Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. КОНЦЕПЦИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ КАК НЕОБХОДИМОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В СРЕДНЕМ СПЕЦИАЛЬНОМ УЧЕБНОМ ЗАВЕДЕНИИ... 14
1.1. Анализ условий формирования профессиональных знаний и умений студентов средних специальных учебных заведений 14
1.2. Опыт создания и использования автоматизированных электронных библиотек 23
1.3. Место библиотеки в образовательном пространстве ссуза, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студента 35
1.4. Обоснование и разработка концепции электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения учебного процесса в ссузе 43
1.5. Проблемы создания электронных учебников и пути их решения 47
1.6. Разработка концепции системы тестирования знаний 61
Выводы 72
Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ 74
2.1. Методологические основы создания электронной библиотеки как примера автоматизированной системы 74
2.1.1. Разработка функциональной модели системы 76
2.1.2. Математический аппарат, используемый при разработке и исследовании информационно-логических моделей 78
2.1.3. Представление информационно-логической модели в форме выражений реляционной алгебры 86
2.1.4. Разработка модели пользовательского интерфейса 87
2.2. Выбор операционной среды, аппаратной архитектуры и программной платформы для экспериментальной реализации разрабатываемой системы 89
2.3. Реализация электронной библиотеки 92
2.4. Разработка компьютерных учебников 100
2.4.1. Разработка компьютерных учебников на основе справочных файлов Windows , 100
2.4.2. Методика разработки компьютерных учебников в формате PDF (Portable Document Format) 101
2.4.3. Методика разработки компьютерных учебников в формате HTML (Hypertext Markup Language) 104
2.5. Реализация системы тестирования знаний 114
2.6. Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов 121
2.7. Экспериментальная проверка эффективности процесса профессиональной подготовки студентов с помощью разработанной
электронной библиотеки 124
Выводы 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 135
- Анализ условий формирования профессиональных знаний и умений студентов средних специальных учебных заведений
- Методологические основы создания электронной библиотеки как примера автоматизированной системы
- Методика разработки компьютерных учебников в формате HTML (Hypertext Markup Language)
Введение к работе
За последние годы в сфере образования произошли серьезные изменения. Подобно промышленным предприятиям, образовательные учреждения России вступили на путь конкурентной борьбы. Они борются как за рынок своих поставщиков, так и за рынок потребителей своей продукции - специалистов со средним и высшим профессиональным образованием.
Развитие наукоемких высокотехнологичных производств требует обеспечения кадрами практико-ориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными умениями. В этих условиях именно среднее профессиональное образование является образовательным уровнем, способным обеспечить подъем национальной экономики России. Приказом Министерства образования Российской Федерации от 1 февраля 2000 г. №305 утверждена Программа развития среднего профессионального образования России на 2000-2005 гг., которая определила основные задачи развития среднего профессионального образования, которые необходимо решать в ближайшей перспективе [4].
В области содержания среднего профессионального образования и организации образовательного процесса основными задачами являются:
- развитие информатизации образования;
- формирование учебно-программного и учебно-методического обеспечения образовательного процесса, нового поколения учебников и учебных пособий, средств обучения;
- развитие форм обучения и их гибкого сочетания в образовательном процессе, развитие дистанционного образования;
- введение новых технологий и методов обучения (включая личностно-ориентированные, модульные, интенсивные, информационные технологии).
Большинство учебных заведений России активно реагируют на перемены. Они открывают новые, пользующиеся спросом направления и специальности, совершенствуют учебные планы и программы, расширяя профиль подготовки, внедряют новые информационные технологии. Таким образом, идея качества в сфере образования основывается на своевременном применении системного комплексного подхода к решению настоящей проблемы с использованием методов всеобщего управления качеством, в том числе с внедрением автоматизированных систем управления во всех сферах деятельности учебных заведений.
Активно развивающиеся инновационные процессы способствовали появлению новых типов профессиональных образовательных учреждений, а также моделей и форм образовательного процесса. В этих условиях все более актуальной становится задача создания единого образовательного и информационного пространства учебных заведений при сохранении вариативных функционирующих моделей непрерывного образования и придании образовательному процессу непрерывности и целостности [4].
