В качестве объекта автоматизации рассматривается процесс взаимодействия преподавателей и студентов с сетевыми электронными учебно-методическими комплексами дисциплин кафедры ИС ЮТИ ТПУ. Развитие коммуникационных сред является одним из приоритетных направлений развития кафедры. С учебно-методическими комплексами дисциплин в среде Moodle работает практически весь профессорско-преподавательский состав. На текущий момент разработано более 50 учебных курсов.

Целью данного исследования является разработка информационной системы (ИС) учета и анализа работы студентов и преподавателей с сетевыми электронными учебно-методическими комплексами дисциплин (СЭУМКД) в коммуникационной среде Moodle для повышения эффективности труда преподавателей, учета и анализа самостоятельной работы студентов, ускорения процесса регистрации студентов в СЭУМКД и управления контингентом электронных ресурсов.

Коммуникационная образовательная среда Moodle, представляющая собой веб-приложение для on-line обучения. Moodle не поддерживает административно-учетную функцию по хранению архива данных успеваемости студентов, а также функцию формирования аналитических отчетов, поэтому назрела необходимость разработки ИС, интегрированной в среду Moodle. ИС призвана высвободить рабочее время преподавателей для подготовки к занятиям, организации на научной основе индивидуального подхода к обучению и образовательного процесса в целом.

Среда разработки ИС

Анализ рынка программного обеспечения показал отсутствие аналогов ИС учета и анализа работы студентов и преподавателей с СЭУМКД. Обоснован выбор среды разработки собственной системы. Программный продукт реализован на платформе 1С:Предприятие 8.2. Загрузка данных осуществляется из файлов в формате Excel, которые заранее выгружаются из Moodle. Для загрузки данных в систему используется типовая обработка «ЗагрузкаДанныхИзТабличногоДокумента.epf». Таким образом, реализуется интеграция двух сред: Moodle и 1С:Предприятие.

По своим функциональным свойствам 1С:Предприятие 8.2. представляет собой универсальную среду разработки специализированных приложений, включающую в себя средства и функции: построения моделей и баз данных; диалоговых форм работы с данными; алгоритмов обработки данных; обмена данными с внешней средой (экспорта-импорта).

Описание функциональных возможностей информационной системы

Функциями системы являются:

1. Учёт и анализ работы студентов и преподавателей с СЭУМКД;
2. Формирование индивидуального плана обучения студента с учетом корректирующих факторов;
3. Обработка результатов тестирования студентов методом выявления наиболее вероятной гипотезы;
4. Управление контингентом СЭУМКД.

Входная информация ИС представлена документами и справочниками, содержащими следующую информацию:

1. Информация о пользователях и их категориях, характеристиках и элементах учебных курсов, видах заданий;
2. Статистические данные по работе с СЭУМКД;
3. Оценки за работу с элементами курса (тесты, задания, лекции и пр.);
4. Информация о структуре СЭУМКД и нормах часов по самостоятельной работе студентов с СЭУМКД;
5. Веса критериев значимости определенных элементов курса в структуре СЭУМКД.

Пример интерфейса ИС представлен на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Интерфейс подсистемы «Работа с сетевыми ресурсами Moodle»

Рис. 2. Интерфейс подсистемы «Формирование индивидуального плана изучения дисциплины»

Выходная информация ИС представлена в виде отчетов:

1. Отчет по объёму работы с СЭУМКД преподавателей и студентов;
2. Отчет по результатам выполнения заданий (тесты, задания, лекции);
3. Отчет о задолженностях по срокам сдачи практических и пр. работ (рис.3);
4. Отчет о записи на курсы;
5. Индивидуальный план работы студента с СЭУМКД (рис.4);
6. Сравнительный анализ работы студентов с СЭУМКД по объёму времени и суммарной оценке за элементы курса;
7. Отчет о рейтинге студентов (по оценкам, по объему работы с СЭУМКД);
8. Анализ соответствия объема работы студентов с СЭУМКД с нормами часов индивидуального плана.

Рис. 3. Отчет «Задолженности по срокам сдачи работ»

Рис. 4. Обработка «Формирование индивидуального плана изучения дисциплины»

В результате учёта и анализа работы студентов и преподавателей с СЭУМКД можно дополнительно получить отчёты по академической успеваемости и задолженностям, по соответствию СЭУМКД учебным планам, коммуникативным взаимодействиям (доставка обучаемым сообщений SMS и E-mail, участие в форумах, опросах, анкетировании, вебинарах и пр.).

