Крайнова О.А., Гущина О.М.

ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», Россия

Автоматизированная система управления учебным процессом в образовательном учреждении

 

Создание автоматизированной системы управления учебным процессом в образовательном учреждении на сегодняшний день является актуальной проблемой, решение которой позволит повысить эффективность образовательного процесса.

В ходе исследования деятельности современных муниципальных бюджетных общеобразовательных учреждений, представляющих собой сложный и многоуровневый механизм, было принято решение о необходимости автоматизации их системы управления учебным процессом.

Были выделены основные умения, которыми должны владеть субъекты учебно-воспитательного процесса:

¾  сбор и обработка информации;

¾  видение, прогнозирование, проектирование и анализ учебно-педагогической ситуации;

¾  выделение проблемы (причин возникновения данной ситуации);

¾  установление критериев достижения педагогической задачи;

¾  определение пути достижения поставленных целей;

¾  осуществление действий, направленных на решение задач;

¾  оценка достигнутого результата;

¾  реагирование на изменения, корректировка действий.

Данные умения в равной мере относятся и к деятельности учителя, управляющего учением школьника, и к деятельности ученика, управляющего своим учением.

В процессе исследования и проектирования применялись несколько типов моделей системы, каждая из которых сформирована для удовлетворения отдельных целей.

Модель «AS-IS» (модель «как есть») – функциональная модель, формируемая по результатам обследования, отражающая структуру учреждения, информационные потоки между подразделениями, внешние информационные связи, степень компьютеризации, наличие вычислительной сети и т.п.

Рис.1. Контекстная диаграмма «Управление учебным процессом»

 

Далее была проведена декомпозиция модели «AS-IS», результаты которой отражены на рис. 2 - 4.

Рис.2 Декомпозиция блока «Управление учебным процессом»

Рис.3. Декомпозиция блока «Заполнение журнала»

Рис.4. Декомпозиция блока «Распределение заданий между сотрудниками»

 

Исходя из описания бизнес-процессов и схем, показанных выше, видно, что в процессах «Заполнение журнала» и «Распределение заданий» много ручной работы, которую необходимо автоматизировать.

Для наглядного описания изменений работы отделения после внедрения АСУ была построена модель «TО-BЕ» («как должно быть»), которая представляет собой функциональную модель учреждения после автоматизации.

Внедрение информационной системы позволит автоматизировать управление учебным процессом, что позволит сократить количество ручной работы и уменьшить количество ошибок при обработке информации.

Ниже следуют схемы процесса «Управление учебным процессом» после проведения автоматизации (рис.  5- 8).

Рис.5. Контекстная диаграмма «Управление учебным процессом» после автоматизации

 

Рис.6. Декомпозиция блока «Управления учебным процессом» после автоматизации

Рис.7. Декомпозиция блока «Заполнение журнала» после автоматизации

 

Рис.8. Декомпозиция блока «Распределение заданий» после автоматизации

Целью автоматизации управления учебным процессом в образовательном учреждении и распределения заданий является оперативность и результативность контроля успеваемости учащихся, ускорение работы учителей, а также сокращение избыточности хранимых данных на бумажных носителях.

Подробно изучив построенные модели бизнес-процесса «TO-BE» можно сделать вывод: автоматизация процессов позволит значительно сократить время выполнения этого процесса за счет систематизации информации и автоматизированной обработки данных.

Данный комплекс задач реализован в виде автоматизированной системы управления учебным процессом в образовательном учреждении. На рабочем месте реализуются задачи заполнения электронного журнала записями об учениках, классах и предметах, выставления оценок ученикам по выбранным предметам, ведения электронных дневников для учеников, распределение заданий между учителями, вывод данных в виде отчетов, а также системы личных сообщений.

Особенность разрабатываемой системы состоит в том, что пользователи смогут работать с приложением удаленно по средствам Интернет, что позволит, в частности, оперативно отслеживать информацию об успеваемости учеников.  Контроль выставляемых оценок обеспечит корректную аттестацию учащихся, а оперативные отчеты о выполненных задания повысят качество управления учебным процессом.

На данный период времени существует несколько программных комплексов разработанных для автоматизации процесса учета и контроля успеваемости учащихся. К ним относятся:

¾   АСУ РСО – система электронных журналов успеваемости (http://nschool.tgl.net.ru/);

¾   EMSY – система электронных журналов успеваемости (http://emsy.org/);

¾   MegaRegi – электронный школьный журнал (http://www.megaregi.ru/);

¾   электронный школьный журнал iTrack (http://itrack.ru/products/eschool/).

