CC BY
112
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ ВУЗА
А.Н. Зайцева (Нижегородский филиал государственного университета
- Высшей школы экономики) Научный руководитель - к.т.н., доцент Э.А. Бабкин (Нижегородский филиал государственного университета - Высшей школы экономики)
В работе рассмотрена проблема автоматизации образовательного процесса вуза. Были рассмотрены проблемы, с которыми сталкиваются участники образовательного процесса, и существующие варианты их решений. После проведенного анализа недостатков и уточнения пожеланий пользователей была разработана собственная система.
Введение
Любая организация, как и человек, для координации своих действий должна иметь механизм внутренних коммуникаций. Каждое образовательное учреждение, независимо от того, в какой области оно специализируется (будь то гуманитарный институт или технический вуз), имеет свои базовые рабочие процессы, которые обеспечивают функционирование системы в целом (прием студентов, составление расписания учебных занятий, проведение контролей усвоения материалов и пр.).
Требования эффективности и качества стимулируют широкое развитие автоматизации управления такими процессами. Каждое подразделение может использовать локальные приложения для выполнения своих функций, которые сами по себе могут работать стабильно, однако данные этих систем остаются изолированными друг от друга, и их интеграция является весьма трудной задачей. При таком подходе отсутствует столь важный компонент, как связи между разными видами информации.
Большое значение для любой системы имеют хорошие рефлексивные показатели, которые говорят о том, как быстро система может реагировать на любую неожиданность. Примером может служить своевременное информирование студентов о том, что преподаватель не сможет провести занятие в связи с внезапно возникшими трудностями. Поэтому в столь быстро меняющейся экономической и политической мировой ситуации информационная система вуза должна обеспечивать доступ к самым свежим, достоверным и аргументированным данным.
Скачок в развитии информационных технологий стал основой разработки новой федеральной целевой программы в России - «Развитие образования на 2006-2010 гг.» [5], в рамках которой планируется провести «совершенствование системы управления образованием на основе эффективного использования информационно-коммуникационных технологий в рамках единого образовательного пространства».
Хочется отметить, что и до внедрения вышеуказанной программы многие учебные и коммерческие заведения технического профиля занимались разработкой и внедрением автоматических систем управления учебным процессом. Среди них следует особо выделить: Naumen (система Naumen University), Якутский государственный инженерно-технический институт (Web-ориентированная система управления учебным процессом) и Российский государственный университет путей сообщения (Автоматизированная система управления учебным заведением - АСУ УЗ). Данные системы успешно прошли интеграцию в высших учебных заведениях и активно развиваются. Но вместе с тем, их характерной особенностью является узость решаемых задач (проект ЯГИТИ, АСУ УЗ) или же сложность программной реализации (Naumen University).
Поэтому в рамках данной работы мы стремились к созданию гибкой, легко адаптируемой к нуждам организации (с учетом системы рейтинговых оценок) системы, которая позволила бы не только автоматизировать часть «бумажной работы» сотрудников учебного заведения, снабжать всех заинтересованных лиц своевременной и достовер-
ной информацией, но и создавала бы благоприятные условия для наиболее полного взаимодействия между различными участниками учебного процесса.
В следующих главах работы содержатся требования к автоматизированным системам управления образовательным процессом, анализ уже существующих систем, описание использованных в процессе разработки нашей собственной системы технологий, программных продуктов, краткое описание архитектуры и функциональности нашей системы.
Требования к системе управления образовательным процессом
Эффективность управления образовательным процессом представляет собой:
• обеспечение быстрого и удобного доступа к необходимой информации;
• налаженную систему коммуникаций между участниками системы;
• оптимизацию использования информационных и временных ресурсов.
Для обеспечения эффективного управления учебным процессом необходимо внедрение и оптимальное использование новейших информационных технологий. При необходимости нужно адаптировать деятельность системы с учетом интересов руководства, студентов, инвесторов, государства и прочих заинтересованных субъектов. В связи с этим разрабатываемая система должна удовлетворять определенным требованиям, основными из которых [4] являются:
1. интегрированность,
2. адаптируемость,
3. распределенность,
4. масштабируемость,
5. качество.
