Информационная система проектной деятельности школьников

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ» (СГАСУ)

Кафедра прикладной математики и вычислительной техники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе на тему:

Информационная система проектной деятельности школьников

СТУДЕНТА ГИП-111

Клычкова Артема Петровича

Самара 2015 г.

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа бакалавра.

Информационная система, проектная деятельность, личностно-ориентированный подход, оценка, исследование.

Объектом проектирования является информационная система поддержки проектной деятельности школьников с разграничением прав доступа.

Цель работы - разработка и реализация информационной системы поддержки проектной деятельности школьников, тем самым мотивируя этих же школьников особым еженедельным рейтингом.

Информационная система разработана по методологии UML. Разработанная информационная система способна облегчить работу преподавателя и мотивировать школьников, проделанной ими исследовательской работой, а так же, позволяет накапливать библиотеки задач пользователя.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

В данной работе используются следующие условные обозначения:

БД - база данных

ИС - информационная система

КТС - комплекс технических средств

ОС - операционная система

ПО - программное обеспечение

СГАСУ - Самарский государственный архитектурно-строительный университет

СУБД - система управления базами данных

ТК РФ - трудовой кодекс Российской Федерации

ФГОС ВПО - Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования

Uml - Unified Modeling Language -- унифицированный язык моделирования

ВВЕДЕНИЕ

Каждое обучение - это создание условий для развития каждой личности. Организация учебной деятельности такова, чтобы знания имели личностный смысл, при этом учитывались индивидуальные особенности учеников. Для этого необходимы личностные и ориентированные подходы в обучении, условием которого является осуществление мотивации учебной деятельности. А именно, развитие критического и творческого мышления, развитие познавательных навыков учащихся, умение ориентироваться в информационном пространстве и самостоятельно конструировать свои знания. Можно сказать, что мотивацией называют частную аббревиатуру для процессов, методов, средств стимула учащихся к продуктивной познавательной деятельности, активному усвоению содержания образования[1].

Ведь сам процесс создания мотивации должен стать значительной частью работы учителя. На данный момент появилось множество информационных систем, способствующих повышению мотивации определенного контингента людей. Использование современных технологий на уроках помогает создать отличную эмоциональную обстановку, повышает мотивацию обучающихся к изучаемому материалу, способствует развитию психологических процессов и углублению знаний, что в конечном итоге, повышает качество знаний обучающихся. С этой целью я создаю информационную систему, в которой ученики будут проделывать определенную работу, связанную с проектной деятельностью.

Практическая значимость обусловлена возможностью мотивирования школьников и в дальнейшем поможет создать благоприятную обстановку обучения, а так же повысит качество знаний.

1. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание предметной области

Тема моей работы - «Информационная система поддержки проектной деятельности школьников» - направлена на разработку ИС, которая должна отличаться от существующих систем некоторыми качествами. Для их выявления, мною был проведен анализ предметной области.

Объектом автоматизации для разрабатываемой системы выступают учебные заведения, в которых возникает потребность в автоматизации функций:

-организация учебного процесса;

-ведение учебного рейтинга;

-ведения информационной базы об успеваемости учащихся и др.

Проблемы мотивации относятся к важным проблемам, так как их исследование позволяет приблизиться к пониманию движущих сил, причин, внутренних механизмов поведения человека. Несмотря на важность и практическую востребованность знаний мотивационной сферы учебной деятельности школьников, разработанность этих проблем отстает от их общепсихологической значимости. Проблемы мотивации в обучении, существующие теории и модели мотива остаются в современной отечественной психологии хотя и изученными, однако не удовлетворяют запросам реальной практики.

Исследование мотивации учения важно еще и потому, что она выступает одним из важнейших направлений обшей психологической проблемы мотивации деятельности, которая пронизывает все стороны и аспекты поведения и деятельности человека, играет решающую роль в их организации [2].

Актуальность данной проблемы обусловлена еще и тем, что борьба за повышение качества обучения и усвоения знаний школьниками продолжает оставаться нерешенной задачей на сегодняшний день. Для установления причин неуспеваемости, обусловленных особенностями личности ученика, необходимо выявить, от какого комплекса свойств личности зависит главным образом успех или неуспех в обучении. Несмотря на многообразие этих свойств, необходимо выделить некоторые типические их сочетания, которые в наибольшей степени влияют на успешность обучения в школьном возрасте.

Непосредственная мотивация возникает путем интересной, увлекательной и занимательной организации образовательного процесса. Доминирующими факторами при этом могут выступать как подбор интересного материала для изучения, так и акцентирование деятельностного подхода в обучении.

Однако же, удачная форма преподнесения материала (использование медиа-проектора, мультимедийных энциклопедий, апелляция к интернет-сайтам как источникам дополнительной или же основной учебной информации) может помочь учащимся найти свое место в процессе обучения через взаимодействие с техническим оснащением урока. Это лишь некоторые вариации из огромного числа возможных при качественном построении информационно-образовательной среды. При этом следует углубить понимание истоков возникающей ситуации в области мотивации к учению. В числе немаловажных причин складывающегося положения следует выделить:

- недостаточный учет реальных образовательных потребностей учащихся учреждений со стороны их педагогических коллективов;

- неумение педагогов в достаточной мере мотивировать учащихся к учебной деятельности;

- недостаточная способность работников образования и социальной сферы своевременно выявить недостатки в формировании ценностной ориентации учащегося и найти верный путь их корректировки.

Поэтому целью моей работы является разработка и реализация информационной системы поддержки проектной деятельности школьников, тем самым мотивируя этих же школьников особым еженедельным рейтингом.

