: Профпресс, 2014 – 105 с. 11 Костикова А. В. Моделирование бизнес-процессов: учебное пособие. — Волгоград: ВолгГТУ, 2016 – 110 с. 12.Бабиева Н. А., Раскин Л. И. Проектирование информационных систем: учебно-методическое пособие. — Казань: Университет, 2014 – 200с. 13.Радомский В. М. Информационные системы и технологии в изобретательской деятельности и рекламе : учебное пособие : / В. М. Радомский. — Самара : СГАСУ, 2015 — 218 с. 14 Стрекалова Н. Б., Маризина В. Н. Современные технологии в профессиональной подготовке специалистов: учебное пособие. — Тольятти: Тольяттинская академия управления, 2016 — 128 с. 15 Гагарин А. Г., Костикова А. В. Проектирование информационных систем: учебное пособие. — Волгоград: ВолГТУ, 2015 – 57 с. 16 Сурушкин М. А. Анализ предметной области и проектирование информационных систем с примерами: учебное пособие. — Белгород: НИУ «БелГУ», 2019 — 155 с. 17 Инюшкина О. Г. Проектирование информационных систем: (на примере методов структурного системного анализа): учебное пособие: Форт- Диалог Исеть, 2014 — 240 с. 18 Баранников Н. И., Яскевич О. Г. Современные проблемы проектирования корпоративных информационных систем. — Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2014 — 237 с. 19 Деменков, М.Е. Современные методы и средства проектирования информационных систем: учебное пособие. — Архангельск: САФУ, 2015 – 89с. 20 Тищенко А. А., Казаков Ю. М. Корпоративные информационные системы: учебное пособие / А.А. Тищенко, Ю.М. Казаков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Брян. гос. техн. ун-т. — Брянск : Изд- во БГТУ, 2015 — 139 с. 21 Шичкина Ю. А. Методы построения схемы и выполнения запросов в базах данных. — Санкт-Петербург : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016 — 205 с. 22 Микляев И. А. Универсальные объектно-ориентированные базы данных на реляционной платформе. – Архангельск: ИД САФУ, 2014 – 223с. 23.Терехова А. Е. Моделирование бизнес-процессов: учебное пособие. — Москва: Изд. дом ФГБОУВО «ГУУ», 2016 — 96 с. 24.Барановская Т.П., Яхонтова И. М., Вострокнутов А. Е., Иванова Е. А. Моделирование бизнес-процессов: учебное пособие. — Краснодар: КубГАУ, 2016 — 152 с. 25.Надейкина Л. А. Программирование. Обобщенное программирование: учебное пособие. — Москва: Московский государственный технический университет ГА, 2019 — 80 с.