Информационная модель учебного плана как основа электронной образовательной среды

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 004.225 В.К. Волк

Курганский государственный университет

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УЧЕБНОГО ПЛАНА КАК ОСНОВА ЭЛЕКТРОННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

Аннотация. В статье обсуждается проблема информационного моделирования образовательного процесса с целью создания технологических компонентов электронной информационно-образовательной среды вуза. Проведена декомпозиция модели и предложены ER-модели её компонентов, обеспечивающие решение задач автоматизированного формирования модулей учебно-методического комплекса.

Ключевые слова: образовательная программа, учебный план, учебно-методическое обеспечение, ER-модель.

V.K. Volk

Kurgan State University

THE CURRICULUM INFORMATION MODEL AS THE BASE OF COMPUTERIZED EDUCATIONAL SYSTEM

Annotation. The article discusses the problem of information modeling of the educational process in order to create technological components of electronic informational and-educational environment of higher education institutions. We conducted a decomposition of the model and proposed ERmodels of its components, providing the solving of the problem of educational complex modules automated formation.

Keywords: educational program, curriculum, methodical support, ER-model.

1 Актуальность

Идея интеграции компьютерных и образовательных технологий далеко не нова, и вряд кто будет сегодня всерьез отрицать полезность компьютеризации учебного процесса. Актуальность такой интеграции определяется многими факторами, в том числе развитием дистанционных образовательных технологий и сетевых форм обучения, и подтверждается образовательными стандартами. В частности, российские стандарты последнего поколения требуют наличия в вузе электронной информационно-образовательной среды, обе-

спечивающей минимально-необходимый уровень автоматизации образовательного процесса: возможность удаленного доступа к образовательным ресурсам, фиксацию результатов освоения учебных дисциплин, оперативное взаимодействие участников учебного процесса, формирование электронного портфолио студента.

Отдельно следует отметить еще один фактор, подтверждающий актуальность разработок, направленных на компьютеризацию учебного процесса: это повышение уровня его формализованное™ и регламентированности (унификация образовательных программ, компетентностный подход, балльно-рейтинговая система, фонды оценочных средств и т.д.) и, как следствие, повышение требований к его документальному обеспечению со стороны управляющих и контролирующих структур. Излишняя (по мнению автора) формализованность образовательного процесса создает проблему для преподавателей, так как существенно увеличивает объем рутинной работы по подготовке, регулярной корректировке и согласованию учебных планов, программ изучения дисциплин, учебно-методических материалов и отчетной документации, но, с другой стороны, создает основу для решения этой проблемы - формализованный процесс гораздо легче поддается компьютерному моделированию и автоматизации.

Имеющиеся разработки в рассматриваемой области [1-3] ориентированы в основном на решение задач автоматизации управленческого документооборота и формирования отчетности, а также задач информационного обеспечения участников образовательного процесса. При этом технологические функции автоматизированной образовательной среды либо не рассматриваются совсем [2; 3], либо ограничиваются встраиванием в систему средств ввода данных и редактирования фрагментов текстовых документов [1].

2 Постановка задачи: UML-модель вариантов использования

Учебный процесс - это основной технологический процесс, реализуемый образовательной организацией, а учебный план - основной документ, регламентирующий процесс реализации образовательной программы. Учебный план (в его современном документальном оформлении) представляет собой информационную модель верхнего уровня, определяющую структуру образовательной программы (разделы, модули, дисциплины, виды учебных занятий и итогового контроля), а также хронологический (учебный график, распределение дисциплин по семестрам), объемный (зачетные единицы трудоёмкости) и содержательный (компетенции) аспекты её реализации.

Такая модель обеспечивает решение задачи контроля соответствия образовательной программы требованиям к её структуре и результатам

110

Вестник КГУ, 2017. № 2

освоения, однако она мало приспособлена для решения технологических задач в составе электронной информационно-образовательной среды вуза.

Предлагаемая модель учебного плана ориентирована на решение следующих задач.

Актуализация учебно-методического обеспечения образовательных программ:

- формирование документации основных и дополнительных образовательных программ в соответствии с требованиями образовательных и профессиональных стандартов;

- формирование, редактирование и анализ качества учебных планов;

- поддержка многоверсионности учебных планов;

- автоматизированное формирование шаблонов рабочих программ изучения дисциплин в соответствии с учебными планами и требованиями локальных нормативных документов;

- редактирование тематических планов изучения дисциплин;

- формирование компонентов фонда оценочных средств.

