Выпускная квалификационная работа по информатике на тему «Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия»

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 обработки данных успеваемости 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.

I. 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».

1.1.2 Организационная структура управления предприятием

На рисунке 1 приведена диаграмма организационной структуры МБОУ СОШ п.Ягодное. Как показано на рисунке 1, организационная структура образовательного учреждения включает: — руководство в лице директора школы и трех его заместителей, курирующих соответствующие направления работы: образовательный процесс, дополнительное образование, обеспечивающие процессы; — учебную часть, курирующую вопросы организации образовательного процесса; — педагогов дополнительного образования; — бухгалтерию, отдел кадров, административно-хозяйственный персонал. В рамках данной работы проведено изучение технологии анализа результатов учебного процесса. Данные функции находятся в компетенции учебного отдела. На сегодняшний день ситуация в оценках тестирования характеризуется интенсивным ростом и уровнем реализации. 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. Используемая серверная операционная система – Windows Server 2012 В компьютерных классах и на компьютерах учителей используются операционные системы: Windows 7/8/10. Средства защиты информации: антивирусное программное обеспечение на платформе Kaspersky EndPoint Security 11 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. Как показано на рисунке 5, обработка и анализ результатов учебного процесса в условиях образовательного учреждения включает этапы: — ведение школьных картотек; — учет результатов обучения; — формирование отчетных данных в разрезе учащихся; — формирование отчетных данных в разрезе педагогов. На рисунке 6 приведена диаграмма ведения школьных картотек, на рисунке 7 – диаграмма учета данных об успеваемости учащихся. 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:

1.2.4. Анализ системы обеспечения информационной безопасности и защиты информации

Защита информационной системы средней школы, в том числе разрабатываемого модуля учета успеваемости, необходима для отражения следующих угроз: — Вирусная активность — Потеря данных в результате технологических сбоев — Потери данных в результате нарушения пользовательских полномочий — Компрометации ЭЦП и паролей — Утечки персональных данных учеников — Несанкционированного копирования данных — Использования Интернет — трафика не по назначению В целях сохранности данных информационной системы необходимо выполнение мер технического и организационного характера. Работу по защите информации в информационной системе администрации курирует специалист по информационным технологиям. К техническим мерам защиты информации относятся: -Наличие системы резервного копирования базы данных на внешний носитель -Определение уровня доступа пользователей к информационным ресурсам -Централизованное администрирование -Антивирусное программное средство -Наличие системы разграничения доступа к сети Интернет, а также файрвола -Использование криптосредств для шифрования особо ценной информации К организационным мерам защиты информации относятся: 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»);