В свете сказанного становится очевидной важность исследования роли библиотеки среднего специального учебного заведения в формировании практико-ориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями.
Сказанное свидетельствует также о том, что в теории и практике среднего специального образования имеет место противоречие, состоящее, с одной стороны, в возрастающей потребности общества в практико-ориентированных специалистах, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями, готовых к продуктивному взаимодействию с информацией, а с другой - в недостаточной теоретической и научно-методической разработанности основ формирования необходимых знаний и умений будущих специалистов средствами информационных технологий библиотеки ссуза.
Проблема исследования обусловлена стремлением разрешить вышеуказанное противоречие и выявить, какие условия использования электронной библиотеки способствуют наибольшей эффективности процесса профессиональной подготовки студентов.
Целью исследования является разработка методики использования электронной библиотеки, повышающей эффективность процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.
Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки студентов в среднем специальном учебном заведении.
Предметом исследования является методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.
Гипотеза исследования состоит в том, что процесс профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения будет более эффективным при условии использования, наряду с другими средствами обучения, специально разработанной электронной библиотеки, позволяющей интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, совершенствовать не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самостоятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом за счет специфических возможностей компьютера.
В связи с выдвинутой гипотезой в исследовании предстояло решить следующие задачи:
1. Определить место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов.
2. Обосновать и разработать концепцию электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.
3. Создать, опираясь на разработанные принципы построения, электронную библиотеку и разработать методику ее использования в процессе профессиональной подготовки студентов.
Теоретико-методологической основой исследования являются работы в области философии, педагогики и психологии, кибернетики и информатики, связанные с организацией учебно-воспитательного процесса в среднем специальном учебном заведении.
Философской основой исследования являются работы В.Г. Афанасьева, Н.А. Бердяева, Л.Н. Буевой, Л.А. Воловича, И.П. Смирнова, О. Тоффлера, В.П. Ширшова, Ю.А. Шрейдера и др.
Психолого-педагогическую основу исследования составляют работы Б.Г. Ананьева, Ю.К. Бабанского, А.В. Брушлинского, В.В. Давыдова, П.Д. Кирилловой, В.В. Краевского, Н.В. Кузьминой, B.C. Лазарева, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, Г.В. Мухаметзяновой, Е.П. Тонконогой, A.M. Новикова, П.Н. Новикова, Н.Д. Никандрова, М.И. Поташника, М.И. Рожкова, Л.Г. Семушиной, В.Н. Смирнова, Н.Ф. Талызиной, Р.Х. Шакурова и др.
В области информатики опорными являлись труды В.А. Белавина, Б.С. Гершунского, Г.Н. Кириловой, А.В. Кузина, В.В. Лаптева, B.C. Леднева, В.И. Монахова, И.В. Роберт, А.Н. Тихонова и др.
В области системного подхода мы опирались на работы П.Ф. Анисимова, А.В. Богданова, В.И. Байденко, В.М. Демина, В.М. Жураковского, О.Н. Олейниковой, Ф.И. Перегудова, Ф.П. Тарасенко, Ю.А. Урманцева, В.М. Филиппова, Н.Г. Ярошенко и др.
В работе использовались следующие методы исследования: изучение и анализ научной литературы по методике обучения, педагогической психологии, компьютерному обучению, эргономике;
наблюдение, изучение и обобщение педагогического опыта; педагогический эксперимент, методы математической статистики.
База исследования. Исследования осуществлялись автором на базе Красногорского оптико-электронного колледжа.
Исследование осуществлялось в несколько этапов.
На первом этапе (первая половина 2002 г.) были определены исходные положения исследования: были выявлены основные противоречия, определена проблема исследования, проведен анализ публикаций по теме, обобщен опыт других исследований по изучаемой проблеме.
На втором этапе (2002 - 2003 гг.) были определены место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов. Обоснована и разработана концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.
