Введение к работе
Актуальность темы. Анкетирование является одной из основных форм учета мнений респондентов в социологических, психологических, экономических, педагогических и других исследованиях. Независимо от цели процесс анкетирования разделяют на четыре этапа: подготовка анкет, проведение анкетирования (сбор данных), обработка собранных данных, анализ результатов опроса и принятие на их основе решений. При использовании «бумажного» подхода проведения анкетирования на всех этапах требуются значительные материальные и временные затраты. Применение информационных технологий позволяет снизить эти затраты, повысить оперативность и результативность анкетирования.
Современные информационные системы анкетирования характеризуются накоплением большого объема информации, сложностью процедур анализа данных, возможностью осуществления удаленного опроса респондентов. К настоящему времени имеется ряд систем, обеспечивающих поддержку проведения анкетирования, таких как «АНКЕТЕР», «1С: Предприятие. Оценка персонала», «Анкетирование», «Degree Sure» и др. Разработка данных информационных систем стала возможной в результате развития теории моделей реляционных и многомерных данных, математических методов исследования информационных систем и Web-технологий.
Значительный вклад в решение проблемы создания современных информационных систем, в том числе и систем анкетирования, содержащих эффективные инструментальные средства сбора и обработки данных, внесли Г. Уильман, И. Ф. Кодд, Дж. Маккенел, Т. Л. Саати, А. Бергер, А. А. Барсегян и др. В развитие математических и имитационных методов исследования характеристик информационных систем наибольший вклад внесли Дж. Уолрэнд, А. К. Эрланг, А. А. Марков, В. В. Крылов, В. Г. Ба-шарин, В. Л. Брейдо, Б. С. Лившиц и др.
Несмотря на широкое применение информационных технологий и систем при проведении анкетирования, остаются нерешенными две проб-лемы. Первая проблема связана с разработкой многомерных моделей данных в терминах измерений, фактов и их отношений. Сложность решения данной проблемы обусловлена:
– недостаточной изученностью процессов контроля и управления, реализуемых с применением анкетирования респондентов, методов системного, оперативного и интеллектуального анализа данных;
– высокими требованиями к качеству данных, которое достигается выбором организации процессов в системе первичного сбора, формы описания и хранения данных, процедуры проверки качества данных;
– требованиями завершенности предварительной обработки, неизменности и независимости данных, которые определяются критериями качества анкетирования, ограничениями на объем и типы данных, используемыми программными средствами анализа.
Вторая проблема связана с обеспечением приемлемых характеристик информационных систем анкетирования на начальных этапах проектирования, когда возможно проведение только модельных экспериментов с использованием положений теории сетей массового обслуживания и одного из ее направлений – теории телетрафика. Данная проблема обусловлена отсутствием эффективных методов оценки степени соответствия имитационной модели реальным процессам в информационной системе, для описания которых она разрабатывается. В связи с этим проверка адекватности в первую очередь основывается на профессиональном опыте и творческой интуиции разработчика. Нерешенность данной проблемы также не дает возможности однозначно реализовать процедуры проверки устойчивости и чувствительности имитационной модели. Отсутствие перечисленных оценок не позволяет судить о влиянии изменений параметров и входных воздействий на закономерности поведения информационной системы анкетирования.
Необходимость решения названных проблем применительно к процессу создания информационных систем анкетирования определяет актуальность данного диссертационного исследования.
Целью диссертационной работы является обоснование и исследование процессов сбора, предварительной обработки, многомерного представления данных и проведения статистического, оперативного и интеллектуального анализа в информационной системе анкетирования с клиент-серверной архитектурой.
В соответствии с целью исследования решены задачи:
– анализа процессов анкетирования и разработки концепции построения информационной системы анкетирования для проведения потребительского мониторинга, экспертных опросов, тестирования компетенций;
– теоретического обоснования многомерного представления данных в информационной системе анкетирования для реализации процессов сбора, хранения и обработки информации;
– исследования характеристик информационной системы анкетирования с архитектурой «клиент-сервер» методами теории систем и сетей массового обслуживания;
– разработки и исследования методики предварительной обработки анкет, проведения оперативного и интеллектуального анализа данных информационной системы анкетирования;
– разработки архитектуры, серверных и клиентских приложений информационной системы анкетирования на базе корпоративной компьютерной сети вуза и проведения экспериментов.