1.2 Обзор аналогов

1.2.1 Система ИН-КЛАСС

Система «ИН-КЛАСС» - это комплекс закрытых интернет-сайтов для каждого класса в определенной школе, включающий себя электронный дневник школьника и электронный журнал учителя.

Система предназначена для пользования в школах. Доступы к системе разделены на 2 модуля:

- административный (для директора, завуча и учителей);

- просмотровый (для родителей и учеников).

Администрация школы может легко перемещаться по сайтам классов и контролировать информацию.

Рисунок 1 - Вход в систему «ИН-КЛАСС».

Отличительной особенностью системы «ИН-КЛАСС» является принцип ее работы. Система разработана таким образом, чтобы максимально минимизировать все действия, затрачиваемые на внесение данных, и при этом обеспечить получение пользователем максимум информации.

Для этой цели система «ИН-КЛАСС» работает по принципу одного клика.

В процессе работы с электронным дневником, активно используют шаблоны для оптимизации ввода информации домашнего задания и описания урока, упрощающие и ускоряющие ввод типовых данных. Кроме этого в системе возможно ведение поурочного планирования, позволяющее сохранять информацию о проводимых уроках и обеспечивающее возможность использования методических материалов, совместно или лично разработанных учителями по определенному предмету в школе. Система ввода информации о домашнем задании и уроке предлагает несколько видов и рассчитана на различные подходы в организации учебного процесса в школе. Кроме этого в электронном журнале возможно прикрепление различного рода файлов к уроку и домашнему заданию.

Система оценок и количество учебных дней в неделю могут быть различными вплоть до каждого класса [3].

1.2.2 АСУ «Виртуальная школа»

АСУ “Виртуальная школа” является комплексом оперативного управления учебным процессом и документооборотом в рамках отдельно взятого региона

«Виртуальная школа» - это информационная система образовательных услуг в пределах образовательной организации, муниципального образования, региона. В системе разработан мощный инструментарий, который сочетает в себе электронные журналы и дневники, а так же упрощенные версии отчетов для управления образованием, что позволяет полностью контролировать образовательный процесс. Информация обо всех работниках образовательной организации, которая располагается в системе, упрощает работу с кадровым составом, кроме того «Виртуальная школа» хранит в себе всю необходимую информацию по классам и учащимся: персональные данные ученика, список классов, подгруппы, индивидуальные учебные планы.

Рисунок 2 - Вход в систему «Виртуальная школа».

Назначение и условия применения

Виды деятельности, функции Базовый функционал включает следующие модули:

· электронный журнал;

· электронный дневник;

· справочные данные по школе;

· база данных по учителям, ученикам, родителям;

· комплексная выборка (поиск) по базе данных;

· формирование отчетности.

Виртуальная Школа:

· является системой автоматизации образовательного процесса;

· предоставляет возможность получения школами и управлением образования первичной информации об учреждении, сотрудниках, учениках и их родителях (законных представителях);

· позволяет перевести типовой журнал в электронный вид;

· предоставляет возможность получения родителями информации о ребенке через Интернет [4].

1.2.3 Другие ИС поддержки учебной деятельности учеников

Так же был проведен анализ других аналогичных систем:

Система поддержки НИД;

Научно-исследовательская деятельность СГУПС;

Научно-исследовательская деятельность МНЭПУ;

Электронный журнал НИРС в СГАСУ.

1.2.4 Сравнительный анализ ИС поддержки учебной деятельности учеников

Таким образом, применив математическую модель: средняя информативность лексем в таблице = 0,55, средняя информативность лексем в кластере = 0,90.

Таблица 1 - Сравнительный анализ поддержки учебной деятельности.

Выводы:

На основе суммарных оценок (см. Таблица 1.) видно, что лидером по всем найденным объектам можно считать АСУ «Виртуальная школа», т.к. она имеет наивысшую оценку.

В виду отсутствия некоторых данных по характеристикам объектов, окончательные вывод могут содержать некоторую погрешность (см. Таблица 1.).

Последний столбец таблицы подтверждает преимущества проектируемой системы с достоверностью 90%

Задача повышения качества обучения и усвоения знаний школьниками продолжает оставаться не полностью решенной на сегодняшний день.

1.3 Основные цели

Проблемы мотивации относятся к важным проблемам, так как их исследование позволяет приблизиться к пониманию движущих сил, причин, внутренних механизмов поведения человека. Несмотря на важность и практическую востребованность знаний мотивационной сферы учебной деятельности школьников, разработанность этих проблем отстает от их общепсихологической значимости. Проблемы мотивации в обучении, существующие теории и модели мотива остаются в современной отечественной психологии хотя и изученными, однако не удовлетворяют запросам реальной практики.

Исследование мотивации учения важно еще и потому, что она выступает одним из важнейших направлений обшей психологической проблемы мотивации деятельности, которая пронизывает все стороны и аспекты поведения и деятельности человека, играет решающую роль в их организации. Актуальность данной проблемы обусловлена еще и тем, что борьба за повышение качества обучения и усвоения знаний школьниками продолжает оставаться нерешенной задачей на сегодняшний день. Для установления причин неуспеваемости, обусловленных особенностями личности ученика, необходимо выявить, от какого комплекса свойств личности зависит главным образом успех или неуспех в обучении. Несмотря на многообразие этих свойств, необходимо выделить некоторые типические их сочетания, которые в наибольшей степени влияют на успешность обучения в школьном возрасте [5].

С этой целью я создаю информационную систему, в которой ученики будут проделывать определенную работу, связанную с проектной деятельностью. Научные руководители этих проектов будут мотивировать своих учеников определенным рейтингом, который будет составляться каждую неделю. Итоговый рейтинг будет представлять особый статус каждого ученика. С помощью такого рейтинга, система будет мотивировать каждого школьника, тем самым улучшая учебную деятельность.