Информационное обеспечение участников образовательного процесса (оперативный доступ к информационно-образовательным ресурсам):

- образовательные и профессиональные стандарты;

- образовательные программы;

- учебные планы и календарные графики;

- рабочие программы изучения дисциплин;

- тематические планы и графики проведения мероприятий текущего контроля;

- учебно-методические материалы;

- компоненты фонда оценочных средств;

- расписания учебных занятий и экзаменационных сессий.

Оперативный учет и анализ результатов освоения студентами учебных дисциплин:

- регистрация результатов текущего и итогового контроля знаний;

- формирование печатных документов установленных форм (аттестационных ведомостей);

- формирование рейтинговых списков и иных аналитических отчетов по успеваемости студентов.

На рисунке 1 приведена графическая диаграмма, иллюстрирующая и1^-модель вариантов использования (UseCase-Model) учебного плана. Такая модель дает более детальное представление сущности «Учебный план» (до уровня отдельных тем изучаемых дисциплин) и позволяет использовать ее при разработке технологических инструментов, обслуживающих приведенные выше функции электронной информационно-образовательной среды вуза.

ОП - образовательные программы; ООП - основные ОП; ДОП - дополнительные ОП; ОС - образовательные стандарты; ПС - профессиональные стандарты; ТФ - трудовые функции; КУ- квалификационные уровни; УП - учебные планы; РПД - рабочие программы изучения дисциплин; УМКД - учебно-методические комплексы дисциплин; УММ - учебно-методические материалы; ФОС - фонд оценочных средств

Рисунок 1 - UML-модель вариантов использования

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 12

111

3 Объектная модель

Дальнейшая детализация модели учебного плана связана с её декомпозицией на функциональные компоненты (модули) и разработкой объектной структуры компонентов. В результате декомпозиции выделено три взаимосвязанных компонента модели: «Образовательные программы», «Учебные дисциплины» и «Тематические планы изучения дисциплин». Рисунки 2-4 иллюстрируют объектную структуру каждого из компонентов в формате ER-диаграмм.

3.1 ER-модель компонента

«Образовательные программы»

Информационная модель этого компонента (рисунок 2) классифицирует образовательные программы по категориям (например, прикладная или академическая, основная или дополнительная), специальностям, образовательным уровням, профилям и позволяет ассоциировать программу с образовательным стандартом (со ссылками на указанные в стандарте компетенции), а также с одним или несколькими профессиональными стандартами (со ссылками соответствующие трудовые функции).

Модель позволяет также ассоциировать с каждой образовательной программой учебные планы для различных форм обучения с указанием всех необходимых реквизитов (например, даты утверждения плана и года начала подготовки студентов по этому плану).

3.2 ER-модель компонента «Учебные дисциплины»

Модель этого компонента (рисунок 3) представляет собой декомпозицию объекта «Учебные планы», рассматриваемого как элемент соответствующей образовательной программы. Для каждой дисциплины учебного плана определены все её внешние атрибуты: категория дисциплины (например: «базовая», «вариативная» или «элективная»), трудоемкость её освоения (по семестрам и видам учебных занятий), виды итогового контроля, перечень формируемых дисциплиной компетенций и образовательных результатов, а также кафедра, обеспечивающая преподавание дисциплин ы . Этой и н формации д о статочно дл я фо р ми-112

рования титульных разделов рабочей программы учебной дисциплины.

Рисунок 3 - ER-модель компонента «Учебные дисциплины»

3.3 ER-модель компонента «Тематические планы изучения дисциплин»

Компонент продолжает декомпозицию модели учебной дисциплины, детализируя её до уровня тематических разделов и далее - до уровня учебных занятий и текущего контроля знаний студентов (рисунок 4).

Сущность «Сем.-Дисц.» (на рисунках 3 и 4) представляет односеместровую часть учебной дисциплины, которая, в свою очередь, представлена множеством тематических разделов («Тем»). Для каждой темы определены планируемые образовательные результаты (Обр.-Резул.), а также компоненты программного (ПО) и технического (ТС) обеспечения, используемые при её изучении.

С темой дисциплины ассоциировано множество учебных занятий, классифицированных по видам, и множество мероприятий текущего контроля знаний, а также состав учебно-методических материалов (УММ) и компонентов фонда оценочных средств (ФОС).