В частности, система управления образовательным процессом должна обладать следующими ключевыми возможностями [3]:
• обеспечивать взаимодействие различных функциональных модулей, как по данным, так и по процедурам обработки;
• иметь развитые технологические методы интеграции с другими прикладными системами и базами данных.
Данные требования были полностью учтены при разработке нашей информационной системы, именуемой далее информационным порталом.
Анализ существующих программных решений
Прежде чем приступать к разработке собственного программного продукта, нами был изучен рынок существующих средств автоматизации учебного процесса. Среди наиболее крупных систем мы хотели бы выделить:
• Naumen University - разработка российской ИТ-компании Naumen;
• Автоматизированная система управления учебным заведением (АСУ УЗ) - разработка Российского государственного университета путей сообщения (РГУПС);
• Web-ориентированная система управления учебным процессом - разработка Якутского государственного инженерно-технический института (ЯГИТИ).
Анализируя функциональность данных приложений, мы заметили, что система ЯГИТИ имеет достаточно узкую область применения. Ориентированный на реализацию идеи дистанционного образования, данный продукт позволял пользователям, подключившись к web-серверу института, просмотреть расписание курсов, выполнить в режиме on-line практические задания и получить информацию о текущей успеваемости. Таким образом, данная система по набору предоставляемых информационных компонент не соответствовала заявленным выше требованиям [10].
В свою очередь, система, предложенная разработчиками РГУПС [7], имела сугубо прикладной характер, позволяя лишь автоматизировать документооборот внутри организации. Пользователями данной системы преимущественно являются секретари, преподавательский состав и финансовый отдел организации. Используя различные программные модули, они могут получить доступ к учебным планам, распределению нагрузок или стандартным шаблонам документов и т.п. Данная система, хоть и снижает существенно объем «бумажных работ», не способствует построению прямого канала связи между студентами и кафедрой и не способна обеспечить пользователей своевременной информацией.
j Ml-ISOU -Wozilla Firefoi
Go Bookmarks tools help
Абитуриент Движение Целевой набор Кадры Со ^ Мт-16061 [Группе] мт-16061
| Группа | Сотрудники 11 Настройка прав) История |
[редактировать] [уделить] Название
Вид возмещения затрат Ш/фр группы Дет« создания Дото ликвидации Курс
Фор-ia освоения Тсмиология освоения Условие освоения Срок освоения
Мт-16061 госбюджет 01622 01,09.2006
1
v ЕГ
О rieтрона Мария Федоровна - Mozilla Firefox
Fite £dt Иен йа бооЫогЬ loofc Help
ВИВ
Очная Обычная Полный срок 5,5
Формирующий факультет Металлургический Выпускающая кафедра литейного производства и упрочняющих технолс Специализация 150107 Мт Защитные и упрочняющие покрытия
Куратор
[добавить студента] ФИО
О ПЭТРРРА ri-ЭРНЯ ФЕДОРОВНА Q Корнилов Семен
О - - ® © © [LT
| 9 «» [Q
Абитуриент Движение Целевой набор Кедры Совместители Админ-е
Мт-16061 [Группа] / Петрова Мария Федоровна [Личные данные] Петрова Мария Федоровна
1ичные дан!
■ | Студент 11 Приказы 11 Стипендия 11 История |
[I-II. Паспортные данные] [Ш. Законче IV.Пврспнв
[редактировать]
Стаж работы Не имеет
Отношение к воинской службе Невоеннообязанный
Семейное положение Количество детей Телефон дочашний Телефон мобильный E-mail
icq
[добавить] Степень родства
Не состоит в браке
заведение] IV. Персона [Фотография] [Логин] IV. Место работы
[редактировать] Учреждение Должность Страна проживания Область, край, республика Город
Район города
Улица
Дом
Корпус
офис
Рабочий телефон Факс
IV. Ближайшие родственники
ФИО
Ш Леев
Место работы
Должность
Рис. 1. Страница группы и личная страница пользователя в системе Naumen University
Naumen University [6], пожалуй, является одной из лучших систем автоматизации учебного процесса, которая существует на данный момент в России. Программный комплекс разработан с использованием технологии Java и стандартов Java-сервлетов и является совместимым с серверами Tomcat (начиная с версии 5.0). Система полностью отвечает всем предъявленным выше требованиям за исключением адаптируемости: данный программный продукт, как мы установили, не может быть перестроен в соответствии с рейтинговой системой, принятой в Государственном университете - Высшей школе экономики. Среди недостатков данной системы можно выделить сложный, недружественный интерфейс пользователя и отсутствие прямого канала связи между преподавателями и студентами (форум и т.п.).
