Разработка инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин
Постановка задачи разработки инструментальной среды
В результате анализа существующих систем компьютерной поддержки учебных дисциплин были выявлены их недостатки и определены задачи для проектирования и разработки новой инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин. К таким задачам относится следующее:
разработка структуры реляционной БД для поддержки учебной дисциплины, с возможностью стороннего доступа и расширенной интеграции с внешним программным обеспечением;
разработка программной оболочки инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин, обладающей современным и интуитивно понятным графическим интерфейсом;
разработка программного и методического обеспечения, позволяющего наиболее эффективно применять результаты разработки в повседневной деятельности преподавателя по организации процесса поддержки учебных дисциплин.
В основе проектирования инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин лежат немаловажные для ее разработки принципы. К таким принципам можно отнести структурированность, открытость и модульность архитектуры БД, интерактивность инструментальной среды.
Учебную дисциплину, как показано на рисунке 6, характеризуют следующие программные и информационные компоненты:
учебные материалы (лекции, лабораторные работы и другое);
организационное обеспечение (расписание на семестр и т.п.);
информационная поддержка (новости, события);
контроль успеваемости, обратная связь (форум);
возможность интеграции со сторонними приложениями (подключение внешних модулей);
административное обеспечение (контроль учетных записей, общие настройки подсистемы).
Рисунок 6 – Схема поддержки учебной дисциплины
Предпочтение инструментальной среде компьютерной поддержки учебных дисциплин обусловлено конкретными целями и задачами для ее разработки в виде структурированной иерархической системы взаимосвязанных модулей.
Инструментальная среда компьютерной поддержки учебных дисциплин разработана на языке программирования Delphi с помощью программного продукта Delphi 6.0 фирмы Borland и БД Microsoft Access.
Описание предметной области
Информация о внешнем мире представляется в информационной системе (ИС) в форме данных. Это ограничивает возможности смысловой интерпретации информации и конкретизирует семантику ее представления в ИС. Совокупность этих выделенных для ИС данных, связей между ними и операций над ними образует информационную и функциональную модели предметной области, описывающие ее состояние с определенной точностью. Понятие предметной области в контексте ИС предполагает существование устойчивой во времени соотнесенности между именами, понятиями и определенными реалиями внешнего мира, не зависящей от самой ИС и ее круга пользователей. Таким образом, введение в рассмотрение понятия предметной области ограничивает и делает обозримым пространство информационного поиска в ИС и позволяет выполнять запросы за конечное время [19].
Предметная область ИС является частью реального мира, описание которой является сферой проблемной ориентации автоматизированной информационной системы. В образовательных технологиях информационная система отображает по значимости исходную информацию, относящуюся к объекту изучения, позволяет расширять и дифференцированно углублять круг сведений о ней, формирует общие, проблемные и частные вопросы и задания ко всем участникам учебного процесса, вносит директивные и методические компоненты в образовательные технологии и формирует материалы и механизмы для создания обратных связей обучения и творчества в виде самопроверки, оперативного контроля, контроля текущей успеваемости. При этом ИС обслуживает и такие задачи, как синхронный и асинхронный обмен информацией между всеми участниками учебного процесса и банками знаний и базами данных, поддерживаемых самой ИС, хранение, защиту и отображение информации в требуемом виде. Современная ИС образовательных технологий реализуется посредством Интернет – технологий, и содержит четко обозначенное устойчивое ядро описания предметной области и динамично изменяющееся информационное окружение ядра ИС в виде различных развивающих и установочных материалов [20].
В процессе разработки подсистем для поддержки процесса создания компьютерных учебных дисциплин, целью которых является создание учебных дисциплин и их управление, технологический процесс подразумевает под собой моделирование предметной области, разработку и описание программного модуля учебных дисциплин.
Модель предметной области подразумевает визуальное представление концептуальных классов или объектов реального мира в терминах предметной области. Такие модели называют также моделями объектов предметной области или объектными моделями анализа. Моделирование предметной области - один из начальных этапов проектирования информационной системы, необходимый для выявления, классификации и формализации сведений обо всех аспектах предметной области, определяющих свойства разрабатываемой системы. Модель предметной области описывает важные понятия контекста как объекты предметной области. Предметная область при этом связывает эти объекты друг с другом [19].
Целью моделирования предметной области инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин является идентификация классов понятий или концептуальных классов компьютерной технологии обучения, детализация объектов предметной области и концептуальное представление понятий предметной области.
Создание модели предметной области происходит в несколько этапов. Первый и наиболее важный этап начинается с выявления концептуальных классов на основе списка категорий и метода анализа текстового описания для текущей итерации разработки. Второй этап подразумевает отображение концептуальных классов в модели предметной области. Третий этап включает в себя добавление отражающих связей, для которых требуется выделение памяти.
На последнем этапе происходит добавление атрибутов, необходимых для выполнения информационных требований. Моделирование взаимодействия направлено на решение таких задач, как: распределение поведения между интерфейсами, информационными и управляющими объектами инструментальной среды; детальное представление взаимодействия между объектами, которые учувствуют в каждом процессе; завершение распределения операций по классам, которые размещаются по пакетам (интерфейсные, управляющие и информационные объекты) [21].
В инструментальной среде компьютерной поддержки учебных дисциплин интерфейсными объектами являются администратор, преподаватель и обучаемый. Так как модель предметной области позволяет отражать основные классы понятий, то следует сформировать набор классов на базе ранее выделенных объектов, которые являются абстрактными определениями данных объектов.
В результате данного анализа была построена модель предметной области, которая может быть представлена в виде информационной модели предметной области (рисунок 7).
Представленная на рисунке 7 информационная модель предметной области демонстрирует все элементы разработанной инструментальной среды учебной дисциплины.
БД учебной дисциплины подразумевает под собой все учебные материалы, также материалы для организации процесса создания учебной дисциплины, в дополнение – дополнительная и оперативная информация. БД профиля хранит в себе все данные о пользователях и фиксированные изменения в ходе создания учебной дисциплины.
Рисунок 7 – Информационная модель предметной области