Инновационным в ИС является применение алгоритма формирования индивидуального плана изучения дисциплины студентом (рис. 5). Входной информацией данной функции служит информация, импортированная из среды Moodle. Преподавателем заполняются документы ИС из учебно-методических карт дисциплины, нормы времени и сроки изучения разделов, диапазоны баллов, а также присваиваются веса критериев важности видов проверочных работ студентов.

Рис. 5. Алгоритм формирования индивидуального учебного плана

Оценивая знания студента ИС выдает рекомендации по дальнейшему маршруту прохождения СЭУМКД (формирует индивидуальный план). В ИС загружаются результаты входного (или промежуточного) контроля знаний студента. Результаты сравниваются с уровнем необходимых баллов по каждому (или определённому) разделу. Норма часов в плане изучения дисциплины на элемент курса, получившего хорошую оценку, уменьшается, получившего низкую оценку – увеличивается. В результате выдается (или корректируется) индивидуальный план прохождения дисциплины для студента.

Перспективы развития ИС

В настоящее время идет работа по развитию ИС до системы поддержки принятия решений (СППР). В качестве метода реализации СППР выбран простой метод многокритериальной оценки SMART. Его можно представить как совокупность следующих этапов:

1. Упорядочить критерии по важности;
2. Присвоить наиболее важному критерию оценку 100 баллов. Исходя из попарного отношения критериев по важности, дать в баллах оценку каждому из критериев;
3. Сложить полученные баллы. Произвести нормировку весов критериев, разделив присвоенные баллы на сумму весов;
4. Измерить значение каждой альтернативы по каждому из критериев по шкале от 0 до 100 баллов;
5. Определить общую оценку каждой альтернативы, используя формулу взвешенной суммы баллов;
6. Выбрать как лучшую альтернативу, имеющую наибольшую общую оценку;
7. Произвести оценку чувствительности результата к изменениям весов.

Метод SMART не учитывает возможную зависимость измерений и неаддитивность при определении общей ценности альтернативы. Однако он прост и надежен при практических применениях, что более существенно. Проверка чувствительности к изменениям весов позволяет учесть влияние неточностей при измерениях и возможной зависимости между критериями.

Данный метод применим для управления доступом пользователей к элементам электронного ресурса, а также для формирования оценки студента за учебный курс в соответствии с рейтинговой системой института.

Функция управление контингентом пользователей СЭУМКД находится в стадии доработки. В результате будет автоматизирована регистрация студентов и преподавателей, формирование списков пользователей (в зависимости от номера группы, курса, направления обучения). ИС позволит генерировать логин и пароль случайным образом, а так же блокировать зарегистрированных пользователей.

Данная функция позволит управлять контингентом пользователей СЭУМКД самим преподавателям, минуя посредническую цепочку передачи распоряжений и документов, конечным звеном которой является администратор среды Moodle.

В дальнейшем планируется дополнить систему алгоритмом расчета баллов за самостоятельную работу студентов по рейтинговой системе ТПУ.

Выводы

В информационную систему учета и анализа работы студентов и преподавателей с сетевыми учебно-методическими комплексами дисциплин (СЭУМКД) в коммуникационной среды Moodle заложены инструменты эффективного управления образовательным процессом, в частности самостоятельной работы студентов.

В качестве основного метода исследования применен метод многокритериальной оценки SMART, позволяющий развить информационную систему до системы поддержки принятия решений. Также разработан алгоритм формирования индивидуального плана изучения дисциплины студентом.

Система универсальна и может быть внедрена в любую конфигурацию 1С в виде отдельной подсистемы, что позволяет пополнять ее новыми знаниями любых предметных областей. Разработанный программный продукт может быть коммерциализирован и применен в других образовательных учреждениях.

Рецензенты:

Мицель А.А., д.т.н., профессор кафедры Автоматизированных систем управления Томского университета систем управления и радиоэлектроники, г. Томск.

Сапожков С.Б., д.т.н., профессор кафедры Естественно-научного образования Юргинского технологического института (филиала) Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Юрга.