В результате анализа аналогов выявилась необходимость в разработке информационной системы поддержки проектной деятельности. Современные средства открывают такую возможность. Дальнейшее расширение прототипа будет использовать следующее программное обеспечение:

операционная система Windows 7 Professional, Windows 8/8.1;

Qt Creator 3.4.0,

язык программирования С++;

СУБД Access;

инструмент UML моделирования StarUML.

1.4 Модель анализа UML

Эта модель позволит понять, как программный комплекс должен быть спроектирован, какие в нем должны быть части и как они должны взаимодействовать между собой. Основное ее назначение - определить направление реализации функциональности, выявленной на этапе сбора требований и сделать набросок архитектуры системы.

В отличие от создаваемой в дальнейшем модели проектирования, модель анализа является в большей степени концептуальной моделью и только приближает разработчиков к классам реализации. Эта модель не должна иметь возможных противоречий [6].

1.4.1 Диаграмма вариантов использования

Рисунок 3 - Диаграмма вариантов использования.

Актанты:

«Школьник» - пользователь, имеющий доступ к выбору исследовательских тем и написанию отчетов.

«Преподаватель» - пользователь, который ведет успеваемость; имеет доступ к формированию успеваемости и формированию учебного рейтинга.

«Администратор» - может вести справочную информацию и управлять пользовательскими настройками.

1.4.2 Сценарии вариантов использования

Сценарий - текстовое описание последовательности действий, необходимых для выполнения экземпляра варианта использования. Сценарий пишется по определенному шаблону. При создании сценариев тщательно прорабатывается интерфейс системы, и учитываются отношения между вариантами использования. Ниже приведен сценарий для варианта использования «Ведение успеваемости» диаграммы вариантов использования (Рисунок 3).

Вариант использования: Ведение успеваемости.

Краткое описание. Позволяет преподавателям просмотреть и оценить еженедельно проделанную работу учеников по своей проектной деятельности. Включает варианты использования «Формирование отчета об успеваемости» и «Формирование учебного рейтинга».

Актант. Преподаватель.

Предусловия. Выполнен вариант использования “Вход в систему”. На экране - главная страница системы, с пунктами меню, настроенными на права Преподавателя: «Ведение успеваемости», «Учебный рейтинг», «Справка», «Выход».

Основной поток событий

Преподаватель выбирает пункт меню «Ведение успеваемости».

А1: Учебный рейтинг.

А2: Справка.

А3: Выход.

Система выводит на экран главное окно приложения «Ведение успеваемости», содержащая поля «Выберите класс», «Выберите дисциплину». К данным полям подключены выпадающие списки выбора класса и дисциплины соответственно. В окне так же имеется поле «Выберите школьника», к которому в виде выпадающего списка выбора подключен справочник школьников. Окно содержит кнопки «Успеваемость», «Закрыть».

Преподаватель вводит информацию в поля ввода, пользуясь выпадающими списками выбора, и нажимает кнопку «Успеваемость».

А4: Закрытие окна.

Система открывает окно успеваемости конкретного школьника.

В текстовом поле «Тема» указывается название темы исследовательской работы выбранного школьника и отчет его о проделанной работе за период. В окне имеются кнопки «Оценка» и «Закрыть».

Преподаватель просматривает текстовое поле «Тема» и нажимает кнопку «Оценка».

А5: Закрытие окна успеваемости.

Система открывает окно оценки Преподавателя с полем ввода «Оценка» и кнопками «ОК» и «Закрыть».

Преподаватель вводит оценку в цифровой форме по 10-бальной системе и нажимает кнопку «ОК».

Система сохраняет оценку в БД, закрывает окна «Оценка», «Успеваемость» и выводит на экран главное окно с пунктами меню, настроенными на права Преподавателя. Вариант использования завершается успешно.

Альтернативы.

A1: Учебный рейтинг.

А1.1. Преподаватель нажимает на кнопку «Текущий учебный рейтинг».

А1.2. Система переходит к выполнению варианта использования «Формирование учебного рейтинга». На экране появляется учебный рейтинг, который, после проделанной работы Преподавателя, обновляется. Текущий вариант использования завершается.

А2: Справка.

А2.1. Преподаватель выбирает пункт меню «Справка».

А2.2. Выполняется вариант использования «Справка».

А3: Закрыть главное окно.

А3.1. Преподаватель выбирает пункт меню «Выход».

А3.2. Выполняется вариант использования «Выход».

А4: Закрытие окна.

А4.1. Преподаватель выбирает пункт меню «Закрыть окно».

А4.2. Выполняется вариант использования «Закрыть окно».

А5: Закрытие окна успеваемости.

А5.1. Преподаватель выбирает пункт меню «Закрыть окно успеваемости».

А5.2. Выполняется вариант использования «Закрыть окно успеваемости».

Постусловия. При успешном завершении, Преподаватель поучает главную страницу системы с меню, настроенным на права Преподавателя.

1.4.3 Диаграмма граничных классов

Диаграмма классов (Рисунок 4) (англ. Static Structure diagram) -- диаграмма, демонстрирующая классы системы, их атрибуты, методы и взаимосвязи между ними. Входит в UML.

Классы по своей роли в системе делятся на группы. Сам по себе язык UML жестко не оговаривает эти группы, оставляя группировку на усмотрение разработчиков. На основе опыта, накопленного при создании автоматизированных систем, целесообразно выделить следующие группы (категории, стереотипы) классов. Граничные (boundary) классы (): объекты этих классов реализуют интерфейсы системы с внешней средой и различными пользователями (не следует их путать с внутренними интерфейсами взаимодействия классов) [7].