Создавая свой информационный портал, мы принимали во внимание опыт разработчиков по созданию информационных систем для высших учебных заведений [2]. Вместе с тем мы стремились создать качественный, многофункциональный, уникальный в своем роде продукт, который мог бы стать не только площадкой для дальнейших исследований в области автоматизации учебных и бизнес-процессов (как это происходит со многими подобными системами). Мы предполагали внедрение разработанных технологических решений на практике, создавая тем самым единый источник информации для нашего вуза и прямой канал связи между различными участниками учебного процесса.
Выбор технологии и средств разработки программного обеспечения
Представленные выше требования во многом определяют выбор инструментов и методик, используемых в процессе создания системы.
Для реализации данной задачи было принято решение использовать свободно распространяемый продукт, так как временные и трудовые затраты в данной ситуации оказываются неоправданно велики, и использовать готовый программный продукт. В рамках данной технологии существует 2 лидирующих программных продукта, на базе которых возможна разработка информационного портала: OFBiz (Open for Business) и Pentaho. Для определения наилучшего решения был произведено сравнение систем.
Критерии сравнения OFBiz [8] Pentaho [9]
1. Наличие бизнес-оринтированных моделей данных, возможности по их созданию, расширению, связыванию. Содержит широкий спектр готовых бизнес-ориентированных моделей данных (entity), позволяет легко создавать и использовать собственные модели. Возможно построение связей между моделями данных, их совместное использование и перестроение. Не поддерживает бизнес-ориентированных моделей данных (преимущественно логические модели и метаданные). Механизм изменения моделей негибок, сама модель данных сложна в управлении. Отсутствует механизм одновременной обработки нескольких моделей данных.
2. Возможности по управлению бизнес-процессами в составе системы Содержит особый компонент Workflow Engine, предназначенный для автоматизации выполнения бизнес-процессов в соответствие со спецификациями и стандартами WfMC и OMG. Не так давно был интегрирован с Shark. Обладает превосходным набором средств для создания, управления, исполнения и контроля над бизнес-процессами. Среди них: язык описания потоков работы XPDL и распорядитель выполнения работ Shark. Поддерживает стандарт WfMC .
3. Поддержка аналитической обработки данных Содержит все необходимые инструменты для анализа данных (в т.ч. статистические модели) и интерпретации полученных результатов. Включает отдельный модуль, реализующий различные инструменты для анализа данных и интерпретации полученных результатов.
4. Уровень графического интерфейса и средства по его созданию Представляет широкий спектр возможностей по созданию графического интерфейса, в т.ч. динамическая генерация интерфейсов из заранее созданных файлов на языках html, xml, PDF и др. Позволяет использовать шаблоны оформления для создания корпоративных сайтов (CCS). Низкий уровень графического интерфейса, который не всегда является интуитивно понятным. Интерфейс является жестким и практически недоступным для изменения.
5. Возможности локализации интерфейсов в системе (русский / английский языки) для Обладает набором средств локализации интерфейса создаваемого в системе приложения с учетом языковой принадлежности пользователя (lo- Локализация недоступна.
Критерии сравнения OFBiz [8] Pentaho [9]
разных типов устройств: ПК -КПК - мобильный телефон cale).
6. Уровень защиты от несанкционированного доступа Безопасность в рамках системы обеспечивается за счет следующих механизмов: использование свободно распространяемого программного обеспечения с открытыми исходными кодами, соответствующего промышленным стандартам; отсутствие записи на компьютер пользователя каких-либо компонентов, ведущих к потере пользователем контроля над своим компьютером; поддержкой механизмов аутентификации: парольная аутентификация и аутентификация при помощи сертификатов. Система использует свободно распространяемое ПО, защищенное сертификатом доступа. Вместе с тем, модуль защиты компонентов и аутентификация пользователей еще не реализованы до конца (т. к. система развивается относительно недавно по сравнению с OFBiz). Поэтому разработчику приходится самому настраивать защиту доступа пользователей к различным компонентам системы в соответствии с его потребностями.
