Введение к работе
Актуальность работы
Доминирующей тенденцией дальнейшего развития современной цивилизации является переход от постиндустриального к информационному обществу, в котором объектами и результатами труда большей части населения станут информационные ресурсы и научные знания. Одной из характерных особенностей современного этапа научно-технического прогресса и становления "информационного общества" является широкое использование автоматизированных информационных систем. Большинство из них являются диалоговыми, т.е. взаимодействуют с пользователем посредством человеко-машинного интерфейса. Задача разработчиков интерфейсов - максимально приблизить интерфейс к предметной области, потому что от того, насколько качественно организовано человеко-машинное взаимодействие, напрямую зависит эффективность информационной системы (ИС).
Одним из активно развивающихся направлений информационных систем является класс систем автоматизации учебного процесса вузов. Их разработкой занимаются как зарубежные (SAP), так и отечественные (1С) фирмы. Однако вузы - это уникальные учреждения с множеством индивидуальных особенностей. Общее решение, как правило, избыточно и сложно настраивается при устоявшемся принципе ведения документооборота. Технические вузы, выпускающие специалистов в этой области, часто сами решают свои проблемы автоматизации, внедряя собственные разработки, чем дополнительно повышают качество выпускаемых специалистов и работников высших квалификаций, привлекая их к проектированию и разработке информационных систем.
Анализ информационных потоков вуза позволяет выбрать подразделения вуза, для которых применение quick решений наиболее эффективно. Самыми значительными информационными потоками в учебной деятельности вуза являются потоки информации о студентах, о книгах в библиотеках, об учебных дисциплинах, о преподавателях. Именно в месте взаимодействия и пересечения этих потоков происходит рождение большого объема новой информации. Выделим здесь информацию об успеваемости студента. Процесс, который порождает эту информацию, имеет название «Сессия», а службой, где фиксируется эта информация, является деканат. Учет успеваемости в вузах, как правило, производится на уровне групп, поэтому используются документы по учету групповой успеваемости.
Информация об успеваемости студентов является наиболее объемной среди всех видов информации, обрабатываемых деканатом, потому что она является прямым произведением числа студентов и числа контрольных мероприятий для каждого учебного семестра. Поэтому первичный ввод информации об успеваемости в информационную систему - один из важнейших участков автоматизации.
Табл.1. Результаты анализа систем автоматизации учебного процесса с точки зрения
первичного ввода информации об успеваемости.
Результаты, представленные в Табл.1, показывают, что организация первичного ввода информации об успеваемости автоматизирована наименьшим образом.
Базовый принцип работающих информационных систем гласит: «Информация должна попадать в систему в месте ее возникновения без промежуточных звеньев». Помимо существенного замедления работы, именно в момент первичного ручного ввода информации из большого числа однотипных документов с данными об успеваемости, вероятность ошибок, вызванных человеческим фактором, наиболее высока.
Поэтому исследование процесса первичного ввода информации об успеваемости, а также создание решения, которое позволило бы снизить человеческий фактор, обеспечив автоматизированный и непосредственный ввод результатов успеваемости в информационную систему, является актуальной задачей, требующей как теоретических исследований, так и
практической реализации. От эффективности этого процесса зависит качество всей разрабатываемой системы.
Цель диссертационной работы состоит в повышении эффективности мониторинга успеваемости студентов вуза.
Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо провести следующие исследования и решить следующие задачи:
рассмотреть и классифицировать типы первичной информации об успеваемости;
построить формальную модель первичного ввода информации, исследовать методы первичного ввода информации об успеваемости, выделить элементы, позволяющие повысить качество ввода информации;
проанализировать и экспериментально исследовать применимость различных методов компьютерного распознавания статических образов к задачам мониторинга успеваемости;
разработать метод распознавания первичной информации групповой успеваемости, а также на его основе построить и экспериментально исследовать алгоритм распознавания информации групповой успеваемости, устойчивый для различных устройств ввода-вывода;
разработать и реализовать систему мониторинга успеваемости студентов вуза (СМУСВ) на основе предложенного алгоритма;
исследовать эффективность процесса распознавания первичной информации об успеваемости в информационной системе вуза. Объектом исследования является мониторинг успеваемости студентов -
процесс переноса в информационную систему результатов сдачи студентами контрольных мероприятий учебного плана, а также определение эффективности человеко-машинного взаимодействия при мониторинге успеваемости.
Основные методы исследования
Для решения поставленных задач в работе проводится анализ и экспериментальное исследование существующих методов компьютерного распознавания образов (Поспелов Д.А., БарабашЮ.Л, Васильев В.И, Горелик А.Л., Скрипкин В.А., Дуда Р., Харт П., Кузин Л.Т., Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П., Темников Ф.Е., ТуДж., ГонсалесР., УинстонП., Фу К., ЦыпкинЯ.З.), стандартов штрихкодирования, методов моделирования диалоговых интерфейсов (КульбаВ.В), а также методов оценок эффективности работы АИУС. Используются преобразования линейной
алгебры, математическая статистика и теория объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна работы состоит в следующем:
развит метод распознавания «Сравнение с прототипом» посредством быстрого поиска прототипа на основе штрихкодирования для задачи распознавания информации о групповой успеваемости;
предложен алгоритм двухэтапного распознавания информации групповой успеваемости, предназначенный для широкого класса устройств печати и сканирования;
построена методика по исследованию эффективности предложенного алгоритма.
Предложенные методы и алгоритмы зарегистрированы в Государственном Отраслевом фонде алгоритмов и программ - ОФАП. Номер отраслевой регистрации 4192 от 27.12.2004 г., номер Государственной регистрации 50200500011 от 14.01.2005 г.
Практическая ценность состоит в разработке программного обеспечения для первичного ввода информации групповой успеваемости на основе предложенного алгоритма двухэтапного распознавания и его использования при разработке СМУСВ, в повышении эффективности ввода первичной информации об успеваемости в 3 раза по сравнению с учетом вручную. Указанные решения реализованы и внедрены в системах управления учебным процессом в Московском Государственном институте радиотехники, электроники, и автоматики (МИРЭА), а также, в Воронежской государственной технологической академии, о чем свидетельствуют акты об использовании.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Dortmimd, Germany, 2006 год, на конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании», Абхазия, Пицунда, 2007 год; на научно-практических конференциях "Современные электронные технологии в образовании" ФГУП НИИ "Восход" в 2005, 2006 гг., на научно-практических конференциях МИРЭА в 2006-2009 гг. Данная работа демонстрировалась на выставках "Hannover-Messe" 2007, 2009 Germany, Hannover и "НТТМ-2006" Россия, Москва, ВВЦ.
Публикации
Результаты теоретических и прикладных исследований опубликованы в 11 научных статьях, из них две в журналах из списка ВАКа. По теме диссертации получены 2 свидетельства о регастрации программ для ЭВМ в "Государственном фонде алгоритмов и программ РФ".
Структура и объем диссертации