1.4.4 Диаграмма сущностных классов

Сущностные (entity) классы (Рисунок 5): объекты этих классов представляют собой блоки длительно хранимой информации, используемые для организации баз данных и знаний, файловых систем хранения данных различной логической структуры; в основном в этих классах развит атрибутный раздел, однако имеется небольшое число операций контроля ограничений целостности, как стандартных, так и специфичных для данной предметной области.

Рисунок 5 - Диаграмма сущности классов.

1.4.5 Диаграмма классов управления

Классы управления (control) (Рисунок 6): объекты этих классов являются активными, берущими на себя управление и организацию вычислительных процессов; чаще всего это стандартные компоненты операционных систем и систем управления базами данных (СУБД), таймеры, координаторы и т.п.



Рисунок 6 - Диаграмма классов управления.

1.4.4 Логическая структура БД

Логический уровень - это абстрактный взгляд на данные, на нем данные представляются так, как выглядят в реальном мире, и могут называться так, как они называются в реальном мире, например "Автор", "Издательство" или "Авторский гонорар". Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами (подробнее о сущностях и атрибутах будет рассказано ниже). Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например на основе модели процессов. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.

На рисунке 7 изображена разработанная логическая модель базы данных. Она состоит из 4-х сущностей: «Пользователь», «Учебный процесс», «Предмет», «Проделанная работа».

Рисунок 7 - Логическая модель БД.

2. РЕАЛИЗАЦИЯ

2.1 Архитектура и платформа реализации

2.1.1 Операционная система Windows 8

Windows 8 -- операционная система, принадлежащая к семейству ОС Microsoft Windows, в линейке следующая за Windows 7 и разработанная транснациональной корпорацией Microsoft. Номер версии в линейке NT -- 6.2. Поступила в продажу 26 октября 2012 года. По различным данным, на январь 2014 года доля операционной системы Windows 8 среди используемых в мире для доступа к сети Интернет составила от 10,58 % до 13,4 %. Серверной версией является Windows Server 2012. На июль 2013 года было продано 100 миллионов лицензий.

Windows 8, в отличие от своих предшественников -- Windows 7, Windows Vista, Windows XP и более ранних, использует новый интерфейс под названием Metro. Этот интерфейс появляется первым после запуска системы; он схож по функциональности с рабочим столом -- стартовый экран имеет плитки приложений (сродни ярлыкам и иконкам), по нажатию на которые запускается приложение, открывается сайт или папка (в зависимости от того, к какому элементу или приложению привязана плитка). Интерфейс Metro ориентирован на сенсорный экран, но не исключает пользование на не сенсорных ПК [8].

Windows 8 -- переосмысленная Windows 7, и приёмы работы с рабочим столом остались теми же.

2.1.2 Библиотека Qt 5.3.1

Qt -- кросс платформенный инструментарий разработки ПО на языке программирования C++.Qt позволяет запускать написанное с его помощью ПО в большинстве современных операционных систем путем простой компиляции программы для каждой ОС без изменения исходного кода. Включает в себя все основные классы, которые могут потребоваться при разработке прикладного программного обеспечения, начиная от элементов графического интерфейса и заканчивая классами для работы с сетью, базами данных и XML. Qt является полностью объектно-ориентированным, легко расширяемым и поддерживающим технику компонентного программирования.

2.1.3 СУБД Microsoft Office Access 2010

MSAccess--реляционная СУБД корпорации Microsoft входящий в пакет программ MSOffice. Access включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных. Благодаря встроенному языку VBA, в самом Access можно писать приложения, работающие с базами данных [9].

2.1.4 Язык программирования C++

C++ -- компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником -- языком C, -- наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр). Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#. Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C.

2.1.5 Язык SQL

SQL (Structured Query Language) -- формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных (СУБД). SQL основывается на исчислении кортежей.

2.2 Физическая структура базы данных

Физическая модель данных зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация о всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д. [10].

На рисунке 8 изображена разработанная физическая структура базы данных.

Рисунок 8 - Физическая структура БД.

2.3 Расчёт КТС

2.3.1 Расчёт требуемых ресурсов внешней памяти

По формуле (1) был проведен расчёт ресурсов внешней памяти.

, (1)

где VВП - общий объем внешней памяти, Гбайт;

VОС - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов операционной системы, Гбайт;

VСУБД - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов СУБД, Гбайт;

Vданных - объем внешней памяти, требуемый для хранения записей базы данных и результатов выполнения функций, Гбайт;

Vпрограммы - объем внешней памяти, необходимой для хранения текстов и библиотек приложений, Гбайт.

VОС- объем внешней памяти, по паспорту для операционной системы windows 7 x64 - 16 гб;

VСУБД - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов СУБД по паспорту для MS access 2007 - 2 гб.

В таблице 3 показан расчёт максимального объема базы данных.

информационная система проектная деятельность

Таблица 2 - Расчёт объема БД

Таблица БД	Размер записи, байт	Макс. кол-во записей	Размер индекса, Кбайт	Всего, Кбайт
Таблица дисциплин	2052	10	30 000	30020
Таблица исследовательских работ	280	500	30 000	30136
Таблица пользователей	272	500000	30 000	162812
Таблица заданий и отчетов	788	100000	30 000	106953
	Итого:	329921

V данных - объем памяти, требуемый для хранения записей базы данных - 0,31 гб.

V программы - объем внешней памяти, необходимой для хранения текстов и библиотек приложений -0,016 гб.

Vвп = VОС(16) + VСУБД(2) + Vданных(0,31) + Vпрограммы(0,016)= 18,5 гб.