Объектом исследования является информационная система анкетирования с функциями редактирования анкет, опроса респондентов, предварительной обработки, анализа данных и оперативного представления результатов в режиме удаленного доступа.
Предметом исследования являются процессы сбора и обработки информации при проведении анкетирования, закономерности функционирования клиент-серверных систем.
Методы исследования основаны на теории информационных систем, теории оперативного и интеллектуального анализа данных, теории информационных процессов и систем, теории математического и имитационного моделирования, методах объектно-ориентированного проектирования и анализа.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1) предложено многомерное представление данных в информационной системе анкетирования с поддержкой опроса различных групп респондентов, которое отличается описанием свойств измерительных шкал и иерархий измерений с использованием исчисления предикатов;
2) разработана методика оценки адекватности, устойчивости и чувствительности имитационной модели информационной системы анкетирования в режиме удаленного доступа, отличающаяся реализацией метода предельных точек на основе построения графа достижимости;
3) предложен алгоритм функционирования модуля редактирования анкет в режиме удаленного доступа, отличающийся формированием вопросов полузакрытого типа при проведении экспертного опроса;
4) с применением метода анализа иерархий разработана методика предварительной обработки и анализа данных информационной системы анкетирования, полученных с использованием номинальных и порядковых измерительных шкал.
Практическая значимость исследований. Полученные в диссертации теоретические и практические результаты позволяют значительно расширить функциональные возможности информационной системы анкетирования в режиме удаленного доступа к ресурсам как организаторов, так и респондентов. Предложенная методика предварительной обработки и анализа результатов анкетирования дает возможность оперативно представлять результаты анкетирования в числовой и графической формах средствами информационной системы. Методика построения имитационных моделей обеспечивает оценку проектировщиком адекватности, устойчивости и чувствительности модели серверных систем методом предельных точек.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационного исследования применяются в Пензенском государственном университете для проведения потребительского мониторинга качества образовательного процесса среди преподавателей, студентов, выпускников, аспирантов и сотрудников университета.
Материалы диссертационной работы были использованы при создании учебного пособия «Оперативный и интеллектуальный анализ данных», предназначенного для студентов, обучающихся по образовательным программам направлений 230100 «Информатика и вычислительная техника»
и 230200 «Информационные системы».
Достоверность полученных результатов основана на использовании современных математических методов и технологий анализа данных и компьютерного моделирования. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, содержащиеся в диссертации, обоснованы и подтверждены результатами эксплуатации информационной системы анкетирования.
Результаты, выносимые на защиту:
– многомерное представление данных в информационной системе анкетирования на основе исчисления предикатов, обеспечивающее реализацию модулей сбора, предварительной обработки, хранения, оперативного и интеллектуального анализа в режиме удаленного доступа;
– методика оценки характеристик информационных систем анкетирования, позволяющая проводить исследование функционирования системы с применением методов математического и имитационного моделирования на этапе проектирования;
– алгоритм функционирования модуля редактирования анкет, дающий возможность организовать работу с вопросами полузакрытого типа в режиме удаленного доступа при проведении экспертного опроса;
– методика предварительной обработки и анализа данных инфор-мационной системы анкетирования с использованием метода анализа
иерархий;
– информационная система анкетирования, поддерживающая создание и редактирование анкет, процессы одновременного опроса различных групп респондентов в режиме удаленного доступа, сбор, обработку и хранение результатов анкетирования.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (Нижний Новгород, 2006 г.); VII Международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии и системы» (Пенза, 2006 г.); XI Международной научно-практической конференции «Университетское образование» (Пенза, 2007 г.); VIII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2008 г.); II Всероссийской научно-практи-ческой конференции с международным участием «Перспективы развития информационных технологий» (Новосибирск, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Информатизация образования» (Пенза, 2010 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и перспективы развития образования в России» (Новосибирск, 2010 г.); II Международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2010 г.); IX Международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии и системы» (Пенза, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 14 печатных работ: 1 статья в издании из перечня ВАК, 11 – в материалах российских и международных конференций, 1 учебное пособие, 1 свидетельство о регистрации информационной системы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 131 наименования и 6 приложений. Объем работы: 127 страниц основного текста, включающего
40 рисунков, 1 таблицу и 47 страниц приложений.