После проведенного анализа существующих систем для выявления направлений и требований к разрабатываемому приложению, была построена таблица позволяющая отобразить качество систем, оцененных по пятибалльной шкале (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика программных продуктов

Критерии

EMSY

MegaRegi

iTrack

АСУ РСО

АСУ управления учебным процессом

Удобство эксплуатации

3

3

3

3

4

Настройка программы

3

3

3

2

4

Ведение отчетности

2

1

1

3

4

Функциональность

3

2

4

3

4

Обслуживание

3

3

3

4

4

Безопасность

3

3

3

4

3

Удобство интерфейса

3

2

3

2

4

Простота навигации

4

3

3

1

4

         Таким образом, из представленной таблицы видно, что все аналоги соответствуют описанным ранее функциям, но рассматриваемые системы содержат множество недостатков, одним из которых является низкий уровень  отчетности. Также некоторые возможности программных средств  реализованы не в полной мере.

Использование современных технологических решений при разработке программного обеспечения является важнейшим фактором успешной реализации программных проектов и оказывает непосредственное влияние на эффективность функционирования разработанных автоматизированных систем и открывает широкие возможности модернизации. Выбор используемых технологий осуществляется таким образом, чтобы учесть оптимальный уровень функциональных возможностей разработанного программного обеспечения, высокую степень совместимости компонентов системы и наилучшую интеграцию с используемыми аппаратными средствами.

При выборе среды программирования учитывались следующие факторы: простота, надежность, безопасность, эффективность, гибкость, бесплатность, поддержка различных технологий, совместимость с серверами и базами данных.

Исходя из перечисленных требований, был проведен анализ технического, информационного, программного и технологического обеспечений. В результате были выявлены характеристики серверной и клиентской машин, основные входные документы для внесения оперативной информации в базу данных, выходная документация. Кроме того, были выбраны следующие средства реализации: среда разработки HTML, язык программирования PHP, сервер базы данных MySQL для операций с БД, поскольку функционал данного ПО наиболее подходит для выполнения поставленной задачи.

Защита от несанкционированного доступа осуществляется при помощи разграничения прав доступа для 3 группы пользователей:

¾  авторизованный пользователь (Родитель):  возможность просмотра оценок учащегося;

¾  авторизированный пользователь (Учитель): возможность создавать урок, просматривать оценки класса, выставлять оценки, менять статус задания и вести личную переписку работниками школы;

¾  администратор: добавление/редактирование/удаление данных из БД, распределение заданий и возможность вести личную переписку.

Для защиты учетных записей был использован метод шифрования md5().

Для защиты от попыток внедрения в программный код данных, выводящих АСУ из строя, вводимые специалистами, проходят обработку на выявление и удаление символов, которые могут содержаться во вредоносных командах.

При проектировании компонентов автоматизированной системы управления учебным процессом в образовательном учреждении были определены основные сущности предметной области: администратор (директор), учитель, класс, ученик, дисциплины, оценка, задание, сообщение. Данные сущности легли в основу инфологической модели данных, представленной в виде ER-диаграммы на рис. 9.

Рис. 9. Инфологическая модель данных АСУ учебным процессом (без учета атрибутов)

 

Поскольку при разработке инфологической модели были выявлены межтабличные связи «много ко многому», то было принято решение о нормализации таблиц.

В качестве даталогической модели данных была выбрана реляционная  модель, потому что в этой модели все данные хранятся в виде таблиц и в упорядоченном виде, и записи не повторяются, их уникальность обеспечивается первичным ключом, содержащий несколько полей, однозначно определяющих запись. Для быстрого поиска в реляционных таблицах создаются индексы по одному или нескольким полям таблицы. Значения индексов хранятся в упорядоченном виде и содержат ссылки на записи таблицы. Для автоматической поддержки целостности связанных данных, находящихся в разных таблицах, используются первичные и внешние ключи. Для выборки данных из нескольких связанных таблиц используются значения одного или нескольких совпадающих полей.

На основе инфологической модели данных была построена даталогическая модель данных, которая легла в основу физической модели, представленной на рис. 10.

Рис. 10. Физическая модель данных

 

С помощью системы управления базами данных MySQL и утилиты PhpMyAdmin была реализована структура таблиц в соответствие физической моделью данных.

Структуры разрабатываемой АСУ, состоящей из электронного дневника, системы личных сообщений и планировщика заданий представлены ниже (рис. 11).

Рис. 11. Структура АСУ учебным процессом

 

Таким образом, из представленной структуры видно, что функции доступные пользователю приложения зависят от типа учетной записи, под которой он авторизовался.

Для авторизации пользователя Родитель необходимо указать  пин-код, выданный администратором. После подтверждения введенных регистрационных данных произойдет замена модуля авторизации на модуль просмотра оценок ученика (рис. 12), где будет отображено меню и доступны функции приложения согласно уровню доступа пользователя.

Рис.12. Модуль просмотра оценок

 

В случае ввода неверных данных система проинформирует пользователя об ошибке и позволит пройти процедуру повторно. 

Учитель после авторизации может выбирать класс, создать новый урок, заполнив тематическое планирование, выставить оценки учащимся, а также может просмотреть список пройденных уроков, использовать модуль личных сообщений, получать задания от администрации и после выполнения изменять статус заданий.

Например, на рис. 13 отображена форма создания нового урока.

Рис. 13. Создание нового урока

 

Администратор после ввода Логина и Пароля попадает на главную страницу приложения, где ему становиться доступным меню управления, со следующим набором функций:

¾   просмотр/ создание личных сообщений;

¾   просмотр/создание заданий;

¾   просмотр статистики выполненных заданий;

¾   добавление классов;

¾   добавление/редактирование/удаление учеников;

¾   добавление/редактирование/удаление учителей;

¾   добавление/редактирование/удаление дисциплин;

¾   добавление/редактирование/удаление администраторов;

¾   добавление/редактирование/удаление учебных годов;

¾   добавление/редактирование/удаление учебных периодов;

¾   рассылка оценок для родителей по электронной почте или sms.

Например, в меню «Учебный год» администратор может просмотреть / отредактировать / удалить / добавить учебные года и периоды (рис. 14).

Рис. 14. Добавление нового учебного периода и его редактирование

 

В меню «Сервисные операции» Администратор может отправить сообщение по электронной почте или в виде SMS на сотовый телефон родителям с оценками каждого ученика за выбранную дату, нажав кнопку «Выслать» (рис. 15).

Рис. 15. Форма оповещения родителей через e-Mail или SMS

 

В меню «Планировщик заданий» Администратор может назначать / редактировать / изменять задания, изменять статус задания, а также формировать отчет о заданиях, как всех учителей, так и каждого учителя по отдельности и как за общий период времени, так и за отдельный период (рис.16 - 19).

Рис. 16. Добавление заданий

 

Рис. 17. Список добавленных заданий

Рис. 18. Редактирование задания

 

Рис. 19. Общий отчет о заданиях

 

Кроме того, можно просмотреть отчет о заданиях конкретного учителя, указав определенный период времени.

Итогом работы является разработанная АСУ учебным процессом, автоматизирующая процессы заполнения журнала, распределение заданий и предоставление отчетности.  Внедрение АСУ позволит работникам школы эффективнее  выполнять свою работу.

В дальнейшем планируется повышение мер защиты, возможность построения большего количества отчетов различных типов. Это позволит расширить возможности АСУ в области управления учебным процессом, что повысит интерес пользователей и качество обучения.

Литература:

1.     Гвоздева Т. В. Проектирование информационных систем : учеб. пособие для вузов / Т. В. Гвоздева, Б. А. Баллод. - Гриф УМО. - Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 508с.

2.     Грекул В. И. Проектирование информационных систем : учеб. пособие / В. И. Грекул, Г. Н. Денищенко, Н. Л. Коровкина. - 2-е изд., испр. - М.: Интернет-Ун-т Информ. Технологий : БИНОМ. Лаб. знаний, 2008. - 299с.

3.     Зервас К. Web 2.0: Создание приложений на PHP. СПб.: Вильямс, 2009. 544с.

4.     Кузнецов, М.В. и др. PHP. Практика создания Web-сайтов. БХВ-Петербург, 2008. - 817c.

5.     Назаров С. В. Администрирование локальных сетей Windows NT/2000. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 2008. 400с.

6.     Печникова Т. В. Документационное обеспечение организации. СПб.: Питер, 2008. 500с.

7.     Федоров Н. В. Проектирование информационных систем на основе современных CASE-технологий: учеб. пособие / Н. В. Федоров. - 2-е изд., стер. - М.: МГИУ, 2008. - 278с.

8.     Черемных С. В. Структурный анализ систем. IDEF – технологии. М.: Финансы и статистика, 2008. 680с.

9.     Информационные системы и технологии в экономике и управлении [Электронный ресурс]: электронный учебник / под ред. В. В. Трофимова. - М.: КНОРУС, 2010.

10. Грошев А.С.  Основы работы с базами данных  [электронный ресурс]. – Режим доступа:    http://www.intuit.ru/department/database/basedbw/

11. Консультант Плюс «Закон РФ "Об образовании" от 10.07.1992 N 3266-1» [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/popular/edu/43_2.html#p428