7. Активность разработчиков Продукт активно развивается, как силами официальной команды разработчиков, так и просто энтузиастами. Продукт привлекает разработчиков новизной. Активно развивается, преимущественно сторонними разработчиками.
8. Работа с базами данных (простота в подключении, наличие встроенных СУБД и их удобство) Система содержит встроенную СУБД, доступную для эксплуатации. Предоставляет возможность подключения сторонних баз, но данное решение сопровождается существенными трудовыми и временными затратами на установку стабильного соединения. Не содержит внутренних СУБД. Через компонент Mon-drian осуществляет взаимодействие с SQL-базами. При этом пользователь не обязан создавать запросов на языке SQL. Система иногда ведет себя нестабильно.
Таблица 1. Сравнительные характеристики систем OFBiz и Pentaho
Из приведенной табл. 1 ясно видно, что наиболее подходящим программным продуктом для решения поставленной перед нами задачи является OFBiz.
1. Более устойчив и содержит большее число стабильно работающих встроенных компонентов.
2. Предоставляет широкие возможности для разработки пользовательского интерфейса и локализации, что немаловажно при создании Web-ориентированного приложения.
3. Достаточно легко интегрируется с другими системами, может быть установлен на мобильный телефон или КПК.
4. Предоставляет разработчикам развитую систему обеспечения безопасности, включая авторизацию пользователей, создание групп с различными правами и назначение ролей.
5. OFBiz содержит собственную СУБД, что упрощает задачу по сбору, хранению и управлению данными пользователей системы и информационным контентом.
6. Компонентная архитектура системы OFBiz гарантирует ее масштабируемость и гибкость.
Таким образом, выбор данного программного продукта гарантирует интегрируемость, адаптируемость, распределенность и масштабируемость информационной системы.
Описание архитектуры системы
В разработанной нами системе можно выделить 3 основные архитектурные компоненты: сервер баз данных, сервер приложений и клиентскую часть.
В качестве постоянного хранилища данных может использоваться собственная база системы OFBiz или сервер, который удовлетворяет определенным требованиям к функциональности (поддержка транзакций и др.) и для которого существует драйвер JDBC (Java Database Connectivity) уровня не ниже 2.
Сервер приложения реализован на основе программного продукта OFBiz, он создан на языке Java и использует серверные технологии J2EE. Сервер OFBiz чрезвычайно модулярен, что позволяет легко настраивать и расширять систему. Деление сервера на модули происходит в соответствии с принципами Stovepipe Architecture. Функциональность в системе реализована в виде служб или сервисов на языке Java. Для корректной работы системы требуется JDK версии не ниже 1.4 [1].
Основными функциональными составляющими системы являются собственно Интернет-портал и приложение, позволяющее составлять расписание в интерактивном режиме. Интернет-портал реализован в виде web-приложения в системе OFBiz, включающее приложение для составления расписания в качестве сервиса.
( \
Web-браузер
(Firefox, Internet ] Explorer, etc.)
Клиентская
часть \_)
Рис. 2. Архитектура информационного портала
Стандартны е встроенные компоненты
Специальные компоненты
Стандартные компоненты приложения
Стандартные инструментальные компоненты
Базисные компоненты (J2EE Container, Relational Database)
Сервер приложений
Описание функциональных возможностей информационной системы
Построенный на базе вышеуказанных систем информационный портал предоставляет доступ к различным службам через клиентский интерфейс следующим группам пользователей:
• Secretary (секретарь или администратор),
• Professor (преподаватель),
• Student (студент факультета),
• Entrant (гость, абитуриент).
Всем группам, особенно неавторизированным пользователям, предоставляется полная информация о вузе, преподавательском составе, кафедрах, специальностях, а также об организации внеучебного времени и различная литература, необходимая в учебных целях. В то же время доступ к информации и сервисам отличается у различных пользователей системы. Для контроля доступа к системе производится аутентификация пользователей по индивидуальному или групповому паролю.
