Маслова Наталья Васильевна
аспирант кафедры информатики Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург

nata_masl@mail.ru

Методика обучения студентов проектированию и разработке информационных систем с использованием метода проектов

Концепция информационной среды впервые была предложена Ю.А.Шрейдером, который справедливо рассматривает информационную среду не только как проводник информации, но и как активное начало, воздействующее на её участников [1]. Важной составляющей информационной среды  образовательного учреждения являются информационные системы (ИС), используемые в управлении учреждением.

Для успешной реализации проекта информационная система должна быть, прежде всего адекватно описана, построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования системы.

Анализ научных статей, учебных материалов, Internet ресурсов показал, что материалов, связанных  с вопросами проектирования и разработки информационных систем, очень много и студентам сложно в них ориентироваться. Теоретические основы разработки ИС рассматриваются отдельно от вопросов реализации в конкретных программных средах.  В сложившейся ситуации актуальными представляются задачи разработки новых подходов к подготовке специалистов в области ИС, отбора содержания обучения, отвечающего современному состоянию информатики, средств информационных технологий в условиях их быстрого развития, поиска новых форм и методов обучения.

Подготовка специалистов образования, на практике готовых самостоятельно проектировать, разрабатывать, сопровождать ИС, представляется непростой задачей, учитывая сложность и многоаспектность предметной области. Кроме того, в условиях ограничений процесса обучения, в том числе временных, сложно в полном объёме промоделировать все этапы деятельности по созданию ИС.

Студентам сложно включится в самостоятельную работу по проектированию и созданию информационных систем, учитывая уровень их подготовки в области программирования. Большие затруднения у студентов вызывает построение модели (проекта) информационной системы и обоснование, защита, представление своего проекта, в рамках которого необходимо отстоять свою точку зрения на то, как должна быть организована разрабатываемая информационная система. Студентам сложно научиться проектировать ИС, в том числе из-за отсутствия достаточного количества демонстрационных проектов, представленных с помощью Unified Modeling Language (UML) диаграмм. Этап проектирования – один из главных этапов жизненного цикла системы. Если ИС будет спроектирована с ошибкой, то в дальнейшем, на следующих этапах, найти и устранить её будет сложно. Необходимо научить студентов расшифровывать диаграммы, разработанные другими участниками рабочей группы, для совместного обсуждение проекта ИС.

Нами разработана методика обучения проектированию и разработке ИС, основанная на детальном изучении студентами всех этапов жизненного цикла информационных систем, ориентированная на овладение выпускниками теоретическими знаниями в области проектирования и создания информационных систем в сочетании с практическими навыками разработки. Концептуальные основы методики -компетентностный подход, личностно-ориентированное обучение предполагают выстраивание студентами индивидуального образовательного маршрута,  применение активных методов обучения.

Сформулируем перечень специальных компетенций выпускника, способного строить и развивать информационную среду образовательного учреждения:

• наличие  представлений об управлении образовательным учреждением;

• готовность использовать средства проектирования информационной среды (например, язык визуального моделирования Unified Modeling Language);

• владение средствами реализации информационной системы (система управления базами данных, среда программирования, язык программирования);

• способность вести диалог с заказчиками и сотрудниками, которые непосредственно будут использовать информационную систему;

• готовность создавать и администрировать базу данных, создавать клиентское приложения для
  работы  с базой данных;

• способность представить свой проект информационной системы заказчику;

• готовность обучать пользователей и осуществлять техническую поддержку системы в целом.

Ключевой составляющей разработанной методики является использование метода проектов на всех этапах обучения. Метод проектов – это способ достижения студентом дидактической цели обучения через детальную разработку проблемы, которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практически результатом, оформленным тем или иным образом (Е.С.Полат [2]). Основное предназначение метода проектов состоит в предоставлении учащимся возможности самостоятельного приобретения знаний в процессе решения практических задач или проблем, требующего интеграции знаний из различных предметных областей. Преподавателю в рамках проекта отводится роль разработчика, координатора, эксперта, консультанта [3].

Проектирование как метод обучения естественно использовать при подготовки специалиста в области ИС, так как реальная профессиональная деятельность предполагает последовательную, в рамках ряда этапов, разработку проекта системы и реализацию проекта. Содержание обучение предполагает детальное знакомство студентов со всеми этапами жизненного цикла ИС: разработка требований, проектирование, реализация, тестирование, ввод в эксплуатацию, сопровождение.