2.3.2 Расчёт требуемых ресурсов оперативной памяти

По формуле (2) был проведен расчёт ресурсов внешней памяти

, (2)

где VВП - общий объем внешней памяти, Мбайт;

VОС - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов операционной системы, Мбайт;

VСУБД - объем внешней памяти, требуемый для хранения файлов СУБД, Мбайт;

Vданных - объем внешней памяти, требуемый для хранения записей базы данных и результатов выполнения функций, Мбайт;

Vпрограммы - объем внешней памяти, необходимой для хранения текстов и библиотек приложений, Мбайт.

VОС- по паспорту для операционной системы windows 8 x64 -2048 Мб;

VСУБД - по паспорту для СУБД MS access 2007 - 256 Мб:

V данных - 322 Мб (Таблица 2);

V программы - 16 Мб.

Vоп = VОС (2048) + VСУБД(256) + Vданных(322) + Vпрограммы(16) = 2642 Мб.

2.3.3 Выбор структуры комплекса технических средств

Согласно приведенным расчётам требуемых ресурсов внешней и оперативной памяти, для работы разработанной информационной системы рекомендуются персональный компьютер со следующими системными характеристиками:

Оперативная память - не менее 2642 Мбайт.

Наличие свободного места на жестком диске - не менее 18,5 Гбайт.

128 Мегабайт видеопамяти и больше.

Процесс с тактовой частотой 1000 Мегагерц и выше.

2.3.4 Расчет времени реакции системы

Расчет времени реакции системы должен дать оценку быстродействия системы. Временем реакции системы по какой-либо функции называется время от момента начала запроса на выполнение этой функции от внешнего источника запросов до момента окончания формирования результата по данной функции. Время реакции системы рассчитывается на наихудший случай для самого сложного запроса [11].

Общее время реакции системы запроса рассчитывается по следующей формуле:

где teeoda - время на ввод входных данных запроса;

kee - коэффициент ошибок при вводе, для расчетов можно принять 2;

Lсимe - количество символов, вводимых в качестве исходных данных запроса.

Так, как оператор выбирает информацию из списка, будем считать, что Lсимe =2 (открытие списка и выбор из списка);

tсимe - время ввода одного символа, при ручном вводе с клавиатуры в некоторую экранную форму можно принять в среднем равным 2 с;

tсчитывания - время, затрачиваемое на считывание физических блоков при работе с накопителем;

Nбл - количество считываемых физических блоков, зависит от количества обрабатываемых таблиц (файлов) и объема таблиц (файлов);

tпоз=0,006 сек - время позиционирования головок дискового накопителя;

tсч.бл =0,001 сек - время считывания физического блока;

tвычисления - время, затрачиваемое процессором на обработку информации с учетом выполнения циклов;

Nопер = 1000 - количество операций высокого уровня, необходимых для формирования результата;

K1 - среднее количество тактов машинных команд на одну операцию, для большинства случаев можно принять К1 = 60;

f = 1600*106 - тактовая частота процессора, Гц;

Vmaбл = 90 000 байт - средний объем таблицы, байт;

Nmaбл = 6 - количество таблиц, обрабатываемых в запросе;

Ублока= 512 байт - объем физического блока носителя, байт;

tвывода - время на вывод результата на устройство вывода или отображения, для принтера оценивается отдельно. Для дисплея можно принять 0,5 с. (зависит от видеокарты и дисплея).

Полученное время реакции системы соответствует нормам времени для диалогового режима (до 30 с).

2.3.5 Требования к программному обеспечению

Приведем минимальные требования к техническому и программному обеспечению, исходя из расчетов объемов внешней и оперативной памяти, приведенных в п. 2.4.1-2.4.3. Требования к процессору определяются требованиями ОС.

Минимальные требования к рабочей станции:

процессор класса Pentium с тактовой частотой 1,6 ГГц и выше;

объем оперативной памяти не менее 4 Гб;

объем свободного дискового пространства не менее 22,1 Гб;

тип операционной системы - Windows XP 64 бит (или вышедшие следом);

манипулятор типа «мышь»;

монитор с разрешением 1280x1024.

Информационная система должна удовлетворять следующим требованиям:

функциональный характер -- требования к поведению системы;

пользовательские требования;

функциональные требования;

нефункциональный характер - требования к характеру поведения системы;

системные требования и ограничения - определения элементарных операций, которые должна иметь система, а также различных условий, которым она может удовлетворять.

К системным требованиям и ограничениям относятся:

ограничения на программные интерфейсы, в том числе к внешним системам;

требования к атрибутам качества;

требования к применяемому оборудованию и ПО;

требования к документированию;

требования к дизайну и удобности интерфейсов;

требования к безопасности и надёжности;

требования к показателям назначения (производительность, устойчивость к сбоям и т.п.);

требования к эксплуатации и персоналу;

прочие требования и ограничения (внешние воздействия, мобильность, автономность и т.п.).

2.4 Основные интерфейсы

На рисунке 9 изображён интерфейс «Вход пользователя». Пользователь должен произвести вход в систему. На данном интерфейсе расположены два текстовых поля ввода для логина и пароля и кнопка «Вход».

Рисунок 9 - Вход пользователя.

На рисунке 10 изображён интерфейс работы администратора со справочниками. Он позволяет создавать новых пользователей, присуждая каждому логин и пароль, загружать существующие дисциплины и исследовательские работы, а так же, удалить их. На данном интерфейсе расположены справочники «Справочник пользователей», «Справочник дисциплин», «Справочник работ» и «Справочник школьников», позволяющие производить работу в системе, и кнопка «Выход», для выхода из системы.

Рисунок 10 - Интерфейс работы администратора.