На третьем этапе (2003 - 2004 гг.) осуществлялась опытно-экспериментальная работа, суть которой состояла в разработке методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов и проверке ее эффективности. Была осуществлена систематизация и обобщение результатов исследования.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается внутренней непротиворечивостью результатов исследования и их соответствием теоретическим положениям педагогики, информатики, математики, естествознания; соответствием теоретических положений и результатов обучающего эксперимента; надежностью использованных методик.
Научная новизна и теоретическая значимость данного исследования заключается:
- в обосновании места библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функций и роли в процессе профессиональной подготовки студентов;
- в обосновании и разработке концепции современной электронной библиотеки ссуза;
- в анализе проблем создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки;
- в разработке концепции системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника;
- в теоретическом обосновании и экспериментальной проверке эффективности методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.
Практическая ценность диссертации заключается:
- в разработке современной электронной библиотеки среднего специального учебного заведения и методики ее использования в процессе профессиональной подготовки студентов;
- в разработке методик создания электронных учебников и учебных пособий, являющихся неотъемлемой составляющей электронной библиотеки;
- в разработке и реализации концепции создания системы тестирования знаний, являющейся неотъемлемой частью электронного учебника.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Использование электронной библиотеки позволяет повысить эффективность формирования профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения, интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, совершенствовать не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самостоятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом за счет специфических возможностей компьютера.
2. Предложенные методики разработки компьютерных учебников и учебных пособий для трех распространенных форматов представления электронных документов: формат справочных файлов операционной системы Windows, многоплатформенный формат PDF (Portable Document Format) и формат HTML (Hyper Text Markup Language) глобальной сети Internet, доведены до простейших процедур, позволяющих создавать современные электронные документы высокого качества при минимальных знаниях по работе с компьютером и отсутствии навыков программирования.
3. Разработанные методики, реализованные в программные продукты модели и алгоритмы, представляют собой инструменты для организации новых форм обучения с использованием информационных технологий.
Личный вклад автора. Автором получены следующие основные результаты: обоснованы место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роли в процессе профессиональной подготовки студентов; обоснована и разработана концепция современной электронной библиотеки ссуза; проанализированы проблемы создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки; разработана концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника; теоретически обоснована и экспериментально проверена эффективность методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.
Апробация и внедрение результатов исследования.
О результатах исследований сообщалось на следующих конференциях: научно-практической конференции в Красногорском оптико-электронном колледже (Красногорск, КОЭК, 2003, 2004, 2005); международных конференциях по проблемам информатизации СПО России в рамках проектов: Ирландия-Россия, Финляндия-Россия, Нидерланды-Россия (2003, 2004); научно-практической конференции «Проблемы, тенденции и перспективы развития СПО России» (Москва, Институт проблем развития СПО Министерства образования и науки РФ, 2004); совместной конференции КОЭК и Института стали и сплавов по проблеме информатизации российского образования (2003).
Основное содержание диссертации отражено в 5 публикациях автора.
Результаты исследования использовались в учебном процессе Красногорского оптико-электронного колледжа.
Структура диссертации. Цели, задачи и методы исследования определили структуру диссертации, которая состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений.
Во введении обосновывается актуальность избранной темы исследования, выделяются объект и предмет исследования, сформулированы цели и гипотеза исследования, в соответствии с которыми намечены задачи данной работы. Формулируются основные положения, выносимые на защиту, отмечается научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность исследования, а также дается информация об апробации основных его положений и о результатах.
В первой главе - «Концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения учебного процесса в среднем специальном учебном заведении» - рассматриваются теоретические предпосылки формирования профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения: анализируются условия, при которых происходит формирование профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения; анализируется опыт использования электронных библиотек, определяется место библиотеки в образовательном пространстве ссуза, ее функции и роль в формировании профессиональных знаний и умений студентов; формируются требования к построению современной электронной библиотеки ссуза; обосновывается и разрабатывается концепция электронной библиотеки как основы обеспечения учебного процесса в ссузе; анализируются проблемы создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки; разрабатывается концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника.
Вторая глава - «Реализация и использование электронной библиотеки» - посвящена вопросам разработки и использования современной электронной библиотеки и электронных учебников в образовательном процессе среднего специального учебного заведения: разрабатываются и реализуются модели функционирования электронной библиотеки; разрабатываются методики создания электронных учебников и учебных пособий; разрабатываются и реализуются модели тестирования знаний; экспериментально проверяется эффективность формирования профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения с помощью разработанной электронной библиотеки и компьютерных учебников.
В конце каждой главы содержатся выводы.
В заключении делаются общие выводы по теме исследования, обобщаются результаты работы, позволяющие считать ее задачи решенными, а гипотезу подтвержденной, указываются возможности применения теоретических и практических результатов исследования.
Исследование заканчивается приложениями, в которых представлены описания учебно-методических материалов для использования электронной библиотеки в учебном процессе при подготовке студентов по дисциплине Химия, свидетельство о государственной регистрации созданной электронной библиотеки, как программного средства.
Диссертация изложена на 150 страницах. Библиография включает 110 наименований. Объем приложения 6 страниц.
Анализ условий формирования профессиональных знаний и умений студентов средних специальных учебных заведений
За последние годы в сфере образования произошли серьезные изменения. Подобно промышленным предприятиям, образовательные учреждения России вступили на путь конкурентной борьбы. Они борются как за рынок своих поставщиков, так и за рынок потребителей своей продукции - специалистов со средним профессиональным образованием.
Проблема качества подготовки специалистов в период перехода к рыночным отношениям в учреждениях среднего профессионального образования представляется весьма острой в силу ряда причин:
- ликвидации государственного распределения выпускников -специалистов со средним профессиональным образованием;
- дефицита специалистов, способных работать в условиях рыночных отношений;
- неустойчивого спроса специалистов со стороны потребителей;
- огромной конкуренции на рынке, особенно со стороны граждан, имеющих высшее образование и часто занимающих нишу специалистов со средним специальным образованием;
- снижения мотивации к овладению профессией;
- общего тяжелого состояния промышленности;
- признания автономности образовательных учреждений.
Большинство учебных заведений России активно реагируют на
перемены. Они открывают новые, пользующиеся спросом направления и специальности, совершенствуют учебные планы и программы, расширяя профиль подготовки, внедряют новые информационные технологии. Таким образом, идея качества в сфере образования основывается на своевременном применении системного комплексного подхода к решению настоящей проблемы с использованием методов всеобщего управления качеством, в том числе с внедрением автоматизированных систем управления во всех сферах деятельности учебных заведений.
Целый ряд актуальных проблем детально обозначен в рамках федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды» и программы «Электронная Россия», предусматривающих создание инфраструктурной базы информационных технологий, подготовку и переподготовку кадров в процессе реализации современной Концепции модернизации образования, направленной на расширение доступности, повышение качества и эффективности образования. Активно развивающиеся инновационные процессы способствовали появлению новых типов профессиональных образовательных учреждений, а также моделей и форм образовательного процесса. В этих условиях все более актуальной становится задача создания единого образовательного и информационного пространства учебных заведений при сохранении вариативных функционирующих моделей непрерывного образования и придании образовательному процессу непрерывности и целостности [4].
Под системой непрерывного образования понимается совокупность образовательных программ и учреждений, ориентированная на удовлетворение познавательных потребностей личности и создающая условия для реальной профессиональной, творческой самореализации в постоянно изменяющихся условиях.
Условия рыночной экономики предъявляют новые требования к подготовке специалистов. Практика доказывает, что формирование специалиста-профессионала будет проходить наилучшим образом в системе непрерывного образования. Ускорение темпов научно-технического прогресса резко повысило скорость старения содержания образования. В среднем оно составляет четыре-пять лет. В связи с этим знания выпускника любого учебного заведения к моменту его окончания уже требуют определенной коррекции и дополнения. Развитие системы непрерывного образования позволит изменить взгляд на образование в целом. Сегодня образование должно идти через всю жизнь человека, , превратиться в пожизненный процесс. Непрерывное образование предполагает развитие многоуровневой подготовки специалистов, широкой сети учреждений усовершенствования и переквалификации уже имеющих образование и работающих людей, послевузовского образования и т.д. Система непрерывного образования позволяет:
1) получить высококвалифицированного специалиста нового качества, у которого личный практический опыт органично соединяется со знанием основ академической науки;
2) преодолеть дублирование в изучении программного материала;
3) повысить конкурентоспособность выпускника через расширение спектра дополнительных квалификаций, специализаций, которые на уровнях среднего и высшего профессионального образования различны;
4) повысить научный потенциал коллективов колледжей, училищ;
5) приблизить академическую науку к практике;
6) сократить срок обучения выпускников средних специальных учебных заведений в высшем учебном заведении и повысить качество подготовки специалиста;
7) помочь выпускнику сельской школы подняться до уровня, который позволит ему учиться в вузе.
В настоящий момент основная идея непрерывного профессионального образования базируется на объединении интеллектуальных, финансовых, кадровых, методических, учебно-производственных ресурсов однопрофильных средних и высших учебных заведений с целью сохранения и дальнейшего развития системы образования, в том числе и профессионального. Создаются реальные условия для преемственности или интеграции образовательно-профессиональных программ разных уровней, фундаментализации профессионального образования, развития научно-экспериментальной работы. При этом актуальными являются разработка концепции и модели региональной системы непрерывного профессионального образования, учитывающей преемственность уровней и ступеней образования; совершенствование содержания, структуры региональной системы непрерывного профессионального образования; определение места средней профессиональной школы в системе непрерывного профессионального образования; оценка предлагаемой модели и ее педагогического и методического обеспечения; создание единой информационной образовательной среды учебного заведения, региона, страны; разработка новых технологий профессионального образования; отработка федерально-региональной системы управления системой профессионального образования, разработка новых форм организации обучения на основе перспективных информационных технологий с учетом возможностей образовательных учреждений региона [94, 95].
Распад централизованной модели функционирования профессионального образования, развитие рыночных отношений в экономике потребовали определенных изменений в стратегии развития, тактике функционирования системы профессионального образования. Возникает необходимость создания механизма адаптации профессионального образования к новой экономической, технической, социальной и демографической ситуации, сбалансированной с формирующимся рынком образовательных и научных услуг и рынком труда специалистов. Необходимо создание условий для развития инновационных процессов как условий экономического, интеллектуального развития региона и страны в целом.
Методологические основы создания электронной библиотеки как примера автоматизированной системы
Цикл создания программного обеспечения автоматизированных систем обработки информации и управления по методологии быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development) состоит из четырех фаз [55]:
- фаза анализа и формулирования требований;
- фаза проектирования;
- фаза построения;
- фаза внедрения.
На фазе анализа и формулирования требований:
- потенциальные пользователи системы анализируют предметную область;
- определяют требования к разрабатываемой системе и функции системы, которые она должна выполнять, выделяют наиболее приоритетные из них, требующие проработки в первую очередь;
- описывают информационные потребности.
Результатом данной фазы должны быть список требований к будущей системе и приоритетность ее функций, а также предварительные функциональные и информационные модели.
На фазе проектирования производится техническое проектирование системы и получение работающих прототипов приложений.
- Уточняются и дополняются требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе.
- Детализируется и, если надо, корректируется функциональная модель.
- Строится информационно-логическая модель системы в целом и ее отдельных подсистем.
- Разрабатывается модель пользовательского интерфейса. Каждый процесс рассматривается детально. При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалог, отчет, устраняющий неясности или неоднозначности.
- Определяются требования разграничения доступа к данным.
- На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.
Результатом данной фазы должны быть:
- функциональные модели системы в целом и подсистем;
- общая информационная модель системы и подсистем;
- модель пользовательского интерфейса и интерфейсов между автономно разрабатываемыми подсистемами.
На фазе построения выполняется непосредственно сама быстрая разработка приложения.
- На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных в предыдущей фазе моделей.
- Программный код частично формируется при помощи автоматических генераторов, которые содержатся в современных средствах разработки.
- Конечные пользователи на этой фазе оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям.
- Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.
После окончания работ над каждой отдельной подсистемой производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом. Завершается физическое проектирование системы:
- определяется необходимость распределения данных; - производится анализ использования данных;
- производится физическое проектирование базы данных;
- определяются требования к аппаратным ресурсам;
- определяются способы увеличения производительности;
- завершается разработка документации проекта.
Результатом фазы является готовая система, удовлетворяющая всем согласованным требованиям.
На фазе внедрения производится обучение пользователей, организационные изменения.
Приведенная схема разработки информационной системы не является абсолютной. Возможны различные варианты, зависящие, например, от начальных условий, в которых ведется разработка: разрабатывается совершенно новая система; уже было проведено обследование предприятия и существует модель его деятельности; на предприятии уже существует некоторая ИС, которая может быть использована в качестве начального прототипа или должна быть интегрирована с разрабатываемой.
В своих исследованиях наиболее детально остановимся на первых двух фазах, т.к. они представляют основной научный интерес при создании комплексной компьютерной системы автоматизации деятельности среднего учебного заведения.
Функциональная модель объекта какой-либо предметной области представляет собой функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Главными компонентами функциональной модели являются диаграммы, все функции системы и связи между функциями на них представлены как блоки и дуги. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты выхода показаны с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (рис. 2.1).
Построение функциональной модели может начинаться с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом.
Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.
В результате функциональная модель будет представлять собой серию диаграмм, разбивающих сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы.
Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы (рис. 2.2).
Более общее представление
Математический аппарат, используемый при разработке и исследовании информационно-логических моделей
Метод информационно-логического моделирования служит стандартным средством определения данных и взаимосвязей между ними, применяемым при проектировании всех информационных систем (ИС) и автоматизированных систем управления (АСУ). Он существенно повышает качество системы и продуктивность программного обеспечения, создаваемых на его основе.
Цель метода информационно-логического моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных.
Информационно-логическая модель (ИЛМ) - совокупность информационных объектов (сущностей) предметной области и связей между ними. Эта модель представляет данные, подлежащие хранению в базе данных.
Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (Entity-Relationship Diagrams -ERD). С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). ERD непосредственно используются для проектирования реляционных баз данных.
Нотация ERD была впервые введена П. Ченом (Chen) [20] и получила дальнейшее развитие в работах Баркера [97, 98].
Первый шаг метода информационно-логического
моделирования - извлечение информации из предметной области и выделение сущностей.
Сущность (Entity) (информационный объект) - реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению.
Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами: - каждая сущность должна иметь уникальное имя, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация. Одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;
- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности;
- каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.
Например, применительно к исследуемой нами предметной области Учебный процесс можно выделить несколько сущностей: Группа, Предмет, Преподаватель, Изучение.
Следующим шагом метода информационно-логического моделирования является идентификация связей.
Связь (Relationship) - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь -это ассоциация между сущностями, при которой, как правило, каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя. Таким образом, экземпляр сущности-потомка может существовать только при существовании сущности родителя.
На практике часто используются связи, устанавливающие различные виды соответствия между объектами "связанных" типов - "один к одному", "один ко многим", "многие ко многим".
Связь "один к одному" означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует только один экземпляр второго объекта (В) и наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) соответствует только один экземпляр первого объекта (А).
Связь "один ко многим" характеризуется тем, что каждому экземпляру одного объекта (А) может соответствовать несколько экземпляров другого объекта (В), а каждому экземпляру второго объекта (В) может соответствовать только один экземпляр первого объекта (А).