На этапе разработки требований к ИС должно осуществляться исследование предметной области – образовательное учреждение и управление образовательным учреждением – с целью выявления направлений информатизации для повышения эффективности его работы. Лекционный материал, связанный с изучение данного этапа включает: понятие ИС, подходы к использованию ИС в управлении образовательным процессом (школа, ВУЗ и др.), методы разработки требований к ИС и формирования итоговых документов в виде технико-экономического обоснования проектных решений и технического задания. В рамках практической деятельности студенты самостоятельно исследуют рынок ИС управления ВУЗом или школой, разбирают возможные подходы к ведению диалогов с сотрудниками отделов учреждения-заказчика, знакомятся со структурой и содержанием реальных технических заданий. На завершающем этапе студенты, разбившись на небольшие группы, формулируют требования к ИС для одного из отделов образовательного учреждения (планово-учебный отдел, отдел по работе со студентами, стипендиальный отдел, деканат, кафедра и т.д.) на основе анализа функционала отдела,  информационных потоков, документооборота, внутренних и внешних связей. Разработанные студентами проекты уточняются в ходе коллективного обсуждения, выявляются противоречия и нестыковки, составляется итоговый документ, определяющий требования к ИС управления образовательным учреждением в целом.

На этапе проектирования ИС выполняются работы по логической разработке и выбору наилучших вариантов проектных решений, в результате чего создаётся технический проект. Технический проект системы – это техническая документация, содержащая общесистемные проектные решения, алгоритмы решения задач, а также оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению. На практических занятиях студентам объясняется, как построить UML- диаграммы на основе анализа диалогов с заказчиками, затем студенты самостоятельно создают технические проекты выбранной предметной области (выбранного студентом отдела ВУЗа).

На этапе реализации ИС осуществляется создание программного обеспечения, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации. Студенты знакомятся с системой управления базами данных InterBase, как с современным инструментом для создания БД-приложений. Для ознакомления с основными возможностями системы управления базами данных InterBase студенты самостоятельно выполняют лабораторные работы. Лабораторные работы содержат основные сведения по созданию базы данных с помощью системы управления базами данных InterBase и разработке приложения к базе данных в визуальной среде программирования Delphi 7. Задания в лабораторных работах включают UML-диаграммы реализуемых информационных систем, цель которых – помочь студентам правильно построить логическую организацию ИС. Студенты учатся понимать диаграммы, созданные другими разработчиками. Умение понимать диаграммы необходимо, так как в создании крупной ИС участвует большое количество людей, каждый из которых выполняет свою часть проекта. После выполнения лабораторных работ студенты готовы к самостоятельной разработке ИС для выбранного отдела ВУЗа.

Очередной этап разработки ИС – тестирование, на котором решается задача верификации соответствия программной реализации требованиям, сформированным на этапе проектирования ИС [4]. Лекционный материал, связанный с изучением данного этапа включает: определение термина «тестирование»,  принципы тестирования, автоматизированное тестирование программного обеспечения. На практических занятиях студенты тестируют разработанную ИС, с помощью преподавателя учатся понимать и исправлять ошибки в программном коде.  При подведении итогов преподаватель организует обсуждение этапа тестирования, акцентирует внимание на типичных ошибках, допускаемых студентами.

Этап внедрения ИС включает  ввод в опытную эксплуатацию технических и программных средств, обучение и сертифицирование персонала, проведение опытной эксплуатации всех компонентов и системы в целом, сдача в эксплуатацию и подписание актов приемки-сдачи работ [5]. В условиях учебной деятельности этот этап жизненного цикла ИС сложно смоделировать. Целесообразно организовать групповую деятельность студентов, в рамках которой студенты меняются ролями, выступают в качестве пользователей ИС разработанных сокурсниками, высказывают свои замечания и пожелания.

Итоговая аттестация  осуществляется в виде защиты проекта, в рамках которой студент представляет:

• словесное описание разработанной им системы;

• функциональную спецификацию;

• разработанную документацию (техническое задание, руководство пользователя);

• UML-диаграммы, описывающие логическую организацию базы данных и программы

В выступлении студент обосновывает выбранные проектные решения, демонстрирует работу системы, рассказывает, как проходил опытный этап внедрения, приводит высказанные замечания.

Практика показала, что студенты, в большинстве своем, с интересом включаются в такую деятельность т.к. на реальных примерах знакомятся с новыми аспектами создания программного обеспечения, получают возможность творчески подойти к решению новых задач. 

Литература

1. Шрейдер Ю.А. Социокультурные и технико-экономические аспекты развития информационной среды // Информатика и культура. -Новосибирск, 1990. -С. 50-81

2. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / Под ред. Е.С.Полат – М., 2000

3. Полат Е.С. Метод проектов / URL: http://www.iteach.ru/met/metodika/a_2wn3.php  [дата обращения 21.12.2010]

4. Новичков А.Н., Панкратов В.Ю. Тестирование при создании информационных систем: риски, задачи, оценки возврата инвестиций. / URL:  http://cmcons.com/software_testing_roi_tasks_risks.htm  [21.12.2010]  

5. Тютюник А.В., Шевелев А.С. Информационные технологии в банке. (Глава 8 Внедрение систем) / URL: http://www.rus-lib.ru/book/38/men/21/3.8..html . - [дата обращения 21.12.2010]

Рекомендовано к публикации:
Е.В.Баранова, доктор педагогических наук, научный руководитель работы
А.А.Ахаян, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии