ИТ ППР в сфере высшего образования

ИТ ППР в сфере высшего образования.



1.ИДЕОЛОГИЯ,ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПО ВНЕДРЕНИЮ ПРОЭКТА .



В настоящее время в условиях модернизации образования, многообразия форм обучения, источников финансирования ВУЗов, большой номенклатуры специальностей и специализаций в высших учебных заведениях, в условиях наличия развитой сети региональных филиалов, высоких конкурсов и большого числа студентов проблема управления ВУЗом является важной и актуальной, и в то же время, чрезвычайно сложной задачей.

Однако анализ показывает, что существующие системы управления ВУЗом в полной мере не удовлетворяют предъявляемым к таким системам требованиям. Зачастую эти системы не позволяют учесть специфику организации учебного процесса в конкретном ВУЗе, не обеспечивают интеграцию с системами, функционирующими на общефедеральном уровне (например, с системой аттестации учебных планов, программ поддержки баз данных пенсионного фонда, формирования отчетности 3-НК и другими). В связи с этим многие ВУЗы вынуждены самостоятельно разрабатывать свои системы управления, ориентированные на специфику конкретного университета. Одним из важнейших требований к таким разработкам является построение системы, основанной на принципах, обеспечивающих создание единого информационного образовательного пространства высшего учебного заведения.



Основная цель разработки проекта корпоративной информационной системы - создание единого информационного пространства образования и науки ВУЗа, образуемого как пересечение общего информационного пространства и глобального научного и образовательного информационного пространства. В состав проекта войдут подсистемы, обеспечивающие реализацию функций документооборота, мониторинга и управления образованием, дистанционного обучения,  информирования различных категорий пользователей (абитуриентов, студентов, ППС,  и работников образования)



Основными принципами, положенными в основу данной системы, являются следующие.

1. Функциональная полнота. Система должна обеспечить выполнение всех функций, необходимых для управления учебным процессом университета.

2. Открытость архитектуры. Система строится как совокупность задач, интегрированных в единый комплекс на основе создание единой точки входа, доступной всем пользователям системы. Добавление новых функций требует разработки соответствующей задачи и обеспечение к ней доступа различным пользователям.

3. Интегрированность по данным. Система строится на основе единой базы данных (БД), содержащей всю необходимую информацию для управления учебным процессом. База данных располагается на корпоративном сервере системы, к которому имеют доступ пользователи.

4. Распределенность по функциям. Система построена как совокупность автоматизированных рабочих мест (АРМ), установленных на рабочих местах персонала ВУЗа, связанного с управлением учебным процессом. На каждом рабочем месте выполняются функции системы, доступные данному рабочему месту. Все функции оперируют с данными из корпоративной базы данных системы.

5. Организация сетевого взаимодействия. Все АРМы системы включены в локальную вычислительную сеть. В качестве основы организации сетевого взаимодействия используется существующая корпоративная вычислительная сеть университета со скоростью передачи данных 100 Мб/сек.

6. Защита от несанкционированного доступа. Система должна обеспечивать разграничение прав доступа пользователей к функциям системы, и данным. Система должна быть защищена от несанкционированного доступа, в том числе и через Internet.

7. Интеграция с системами других уровней, в том числе внутривузовскими, региональными и федеральными.



Задачи:



- формирование единого информационного образовательного пространства ВУЗа, связанного с реализацией учебного процесса;

- внедрение новых форм обучения, в том числе дистанционного, а также компьютерные технологии контроля знаний;

- повышение качества управления учебным процессом в ВУЗе за счет строгой регламентации действий, допустимых в системе;

- выполнение аналитических исследований с целью формирования стратегий, направленных на улучшения качества образования в университете;

- осуществление оперативного контроля за процессом обучения;

- повышение  оперативности и качества отчетных документов ВУЗа.









2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИС ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ .



Информационные технологии поддержки принятия решений, их назначение

 

Системы поддержки принятия решений и соответствующая им информационная технология появились усилиями в основном американских ученых в конце 70-х — начале 80-х гг., этому способствовало широкое распространение ПЭВМ, стандартных пакетов прикладных программ, создание систем искусственного интеллекта.           

Особенностью ИТ поддержки принятия решений (ППР) является метод организации взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса (рис.8.1.), в котором участвуют:

система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления;

человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере.

Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. Информационная система способна совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений.

Отличительными характеристиками являются следующие:

ориентация на решение плохо структурированных (формализованных) задач;

сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностями математических моделей и методами решения задач на их основе;

направленность на непрофессионального пользователя компьютера;

высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особенностям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя.

ИТ ППР может использоваться на любом уровне управления. Важной функцией и систем, и технологий является координация лиц, принимающих решения как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.

Основные компоненты ИТ поддержки принятия решения

 

В состав системы ППР входят три главных компонента: база данных, база моделей и программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных (СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером.

База данных. Она играет в ИТ ППР важную роль. Данные могут использоваться пользователем для расчетов при помощи математических моделей. Рассмотрим источники данных и их особенности.

1. Часть данных поступает от информационной системы операционного уровня. Эти данные должны быть предварительно обработаны. Для этого имеются две возможности:

использовать для обработки данных об операциях фирмы систему управления базой данных, входящую в состав системы поддержки принятия решений;

сделать обработку за пределами системы ППР, создав для
этого специальную базу данных. Этот вариант предпочтителен для фирм, производящих большое количество коммерческих операций. Обработанные данные об операциях фирмы образуют файлы, которые для повышения надежности и быстроты доступа хранятся за пределами системы ППР.

2. Помимо данных об операциях фирмы для функционирования системы поддержки принятия решений требуются и другие внутренние данные, например данные о движении персонала, инженерные данные и т.п., которые должны быть своевременно собраны, введены и поддержаны.

3.   Важное значение, особенно для ППР на верхних уровнях
управления, имеют данные из внешних источников, т.е. данные о конкурентах, национальной и мировой экономике. В отличие от внутренних данных внешние данные обычно приобретаются у специализирующихся на их сборе организаций.

4.   В БД  включаются данные — документы, включающих в себя записи, письма, контракты, приказы и т.п. Если содержаниеэтих документов будет записано в памяти и затем обработано по некоторым ключевым характеристикам (поставщикам, потребителям, датам, видам услуг и др.), то система получит новый мощный источник информации.

Система управления данными должна обладать следующими возможностями:

составление комбинаций данных, получаемых из различных источников, посредством использования процедур агрегирования и фильтрации;

быстрое прибавление или исключение того или иного источника данных;

построение логической структуры данных в терминах пользователя;

использование и манипулирование неофициальными данными для экспериментальной проверки рабочих альтернатив пользователя;

обеспечение полной логической независимости этой базы данных от других операционных баз данных, функционирующих в рамках фирмы.

База моделей. Целью создания моделей являются описание и оптимизация некоторого объекта или процесса. Использование моделей обеспечивает проведение анализа в системах ППР. Модели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений.

Например, модель линейного программирования дает возможность определить наиболее выгодную производственную программу выпуска нескольких видов продукции при заданных ограничениях на ресурсы.

Использование моделей в составе информационных систем началось с применения статистических методов и методов финансового анализа, которые реализовывались командами обычных алгоритмических языков. Позже были созданы специальные языки, позволяющие моделировать ситуации типа "что будет, если?" или "как сделать, чтобы?". Такие языки, созданные специально для построения моделей, дают возможность построения моделей определенного типа, обеспечивающих нахождение решения при гибком изменении переменных.

Существует множество типов моделей и способов их классификации, например по цели использования, области возможных приложений, способу оценки переменных и т. п.

По цели использования модели подразделяются на оптимизационные, связанные с нахождением точек минимума или максимума некоторых показателей (например, управляющие часто хотят знать, какие их действия ведут к максимизации прибыли или минимизации затрат), и описательные, описывающие поведение некоторой системы и не предназначенные для целей управления (оптимизации).

По способу оценки модели классифицируются на детерминистские, использующие оценку переменных одним числом при конкретных значениях исходных данных, и стохастические, оценивающие переменные несколькими параметрами, так как исходные данные заданы вероятностными характеристиками.

По области возможных приложений модели разбиваются на специализированные, предназначенные для использования только одной системой, и универсальные — для использования несколькими системами.

Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются для описания уникальных систем и обладают большей точностью.

В системах ППР база моделей состоит из стратегических, тактических и оперативных моделей, а также математических моделей в виде совокупности модельных блоков, модулей и процедур, используемых как элементы для их построения.

Стратегические модели используются на высших уровнях управления для установления целей организации, объемов ресурсов, необходимых для их достижения, а также политики приобретения и использования этих ресурсов. Они могут быть также полезны при выборе вариантов размещения предприятий, прогнозировании политики конкурентов и т.п. Для стратегических моделей характерны значительная широта охвата, множество переменных, представление данных в сжатой агрегированной форме. Часто эти данные базируются на внешних источниках и могут иметь субъективный характер. Горизонт планирования в стратегических моделях, как правило, измеряется в годах. Эти модели обычно детерминистские, описательные, специализированные для использования на одной определенной фирме.

Тактические модели применяются управляющими среднего уровня для распределения и контроля использования имеющихся ресурсов. Среди возможных сфер их использования следует указать: финансовое планирование, планирование требований к работникам, планирование увеличения продаж, построение схем компоновки предприятий. Эти модели применимы обычно лишь к отдельным частям фирмы (например, к системе производства и сбыта) и могут также включать в себя агрегированные показатели. Временной горизонт, охватываемый тактическими моделями, — от одного месяца до двух лет. Здесь также могут потребоваться данные из внешних источников, но основное внимание при реализации данных моделей должно быть уделено внутренним данным фирмы. Обычно тактические модели реализуются как детерминистские, оптимизационные и универсальные.

Оперативные модели используются на низших уровнях управления для поддержки принятия оперативных решений с горизонтом, измеряемым днями и неделями. Возможные применения этих моделей включают в себя ведение дебиторских счетов и кредитных расчетов, календарное производственное планирование, управление запасами и т.д. Оперативные модели обычно используют для расчетов внутрифирменные данные. Они, как правило, детерминистские, оптимизационные и универсальные (т.е. могут быть использованы в различных организациях).

Математические модели состоят из совокупности модельных блоков, модулей и процедур, реализующих математические методы. Сюда могут входить процедуры линейного программирования, статистического анализа временных рядов, регрессионного анализа и т.п. — от простейших процедур до сложных ППП. Модельные блоки, модули и процедуры могут использоваться как поодиночке, так и комплексно для построения и поддержания моделей.

Система управления базой моделей должна обладать следующими возможностями: создавать новые модели или изменять существующие, поддерживать и обновлять параметры моделей, манипулировать моделями.

Система управления интерфейсом. Эффективность и гибкость ИТ во многом зависят от характеристик интерфейса системы ППР. Интерфейс определяет: язык пользователя; язык сообщений компьютера, организующий диалог на экране дисплея; знания пользователя.

Язык пользователя — это те действия, которые пользователь производит в отношении системы путем использования возможностей клавиатуры; электронных карандашей, пишущих на экране; джойстика; "мыши"; команд, подаваемых голосом, и т.п. Наиболее простой формой языка пользователя является создание форм входных и выходных документов. Получив входную форму (документ), пользователь заполняет его необходимыми данными и вводит в компьютер. Система поддержки принятия решений производит необходимый анализ и выдает результаты в виде выходного документа установленной формы.

Значительно возросла за последнее время популярность визуального интерфейса. С помощью манипулятора "мышь" пользователь выбирает представленные ему на экране в форме картинок объекты и команды, реализуя таким образом свои действия.

Управление компьютером при помощи человеческого голоса — самая простая и поэтому самая желанная форма языка пользователя. Она еще недостаточно разработана и поэтому малопопулярна. Существующие разработки требуют от пользователя серьезных ограничений: определенного набора слов и выражений; специальной надстройки, учитывающей особенности голоса пользователя; управления в виде дискретных команд, а не в виде обычной гладкой речи. 

Язык сообщений — это то, что пользователь видит на экране дисплея (символы, графика, цвет), данные, полученные на принтере, звуковые выходные сигналы и т.п. В настоящее время наиболее распространены следующие формы диалога: запросноответный режим, командный режим, режим меню, режим заполнения пропусков в выражениях, предлагаемых компьютером.

Долгое время единственной реализацией языка сообщений был отпечатанный или выведенный на экран дисплея отчет или сообщение. Теперь появилась новая возможность представления выходных данных — машинная графика. Она дает возможность создавать на экране и бумаге цветные графические изображения в трехмерном виде. Использование машинной графики, значительно повышающее наглядность и интерпретируемость выходных данных, становится все более популярным в ИТ ППР.

В последнее время появилось новое направление, развивающее машинную графику,— мультипликация. Мультипликация оказывается особенно эффективной для интерпретации выходных данных систем ППР, связанных с моделированием физических систем и объектов.

Знания пользователя — это то, что пользователь должен знать, работая с системой. К ним относятся не только план действий, находящийся в голове у пользователя, но и учебники, инструкции, справочные данные, выдаваемые компьютером.

Интерфейс должен обладать следующими возможностями:

манипулировать различными формами диалога, изменяя их в процессе принятия решения по выбору пользователя; 

передавать данные системе различными способами; 

получать данные от различных устройств системы в различном формате;

гибко поддерживать (оказывать помощь по запросу, подсказывать) знания пользователя.



3.ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ. 



1.Контроль успеваемости:





НА ПЕРВОМ ЭТАПЕ организуется вход в систему. Для этого включаются четыре категории пользователей. Это:

Администратор, преподаватель, родители, студент.



Каждая категория обладает индивидуальным набором функций и возможностей.

Администратор: Открытый доступ ко всей информации и ресурсам системы.

Преподаватель: Доступ к просмотру информации и ресурсов; для коррекции,  внесения изменений, формирования ведомостей преподаватель имеет доступ только к преподаваемому им предмету.

Родители и студент: Доступ к просмотру информации и ресурсов.

ВТОРОЙ ЭТАП – идентификация. Ввод закрепленных за каждой категорией пользователей паролей и логинов. После ввода пароля и логина пользователю предоставляется информация и набор действий, закрепленных  за категорией пользователя.  

ТРЕТИЙ ЭТАП – Просмотр информации и ресурсов

ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП – Выбор директории для работы или просмотру данных.

Родители и студент: Доступ к просмотру информации.

Администратор: Открытый доступ ко всей информации.

Преподаватель: на этом этапе преподаватель выбирает факультет, группу для работы с данными.



ПЯТЫЙ ЭТАП – Ввод данных. Категория пользователей Родители и студент не имеет доступа к работе в этой области. Пятый этап – рабочее поле преподавателя.

ШЕСТОЙ ЭТАП – Формирование сводной ведомости по успеваемости.





2.Контроль посещаемости:  

  Преподаватель отмечает отсутствующих в учебном журнале для преподавателей и  в учебном журнале группы. Зам декан использует ежедневные таблицы по направлению и группе, которые каждый день предоставляет декану для анализа. Зам декан составляет специальную сводную ведомость на основании журнала группы. Специальная ведомость за семестр 5 лет храниться в деканате. На ее основании производится анализ входных данных, выявляются критические показатели, т.е. зам декан посредству полученной информации может принимать решения, связанные с образовательным процессом, а также осуществлять регулировочную функцию между преподавателем и студентом.

   

Одним из преимуществ единой информационной системы является реализация механизма авторизации пользователей. Необходимо обеспечить уникальность данных каждого человека в системе и предусмотреть возможность множественности ролей человека в системе. Под множеством ролей понимается набор категорий пользователя для человека в ИС, которые продиктованы регламентом и организацией работы современного вуза. Такой категорией может быть абитуриент, студент, сотрудник вуза, аспирант и т.д.

Человек в вузе может быть одновременно студентом и сотрудником, сотрудником разных отделов, либо обладать другой комбинацией категорий или иметь только одну категорию, например студент. ИС управления учебным процессом является веб-ориентированным решением. Для работы с системой используется тонкий клиент, веб-браузер. Каждый пользователь имеет одну учетную запись для авторизации в ИС, в независимости от того обладает ли он несколькими категориями или одной.

Пользователь, получив учетную запись от группы сопровождения или другим регламентированным способом, может авторизоваться в системе по определенному адресу в локальной сети или удаленно, посредством сети internet. При этом система вычисляет, какими категориями обладает данный человек и формирует страницу, на которой пользователь может выбрать от имени какой категории необходимо авторизоваться в системе. Если пользователь обладает только одной категорией в ИС, то система автоматически авторизует пользователя после ввода учетной записи.

В зависимости от выбранной пользователем категории при авторизации система динамически формирует начальную страницу и отображает ее в веб-браузере.

Автоматизированное рабочее место сотрудника, абитуриента, студента или другой категории имеют существенные отличия. Абитуриент, например, может просматривать свою личную карточку, выбранные специальности, набор вступительных испытаний и расписание экзаменов, оценки по вступительным испытаниям и не имеет права редактировать данные. Сотрудник обладает более широкими полномочиями и возможностями. Например, просматривать визитную карточку подразделения, к которому он относится, создавать новых студентов и абитуриентов, редактировать рабочие планы специальностей на определенной кафедре и т.д.

Система прав ИС позволяет гибко управлять правами доступа к объектам и действиям над объектами для конкретного пользователя. В ИС используется расширяемая ролевая система прав. Учитывая специфику вуза, система прав доступа к ИС тесно связана с его организационной структурой. В зависимости от того, к какому подразделению принадлежит сотрудник, ему может быть доступен лишь определенный круг объектов ИС. Например, если это сотрудник факультета, и он обладает ролью «просмотр вложенных объектов», то ему доступны данные о подчиненных кафедрах, академических группах, студентах и т.д.

Настройка набора прав для конкретной роли производится группой сопровождения. Для роли можно задать набор минимальных действий, заложенных в систему над конкретным типом объектов. Например, можно создать новую роль для просмотра всех атрибутов объекта «студент» и редактирования только нескольких атрибутов данного объекта (паспортные данные и контактный телефон). Категория одновременно может совмещать несколько ролей, тогда набор прав доступа к объектам ИС формируется как результат суммирования наборов прав доступа всех ролей.

















4.ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ КОНФИГУРАЦИИ СЕТИ:

Для информационного обмена между компонентами системы предусмотрено несколько режимов: режим оперативного доступа к центральной БД через корпоративный сервер, сеть Internet и интернет-браузеры с использованием Web-интерфейса; для сотрудников ВУЗА посредству коммутатора между автоматизированными рабочими местами сотрудников, подсистемами и корпоративным сервером. Интеграция действующих информационных систем ВУЗа различных уровней в единую систему, обеспечивающую решение задач комплексного мониторинга образования, возможна только на основе централизованного ведения базы нормативно-справочной информации, классификаторов, что обеспечивается использованием централизованного хранилища данных (архив). 







5.ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЭКТА ИТ ППР

Данная система функционирует как на отдельных, автономно работающих компьютерах, так и в локальных сетях, существующих в образовательных учреждениях, обеспечивая возможность бесконфликтной параллельной работы пользователей с нескольких рабочих мест в режиме разделения данных. 

Внедрение проекта приносит наибольший эффект с численностью персонала и студентов от нескольких десятков до нескольких тысяч человек, имеющих десятки и сотни автоматизированных рабочих мест, а также сетевых структурах. 

Использование системы в ВУЗЕ позволяет вывести деятельность сотрудников деканата на современный профессиональный уровень, максимально упростить выполнение функций, большинство из которых связаны с огромными объемами информации, сократить сроки подготовки разнообразных справок, статистических отчетов, выпускных документов и других печатных форм, повысить их качество.

Система позволяет проводить сбор и хранение практически любой информации о студентах. Стандартизированный интерфейс системы предусматривает возможность быстрого поиска данных, их удобное отображение, что особенно важно при работе с большим объемом тесно связанных между собой данных, обеспечивает принятие обоснованных решений в сжатые сроки. Система интегрирована со стандартными офисными продуктами. Основные подсистемы программного комплекса описаны ниже.

Картотека. Обеспечивает широкий набор хранимых параметров, покрывающий все потребности студенческого отдела, возможность быстрого поиска и отбора информации, хранение и использование в работе различных документов студента; пользователю предоставляется возможность без участия разработчиков формировать новые поля БД и задавать допустимые значения для них, создавать настраиваемые списки.

Приказы. Подсистема обеспечивает возможность быстрого создания приказов, как массовых, так и индивидуальных, на основе шаблонов, автоматическую подстановку параметров в приказ с учетом правил русского языка (склонений, падежей). Пользователю предоставляется возможность изменения типовых шаблонов без привлечения разработчиков системы;

Сессия и учебные планы. Включает работу с учебными планами, поддерживает механизм контроля сроков сдачи сессии и хранение истории оценок, автоматическое определение академической задолженности, а также ввод, корректировку и хранение всей информации, необходимой работникам деканата в период проведения экзаменационной сессии. Осуществляет печать всех необходимых документов.

Выпуск. Обеспечивает детальное хранение информации о выпускнике, позволяет автоматически подготовить список выпускников текущего года, включая вычисление таких данных, как итоговые оценки, средние баллы диплома и зачетной книжки, определение дипломов с отличием. В подсистеме «Выпуск» ведется подготовка и печать всех выходных форм в соответствии с существующей нормативной базой.

Статистика. Служит для создания статистических отчетов и их анализа. Содержит полный набор типовых форм, требуемых министерством образования, например: распределение студентов по специальностям и курсам на заданный момент времени, изменение состояния контингента (с учетом причин) за указанный период времени, распределение студентов по льготным категориям, и многие другие. Для анализа статистических данных осуществляется переход в список студентов с различными параметрами, уточняющий полученные данные.