В настоящее время пользователи портала имеют доступ к следующим функциям.
• Получение информации о различных информационных проектах факультета. Портал должен предоставляет возможность подключения других проектов, разработанных студентами в качестве научных работ на базе продукта OFBiz или с использованием технологии Java.
• Возможность интерактивной работы: форум, новости, опросы, составление и получение расписания. Студенты и преподаватели должны получать достоверную информацию в кратчайшие сроки. Для достижения этой цели создан раздел новостей. Функция по созданию новостей доступна секретарю. В целях повышения эффективности учебного процесса организован сбор различной информации посредством обновляющейся системы опросов.
Рис. 3. Заглавная страница информационного портала с разделом новостей
• Получение информации о преподаваемых курсах и предоставление доступа к материалам курсов.
• Создание учетной ведомости предметов (для группы Professor) с механизмом учета домашних заданий (и формированием рейтинга). Студенты имеют возможность передавать домашние выполненные задания через сервис портала. Преподаватель, в свою
очередь, используя соответствующие приложения, ведет учет сданных (или несданных) вовремя работ, выставляет оценки, размещает тексты заданий. В конце курса преподаватель выставляет итоговые оценки по своему предмету, которые автоматически объединяются в таблицу рейтинга с учетом используемых в нашем вузе коэффициентов. В зависимости от позиции в рейтинге студенту начисляется стипендия. Таким образом, данный сервис позволяет ускорить обмен информации между пользователями.
Имя Курса Математическая статистика
Имя Группы: 05БИ
ФИО Задание 1 30.06.2007 Задание 2 05.07.2007
Баранов Егор 8 7
Зайцева Анастасия Не сдано
Краснова Екатерина
Савилов Александр 9 7
Смирнов Александр 4 Не сдано
Создание Задания
Рис. 4. Экран ведомости успеваемости студентов по предмету «Математическая статистика»
Рис. 5. Экран пользователя группы Рг^еээог с функцией «Создание Задания»
• Получение информации о подготовительных курсах, порядке и графике сдачи экзаменов, порядке и сроках подачи документов на зачисление, порядке и величине платежей для учащихся, поступающих на коммерческой основе (для группы Entrant).
• Поучение информации о тематике магистерских и бакалаврских работ, взаимодействие с научными руководителями, информация о действующих научно-исследовательских проектах.
• Подписка на рассылку (для групп Students и Professors). Пользователи данных групп могут быть в соответствие с их пожеланиями включены в базу рассылки системы, после чего им будут автоматически отправляться обзоры последних новостей, проектов и важнейших событий в жизни факультета.
Разработанная нами система удовлетворяет всем вышеуказанным требованиям, позволяет своевременно обеспечивать пользователей достоверной информацией и частично автоматизировать образовательный процесс. На сегодняшний момент продолжа-
ется работа над текущими компонентами с целью улучшения пользовательского интерфейса, а также рассматриваются возможности интеграции в систему новых модулей для расширения ее функциональности (например, использование DataWerehousing для контроля над порталом и выявления активно посещаемых приложений).
Перспективы развития системы
В дальнейшем планируется расширение системы и преобразование ее из информационно-учебного портала в полнофункциональную автоматизированную информационную систему, функционирующую в рамках вуза.
Рис. 6. План наращивания функциональности системы
Данная задача может быть разбита на 3 этапа:
• создание информационного портала;
• развитие системы автоматизированного документооборота;
• наращивание функциональности и создание полнофункциональной автоматизированной системы.
В добавление к описанной функциональности информационного портала система автоматизированного документооборота будет включать следующие модули.
• Party - личные страницы сотрудников вуза и студентов: расписания занятий, данные об успеваемости, важные встречи и события, деловая переписка, сведения о научной деятельности, рейтинги, закладки поиска, личные данные (дата рождения, контакты).
• Human Resources - управление персоналом (контроль должностей на кафедрах, время присутствия на кафедре и т.п.).