1.3.2. Выбор и обоснование стратегии автоматизации задачи

Далее определим стратегию автоматизации технологии работы образовательного учреждения «МБОУ СОШ п.Ягодное». В настоящее время принята классификация стратегий автоматизации на следующие виды: Хаотичная (кусочная) автоматизация; Автоматизация по участкам; Автоматизация по направлениям; Полная автоматизация. Проведем более подробный анализ данных стратегий. Хаотичная стратегия автоматизации подразумевает отсутствие единой стратегии функционирования информационной системы предприятия. Каждый специалист, либо группа специалистов в рамках данной стратегии принимает решение о внедрении той или иной информационной системы, что приводит полному отсутствию управляемости системой, сложностям в администрировании и невозможности интеграции различных направлений работы специалистов. Такая стратегия автоматизации характерна для малых предприятий, зачастую не имеющих в штате ИТ-специалистов, когда каждый специалист устанавливает себе системное, офисное, антивирусное ПО, а также отвечает за функционал прикладного ПО. Например, бухгалтер самостоятельно выбирает более удобную с его точки зрения программу, не согласовывая свои действия, например, с кадровой службой, которая также имеет свой функционал, например, при учете сотрудников или табелей рабочего времени. Такая стратегия автоматизации является неэффективной, ведет к росту расходов на программное обеспечение, увеличивает трудозатраты в случае необходимости интеграции различных участков работы, значительно повышает уязвимость системы и усложняет администрирование. Стратегия автоматизации «по участкам» предполагает единый подход при внедрении программного обеспечения в рамках выполнения единого функционала. Так, в данном случае, например в технологии учета заработной платы, единое ПО уже будут использовать бухгалтер и специалист по кадрам, что позволит объединить функционал данных специалистов в единую технологическую цепочку. При этом и в данном случае остается ряд недостатков, характерных для хаотичной автоматизации, так как не предполагается единый подход к использованию информационных ресурсов системы (так как в данном случае не используется единая СУБД, аппаратная платформа, системное ПО, что также увеличивает расходы на использование системы). Стратегия автоматизации «по направлениям» предполагает единые подходы к внедрению информационных систем согласно направлениям деятельности предприятия. Например, блок бухгалтерии при данной стратегии будет использовать базу «1С: Комплексная автоматизация», в которой реализован функционал всего бухучета – учета заработной платы, основных средств, оперативного, складского учета и при этом все это объединено в единую базу и позволяет получать сводную информацию о состоянии данного объекта управления. При этом в рамках единого ПО отражена вся технологическая цепочка подразделения (от ввода первичных данных до формирования отчетности и электронного документооборота). Стратегия полной автоматизации предполагает автоматизацию всех направлений деятельности на единой платформе управления. Подобный тип автоматизации является оптимальным, хотя встречается довольно редко – в крупных компаниях, так как требует наличия собственного штатаразработчиков ПО. Основываясь на том, что нам необходимо автоматизировать бизнес- процесс менеджера по продажам, целесообразно выбрать стратегию автоматизации «по направлениям». Так как работа организация образовательного учреждения представляет собой целостную технологическую цепочку, целесообразна её полная автоматизация.

1.3.3. Выбор и обоснование способа приобретения ИС для автоматизации комплекса задач

Определим способ приобретения программного обеспечения для автоматизации образовательного учреждения. Покупка готовых решений имеет следующие преимущества [18]: — Отсутствие необходимости расходов на разработку ПО; — Готовые решения, как правило, соответствуют стандартным технологиям работы специалистов; — Приобретение лицензионного ПО предполагает возможность технической поддержки конечных пользователей, доработки ПО в соответствии с изменениями законодательства. Также в настоящее время возможно приобретение «облачных» решений, что предполагает аренду ПО, развернутого на удаленном сервере. При этом не требуется временных затрат на установку и обслуживание ПО, но имеются риски, связанные со стабильностью каналов связи, а также с нахождением данных организации на сервере сторонней фирмы. При этом в случае возникновения проблемных ситуаций возможна блокировка доступа к ресурсам. В рамках данного проекта для реализации задачи создания сервиса будет использован язык программирования Delphi. Выбор сделан исходя из [20]:  соответствия возможностей языка программирования системным требованиям;  наличия бесплатной версии Delphi, установленной в МБОУ;  наличия большого количества технической документации и готовых компонент для использования в проекте.  В процессе разработки также использовались следующие программные средства:  All Fusion Data Modeller – для проектирования структуры данных;  MS Visio – при моделировании UML. В качестве средства функционального моделирования выбрано ПО ErWin, позволяющее проводить моделирование в методологиях IDEF0, IDEF3, DFD, так и проектировать модели данных и проводить экспорт данных в различные форматы. Выбор СУБД производится в соответствии с требованиями [15]: совместимость с имеющейся системной архитектурой информационной системы; наличие возможностей реализации совместного доступа пользователей к базе данных;

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. Программное обеспечение задачи

2.3.1. Общие положения (дерево функций и сценарий диалога)

Схема «Дерево функций» позволяет наглядно показать иерархию функций управления и обработки данных, которые автоматизированы в разработанном программном продукте. Выделяется два подмножества функций программы (рисунок 16) [9]: служебные функции (проверка пароля, управление окнами и др.); основные функции обработки данных (ввода первичной информации, обработки, ведения справочников, подготовки и распечатки документов и др.).

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.