На рисунке 11 изображен интерфейс работы школьника. На данном интерфейсе расположены кнопки «Новая работа», «Удалить» и «Войти в журнал». С помощью этих кнопок, школьник может добавить и удалить свои проекты (исследовательские работы). При выборе определенного проекта, школьник заходит в журнал заданий и отчетов о проделанной работе за каждую неделю. Кнопка «Выход» предназначена для выхода из системы.

Рисунок 11 - Интерфейс работы школьника.

На рисунке 12 изображен интерфейс работы преподавателя. Преподаватель, для входа в журнал, выбирает определенный класс, определенного школьника и один из проектов этого школьника. С помощью кнопки «Рейтинг школьников», преподаватель может просмотреть учебный рейтинг (Рисунок 14). Кнопка «Выход» предназначена для выхода из системы.

Рисунок 12 - Интерфейс работы преподавателя.

На рисунке 13 изображен интерфейс журнала преподавателя. Преподаватель оценивает проделанную работу школьника по 10-бальной шкале. С помощью кнопок «Добавить задание» и «Удалить задание», преподаватель вносит задания школьнику на определенный период времени. Кнопка «Выход» предназначена для выхода из системы.

Рисунок 13 - Интерфейс журнала преподавателя.

На рисунке 14 изображен интерфейс учебного рейтинга школьников. Кнопка «Ок» отвечает за выход в интерфейс работы с проектом.

Рисунок 14 - Интерфейс учебного рейтинга.

2.5 Описание программной реализации

2.5.1 Диаграмма компонентов

Компонент (component) - физическая заменяемая часть системы, обеспечивающая реализацию функций системы. Это программный код (исходный, бинарный, выполнимый) или его эквиваленты - сценарии и командные файлы. Компонентами являются программные модули, в том числе библиотечные модули и стандартные программные системы (операционные системы, СУБД), а также файлы документации и таблицы базы данных [12].

На рисунке 15 изображена разработанная диаграмма компонентов. Она состоит из исполняемого файла «main.exe», операционной системы «windows 8», файла базы данных «bd.accbd», драйвера принтера и двух библиотечных файлов «qt5core.dll» и «qt5sql.dll».

Рисунок 15 - Диаграмма компонентов.

2.5.2 Диаграмма развёртывания

Диаграмма развёртывания (deployment diagram)- диаграмма, на которой изображается конфигурация для работающих узлов и экземпляров компонентов, а также объектов, которые на них существуют [13].

На рисунке 16 изображена разработанная диаграмма развёртывания. Она состоит из рабочей станции и принтера. В свою очередь принтер включает в себя компонент «драйвер принтера», рабочая станция - исполняемый файл «main.exe», операционную систему «windows 8», файл базы данных «bd.accbd» и два библиотечных файла «qt5core.dll» и «qt5sql.dll».

Рисунок 16 - Диаграммы развёртывания

2.5.3 Описание использованных методов и классов

Класс QSqlQuery обеспечивает интерфейс для выполнения SQL запросов и навигации по результирующей выборке.

Для выполнения SQL запросов, просто создают объект QSqlQuery.

В дополнение к QSqlQuery были использованы два высокоуровневых класса для работы с базами данных. Это классы QSqlQueryModel, QSqlTableMode. Эти классы происходят от QAbstractTableModel (который происходит от QAbstractItemModel) и могут существенно облегчить представление данных из базы данных в элементно-ориентированных классах таких, как QListView и QTableView. Это подробно объясняется в разделе Отображение данных в таблице-представлении. Конструктор QSqlQuery принимает необязательный аргумент QSqlDatabase, который уточняет, какое соединение с базой данных используется. Если его не указать, то используется соединение по умолчанию.

Если возникает ошибка, exec() возвращает false. Доступ к ошибке можно получить с помощью QSqlQuery::lastError().

QSqlQuery предоставляет единовременный доступ к результирующей выборке одного запроса. После вызова exec(), внутренний указатель QSqlQuery указывает на позицию перед первой записью. Если вызвать метод QSqlQuery::next() один раз, то он переместит указатель к первой записи. После этого необходимо повторять вызов next(), чтобы получать доступ к другим записям, до тех пор пока он не вернет false. Вот типичный цикл, перебирающий все записи по порядку [14].

Класс QMainWindow предоставляет главное окно приложения. Главное окно предоставляет структуру для создания пользовательского интерфейса приложения. Qt имеет класс QMainWindow и связанные с ним классы для управления главным окном. QMainWindow имеет собственный компоновщик, в который можно добавлять QToolBar'ы, QDockWidget'ы, QMenuBar, и QStatusBar. Компоновщик имеет центральную область, которая может быть занята любым виджетом.

Класс QMessageBox создаёт окно сообщения для вывода информации пользователю.

Класс QInputDialog обеспечивает простой удобный диалог для ввода информации пользователем.

QList наиболее часто используемый класс-контейнер. Он хранит список значений указанного типа (T), доступ к которым осуществляется по индексу. Внутренне QList реализован с использованием массива, что гарантирует быстрый доступ к элементам по индексу.С помощью QList::append() и QList::prepend(), элементы могут быть добавлены в оба конца списка, а с помощью QList::insert(), вставлены в середину списка. QList наиболее оптимизирован для расширения, минимизации кода и скорости исполнения, чем другие классы-контейнеры. QStringList является наследником QList<QString>. Листинг основных программных модулей приведен в приложении А.

2.6 Программа и методика испытаний

1. ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ.

1.1. Наименование испытуемой программы.

Наименование - «Информационная система поддержки проектной деятельности школьников».

1.2. Область применения испытуемой программы.

Программа предназначена к применению в случаях необходимости ведения проектной деятельности.

1.3. Обозначение испытуемой программы.

Наименование темы разработки - «Разработка информационной система поддержки проектной деятельности школьников».

2. ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ.

Цель проведения испытаний - проверка соответствия характеристик разработанной программы (программного изделия) функциональным и иным, отдельным видам требований, изложенным в программном документе «Техническое задание».

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ.

При проведении испытаний функциональные характеристики (возможности) программы подлежат проверке на соответствие требованиям, изложенным в п. «Функции, реализуемые системой» Технического задания.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

4.1. Состав программной документации, предъявляемой на испытания.

Состав программной документации должен включать в себя:

1) техническое задание;

1) пояснительная записка;

3) руководство пользователя.

4.2. Специальные требования.

Специальные требования к программной документации не предъявляются.

5. СРЕДСТВА И ПОРЯДОК ИСПЫТАНИЙ.

5.1. Программные средства, используемые во время испытаний.

Системные программные средства, используемые информационной системой поддержки проектной деятельности школьников «tema.exe», должны быть представлены локализованной версией операционной системы Windows 7 или Windows 8.

5.2. Порядок проведения испытаний.

Испытания проводятся в два этапа:

1 этап - ознакомительный.

2 этап - испытания.

5.2.1. Перечень проверок проводимых на 1 этапе испытаний.

Перечень проверок, проводимых на 1 этапе испытаний, должен включать в себя:

а) проверку комплектности программной документации;

б) проверку комплектности и состава технических и программных средств.

Методики проведения проверок, входящих в перечень по 1 этапу испытаний, изложены в данном программном документе, в разделе «Методы испытаний».

5.2.2. Перечень проверок проводимых на 2 этапе испытаний.

Перечень проверок, проводимых на 2 этапе испытаний, должен включать в себя:

а) проверку соответствия технических характеристик программы;

б) проверку степени выполнения требований функционального назначения программы.

5.3. Количественные и качественные характеристики, подлежащие оценке.

5.3.1. Количественные характеристики, подлежащие оценке.

В ходе проведения приемо-сдаточных испытаний оценке подлежат количественные характеристики, такие как:

а) комплектность программной документации;

б) комплектность состава технических и программных средств.

5.3.2. Качественные характеристики, подлежащие оценке.

В ходе проведения приемо-сдаточных испытаний оценке подлежат качественные (функциональные) характеристики программы. Проверке подлежит возможность выполнения программой перечисленных ниже функций:

а) проверка работоспособности программы;

б) проверка на сообщение об ошибке.

5.4. Условия проведения испытаний.

5.4.1. Климатические условия.

Испытания должны проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 22261-94. Условия проведения испытаний приведены ниже:

- температура окружающего воздуха, °С 20 ± 5;

- относительная влажность, % - от 30 до 80;

- атмосферное давление, кПа - от 84 до 106;

- частота питающей электросети, Гц - 50 ± 0,5;

- напряжение питающей сети переменного тока, В - 220 ± 4,4.

5.4.2. Условия начала и завершения отдельных этапов испытаний.

Необходимым и достаточным условием завершения 1 этапа испытаний и начала 2 этапа испытаний является успешное завершение проверок, проводимых на 1 этапе (см. п. Перечень проверок, проводимых на 1 этапе испытаний).

Условием завершения 2 этапа испытаний является успешное завершение проверок, проводимых на 2 этапе испытаний (см. п. Перечень проверок, проводимых на 2 этапе испытаний).

5.4.3. Ограничения в условиях испытаний.

Климатические условия эксплуатации, при которых должны обеспечиваться заданные характеристики, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к техническим средствам в части условий их эксплуатации.

5.4.4. Меры, обеспечивающие безопасность и безаварийность испытаний.

При проведении испытаний должно быть обеспечено соблюдение требований безопасности, установленных ГОСТ 12.2.007.0-75 8), «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», и «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей».

6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ.

6.1. Методика проведения проверки комплектности программной документации.

В ходе проверки сопоставляется состав и комплектность программной документации, представленной Разработчиком, с перечнем программной документации, приведенным в п. «Состав программной документации, предъявляемой на испытания» настоящего документа.

6.2. Методика проведения проверки комплектности и состава технических и программных средств.

Проверка комплектности и состава технических и программных средств производится визуально. В ходе проверки сопоставляется состав и комплектность технических и программных средств, представленных разработчиком, с перечнем технических и программных средств, приведенным в п. «Технические средства, используемые во время испытаний» и п. «Программные средства, используемые во время испытаний» настоящего документа.

6.3. Методика проверки работоспособности программы.

Проверка работоспособности программы выполняется согласно п. «Описание операций технологического процесса обработки данных, необходимых для выполнения задач» руководства пользователя (Приложение Б).

Проверка считается завершенной в случае соответствия состава и последовательности действий, при выполнении данной проверки, указанному выше подразделу руководства пользователя (Приложение Б).

6.4. Методика проверки на сообщение об ошибке.

Проверка на сообщение об ошибке выполняется согласно п. «Аварийные ситуации» руководства пользователя.

Проверка считается завершенной в случае соответствия состава и последовательности действий, при выполнении данной проверки, указанному выше подразделу руководства пользователя.

2.7 Контрольный пример

Для реализации контрольного примера был создан «Проектная деятельность школьников в техническом лицее». А именно мы взяли 6 «А» класс. В систему были добавлены 24 школьника (Рисунок 17). После добавления, каждому школьнику была назначена тема проекта по предмету «Информатика» (Рисунок 18).

Рисунок 17- Создание учебного класса в системе.

Рисунок 18 - Создание тем работ для школьников.