Как видим, модель детально описывает основной контент рабочей программы изучения дисциплины и может быть применена при разработке программных инструментов, используемых для автоматизированного формирования рабочих программ и доступа к их содержимому.

изучения дисциплин»

Вестник КГУ, 2017. № 2

Рисунок 2 - ER-модель компонента «Образовательные программы»

4 Программная реализация

На основе рассмотренных выше ER-моделей компонентов образовательных программ была разработана логическая модель данных, которая была программно реализована в формате схемы реляционной базы данных. Проект был доведен до уровня действующего макета информационной системы, включающей базу данных и компоненты клиентских web-приложений.

Программная реализация базы данных и клиентских приложений осуществлена студентом КГУ А.А.Павловым под руководством автора. Тестирование показало эффективность принятого подхода к разработке модели и достаточную её информативность на всех уровнях декомпозиции.

5 Заключение

По результатам проведенного анализа структуры образовательного процесса, реализуемого вузами (в основном, на примере КГУ) разработана и1^-модель вариантов использования, позволившая сформулировать основные требования к функциональным характеристикам автоматизированной информационно-образовательной среды, в том числе функции формирования и поддержки в актуальном состоянии компонентов учебно-методического обеспечения образовательных программ.

Разработана иерархическая структура информационной модели образовательного процесса, детально проработаны модели её компонентов, выполнена программная реализация макета системы, показавшая эффективность принятого подхода к разработке электронной информационно-образовательной среды.

Рассмотренная модель масштабируема и может быть использована при различных вариантах развертывания системы (кафедра, факультет или вуз в целом), а также создает концептуальную основу и открыта для функционального расширения или интеграции с другими подсистемами.

Например, дополнение модели компонентом «Контингент студентов» (тривиальным по своей структуре) и связывание его с существующим компонентом «Тематические планы изучения дисциплин» позволит реализовать задачу оценивания и оперативного учета индивидуальных результатов освоения студентами тематических разделов учебных дисциплин. Примером другого тривиального расширения (скорее, углубления) модели может быть дальнейшая декомпозиция сущности «Учебные занятия» и её детализация до уровня дидактических единиц и поурочного планирования.

Менее тривиальное расширение модели может быть связано с реализацией функций автоматизированного обучения, что потребует внедрения в проблематику инженерии знаний и не входит круг проблем, рассматриваемых в настоящей статье.

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 12

Список литературы

1 Система Tandem University — Тиражное программное обеспечение, которое реализует комплексную автоматизацию образовательных учреждений: вузов, колледжей, училищ, техникумов.URL: http://www.quorus.ru/pages/ sistema-tandem-university/

2 Intranet: Academic - Система автоматизации управления учебным процессом ВУЗа. URL: http://softwareinc.ru/ solutions/intranet-academic/

3 Автоматизированная система управления учебным заведением (АСУВУЗ) Universys 1/VS5. URL: https://allsoft.ru/ software/vendors/gisoft/asu-uz-universys-ws-5/

УДК 378 Н.Н. Соколова

Курганский государственный университет

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАНИЙ В ИНЖЕНЕРНОМ ОБРАЗОВАНИИ

Аннотация. В статье речь идет о применении компетентностного подхода при обучении в университете студентов инженерных направлений. Формирование компетенций у студентов предлагается осуществлять через выполнение компе-тентностно-ориентированных заданий в процессе обучения информатике, поскольку именно на широком применении информационных и телекоммуникационных технологий основаны все современные технологические решения в сфере инженерной деятельности. Под компетентностно-ориенированным понимают задание, в ходе выполнения которого обучаемый не только овладевает новыми умениями и навыками по предмету, но и приобретает компетенции, необходимые в дальнейшей учебе и жизни.

Ключевые слова: Компетентностно-ориентированное задание, проектирование, база данных, сущность, атрибут, связь, информационная модель, логическая модель, реляционная модель.

N.N. Sokolova Kurgan State University

COMPETENCE-ORIENTED TASKS IN THE ENGINEERING EDUCATION

Annotation. The article deals with the application of the competency-based approach to the students education in engineering. Formation of the necessary competences must be based on competence-oriented task's implementation in the study of informatics, because modern technological solutions in the field of engineering are based exactly on wide application of i n fo rmat i o n a n d te l e com mun i cat i o n te ch n o l ogies.

113