И, наконец, реализация последней компоненты подразумевает выполнение следующих этапов бизнес-процесса:
1) в конце каждого модуля заполняются необходимые экзаменационные и зачетные ведомости, и составляется рейтинг;
2) на основании общего учебного плана специальности автоматически формируется учебный план для группы на год. Система составления расписаний позволяет согласовать планируемые нагрузки с пожеланиями студентов;
3) Financials - бухгалтерия (организация бухгалтерского и управленческого учета);
4) Facility - контроль занятости помещений и изменение аудиторного фонда (анализ состояния аудиторий, их используемость);
5) Inventory - инвентарный учет (помощь при проведении инвентаризации).
Также возможно внедрение в систему модуля безопасности в случае введения в рамках учебного заведения автоматизированной охранной системы.
Рис. 7. Полнофункциональная автоматизированная информационная система
На конечном этапе своего развития система будет представлять собой полноценный автоматизированный комплекс полезных программ и приложений, который, мы думаем, при соответствующей технической поддержке сможет создать единую информационную систему, объединяющую не только сотрудников и студентов Высшей школы экономики, но и сторонних агентов. Это позволит людям своевременно получать точную информацию и решать возникающие проблемы на ранних стадиях развития.
Заключение
В заключение хочется отметить, что нами был создан уникальный программный продукт, который позволяет не только создать единое информационное пространство для такой крупной организации, как Нижегородский филиал Высшей школы экономики, но и обеспечить максимальное удобство пользователей при взаимодействии в его рамках. В отличие от уже существующих программных реализаций, наш портал не только выполняет информативную функцию, но и позволяет автоматизировать часть рутинных процессов, поддерживает прямой канал связи между преподавателями и студентами в виде форума и сервиса составления расписаний, имеет простой, интуитивно понятный интерфейс.
Следует отметить, что в настоящее время созданный нами информационный портал находится в стадии тестирования и интеграции. Планируется осуществить практическое внедрение системы в период 2008-2009 гг., так как, во-первых, данный процесс сопряжен с существенными временными затратами, вызванными необходимостью перенесения большого объема информации из бумажных источников в подходящие электронные формы; во-вторых, с развитием технологий многоагентного программирования появляются новые привлекательные возможности расширения системы on-line взаимодействия пользователей.
Сотрудники и студенты учебного заведения, участвовавшие в тестировании программного продукта, отмечали удобство и привлекательность пользовательских интерфейсов, доступность и простоту использования сервисов. Пользователи высоко оценили такие программные компоненты, как рассылка новостей и форум, обеспечивающие своевременный доступ к наиболее актуальной информации и создающие прямые каналы связи между студентами и преподавательским составом.
Литература
1. Бабкин Э., Козырев О., Полухина О. Разработка информационных систем ERP-класса. - Н. Новгород: Нижегородский гос. техн.ун-т, 2006. - 266 с.
2. Вендров А.М., Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: учебник / Вендров А.М. - М.: Финансы и статистика, 2000. -352 с.
3. Голенищев Э. Информационное обеспечение систем управления / Голенищев Э., Клименко И. - М.: Феникс, 2002. - 352 с.
4. Смирнова Г. Проектирование экономических информационных систем / Смирнова Г., Сорокин Ю., Тельнов Ю. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 512 с.
5. Официальный сайт Министерства Образования и Науки [Электронный ресурс]: -http://www.mon.gov.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
6. Официальный сайт компании Naumen [Электронный ресурс]: -http://www.naumen.ru/go/solution/naumen_unversity, свободный. - Загл. с экрана. -Яз. рус.
7. Официальный сайт Российского Государственного Университета Путей Сообщения [Электронный ресурс]: - http://www.rgups.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
8. Официальный сайт системы OFBiz [Электронный ресурс]: - http://www.apache.org, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.
9. Официальный сайт системы Pentaho [Электронный ресурс]: -http://www.pentaho.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.
10. Официальный сайт Якутского государственного технологического института [Электронный ресурс]: - http://www.yseti.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
11. Российская государственная библиотека [Электронный ресурс] / Центр информ. технологий РГБ; ред. Власенко Т.В.; Web-мастер Козлова Н.В. - Электрон, дан. -М.: Рос. гос. б-ка, 1997. - Режим доступа: http://www.rsl.т, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.