Связь "многие ко многим" означает, что каждому экземпляру одного объекта (А) могут соответствовать несколько экземпляров второго объекта (В) и наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) могут соответствовать тоже несколько экземпляров первого объекта (А).
Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола и помещаемое возле линии связи. Имя каждой связи между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена связей в модели не обязаны быть уникальными. Имя связи всегда формируется с точки зрения родителя, так что предложение может быть образовано соединением имени сущности-родителя, имени связи, выражения степени и имени сущности-потомка.
Методика разработки компьютерных учебников в формате HTML (Hypertext Markup Language)
Бурное развитие глобальной сети Интернет оказывает огромное влияние на все сферы деятельности человека. Интернет вызвал революционные изменения в индустрии программного обеспечения. Появилась новая категория приложений, специально разработанных для Интернета и учитывающих особенность серверов Web. Поэтому программы для Интернета часто называют приложениями Web. Организация образования через Интернет требует специальной организации учебных пособий. Одним из возможных решений является подготовка компьютерного учебника в формате HTML, рассчитанном на просмотр учебника в одном из браузеров (Internet Explorer, Netscape Navigator). Для этого существуют различные программные средства. Например, текстовый редактор Word позволяет сохранять документ и отдельные его части в формате HTML и даже организовывать гиперсвязи между HTML-файлами. Для получения более сложного HTML-документа требуются навыки программирования на языке HTML. Чтобы свести программирование компьютерного учебника к минимуму, приведем методику создания типовой структуры учебника в формате HTML, которой можно воспользоваться, даже не имея навыков программирования. Будем рассматривать фреймовую структуру организации HTML-документа, когда окно просмотрщика (браузера) разделено на несколько частей, в каждую из которых выводится свой HTML-документ. Такая организация наиболее удобна для организации компьютерного учебника, т.к. позволяет совмещать удобную навигацию в пространстве учебника с удобным представлением его информации. Например, удобно разделять окно браузера на три части (три фрейма): в левой части расположить оглавление учебника с гиперссылками на соответствующие информационные разделы, в правой части выводить содержание информационного раздела, к которому произведено обращение из фрейма оглавления, а в верхней части выводить название соответствующего информационного раздела 106
Теги HTML , /HTML определяют начало и окончание HTML-документа.
Теги HEAD , /HEAD определяют информацию, относящуюся к разделу заголовка HTML-документа, в частности, шрифт и текст самого заголовка:
Т1ТЕЕ Информационный раздел 1 /TITLE Теги BODY , /BODY определяют содержание HTML-документа и свойства этого содержания:
- тип шрифта FONT FACE="Times New Roman" /FONT
- текстовое содержание Р Информационный раздел 1 . /Р
Р Текст /Р Теги Р , /Р определяют начало и окончание текстового фрагмента, начинающегося с новой строки.
Не вдаваясь в детали использования фреймов, которые легко могут быть найдены в соответствующих книгах, также приведем только необходимые сведения о них. Файл описания фреймов
Для того чтобы объединить несколько страниц HTML при помощи фреймов, нужно подготовить специальный документ HTML, в котором описаны такие параметры фреймов, как их размер и расположение.
Особенность такого документа - отсутствие на своем обычном месте области тела документа, выделенного тегами BODY и /BODY . Вместо этого в файле описания фреймов присутствуют теги FRAMESET , /FRAMESET , NOFRAME и /NOFRAME :
html head
/head
frameset го\У8="Высота_строки" со1з="Ширина_колонки"
frame src="Anpec_URL" пате="Имя_фрейма"
frame src="Anpec_URL" пате="Имя_фрейма" noframe
body
/body /noframe /frameset /html
Параметры rows и cols тега PRAMESET определяют размеры фреймов и задаются в виде списка значений, разделенных запятой.
Для тех браузеров, которые не могут работать с фреймами, необходимо подготовить документ HTML, расположив его тело между операторами NOFRAME и /NOFRAME . В этот документ стоит поместить сообщение о том, что для просмотра данной страницы Web необходимо применять более современный браузер. Параметры тега FRAMESET