Во время четвертой четверти учебного календарного года, а именно в период с середины апреля до конца мая 2015 года, преподаватель каждому школьнику вносил задания на определенный период времени и ставил оценку по 10-бальной шкале за проделанную работу (Рисунок 19).

В результате проделанной работы, отчетливо видно, что за четвертую четверть в 6 «А» лучший ученый рейтинг показали два ученика (средняя оценка 9,4): Луконина С. и Дмитриева Е. (Рисунок 20).

Рисунок 20 - Результат ведения проектной деятельности.

2.8 Руководство пользователя

Руководство пользователя (англ. user guide или user manual), руководство по эксплуатации, руководство оператора -- документ, назначение которого -- предоставить людям помощь в использовании некоторой системы. Документ входит в состав технической документации на систему и, как правило, подготавливается техническим писателем [15].

Основная задача документа состоит в том, чтобы обеспечить пользователям возможность самостоятельно решать все основные задачи, на которые нацелена программа.

Типичное руководство пользователя содержит:

Общие сведения.

Установка и первоначальная настройка.

Основные понятия и определения.

Интерфейс пользователя.

Работа с программой.

Пользовательская настройка.

Сообщения об ошибках.

Структура и содержание документа Руководство пользователя автоматизированной системы регламентированы подразделом 3.4 документа РД 50-34.698-90.

Полный текст руководства пользователя для разработанной информационной системы представлен в приложении Б.

3. ВНЕДРЕНИЕ И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ

3.1 Описание объекта внедрения

Информационная система поддержки проектной деятельности школьников разрабатывалась в соответствии с требованиями технического задания.

В техническом задании были обозначены следующие функции:

авторизация пользователей по логину и паролю;

ведение справочной информации по пользователям, дисциплинам и исследовательским работам;

добавление отчетов и заданий на каждую неделю для определенного школьника;

редактирование отчетов и заданий на каждую неделю для определенного школьника:

с изменением дат;

с изменением оценки.

формирование информационных отчетов по запросам пользователей в экранной форме:

отчет по учебной успеваемости за определенный период времени.

Информационная система проектировалась по методологии UML и реализована на языке программирования C++ в среде программирования Qt Creator 3.4.0. В качестве СУБД была выбрана Microsoft Access 2010.

Программный продукт «ИС поддержки проектной деятельности школьников» внедрен в МБОУ лицей технический г. Самара с апреля 2015 года и используется по настоящее время.

3.2 Технико-экономическое обоснование внедрения информационной системы поддержки проектной деятельности школьников

В практике процесса управления выполняются управленческие функции, которые требуют трудовых, материальных и технических затрат. В экономике эти затраты группируются в виде оборотных средств (заработанная плата, материалы и услуги). Другим видом затрат являются капитальные затраты - инвестиции (приобретение оборудования, а именно, покупка вычислительной техники, мебели т.д., и проектирование - разработка информационных систем). Капитальные вложения имеют следующую структуру:

- Строительно-монтажные работы;

- Стоимость технологического оборудования;

- Прочие (проектирование).

Современные системы управления на основе применения программных продуктов позволяет экономить косвенные расходы затрат производства, которые включают в себя все затраты на управление:

- Фазу оплаты труда по штатному расписанию;

- Дополнительные затраты на обслуживание работников;

- Затраты связанные с обслуживанием производства.

На определённом этапе управления предприятия планируют совершенствовать структуру управления, в связи с изменением объёма работ, сложности управленческих функций, территориального нахождения и других. Как правило, предприятия создают несколько видов структур:

Производственные, которые учитывают специфику производства отраслей;

Организационные - функциональные.

Наибольшее распространение получила линейно-функциональная функциональная структура. В процессе совершенствования структуры управления меняются затраты на управления. Как правило, затраты на структуру на определённом периоде не меняются, поэтому удельный вес затрат на управление в расчёте на единицу продукции уменьшается до определенного времени. В дальнейшем, эта экономия снижается по ряду объективных причин, поэтому на этом этапе необходимо совершенствовать структуру:

Изменение функций;

Изменение должностей;

Территориальные изменения;

Изменения вида продукции и т.д.

В проекте предлагается совершенствование структуры принятия управленческих решений. В качестве мероприятий совершенствования структуры предлагается разработка информационной системы поддержки проектной деятельности школьников.

3.3 Расчёт экономического внедрения информационной системы поддержки проектной деятельности школьников

Приведём расчёт эффективности внедрения разработанной информационной системы для совершенствования работы.

Где - трудоёмкость до внедрения системы;

- трудоёмкость после внедрения системы.

Где - фонд рабочего времени одного работника;

- число работников до внедрения системы.

Где - праздничные и выходные дни (примерно 115 дней);

- другие потери рабочего времени (примерно 20 дней);

Исходя из этого, фонд рабочего времени одного работника в год равен:

.

А, следовательно, трудоёмкость расчётов до внедрения системы равна:

Где - фонд рабочего времени одного работника;

- число работников до внедрения системы;

- коэффициент снижения трудоёмкости в результате внедрения программного продукта

А, значит, трудоёмкость расчёта после внедрения программного продукта равна:

Исходя из вышеприведённого, можно найти снижение трудоёмкости и уменьшения числа работников в результате внедрения программного продукта по расчёту финансово экономических показателей.

Это значит, что - число работников после внедрения системы составит:

Экономия годового фонда заработанной платы составит:

Средняя заработанная плата одного сотрудника в месяц = 6 тыс.руб.

Теперь, мы имеем возможность рассчитать экономию административно-хозяйственных расходов, учитывая, что величина экономии дополнительной заработанной платы составит 20%, а величина экономии прочих затрат около 40% от экономии годового фонда заработанной платы. Следовательно:

...