Научная статья на тему 'Информационно-аналитическая система организации обучения школьников'

Информационно-аналитическая система организации обучения школьников Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
180
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
дополнительное образование / управление корпоративными знаниями / информационно-аналитической система / supplementary education / managing of corporate knowledge / information-analytic system.

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Кудаков Александр Владимирович

В эпоху экономики знаний одним из ключевых приоритетов становится дополнительное образование. Успешное развитие дополнительного образования на базе вуза сопряжено с необходимостью оперативной обработки большого объема динамично изменяющихся данных по разным категориям: программы обучения, группы, слушатели, регистрация, преподаватели, экзамены и др. Эффективное управление корпоративными знаниями и их использование для принятия управленческих решений является сложной, многоплановой задачей. Поэтому становится актуальной разработка информационно-аналитической системы организации обучения. Система разработана и внедрена в Академии информатики школьников СанктПетербургского политехнического университета Петра Великого.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Кудаков Александр Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFORMATION-ANALYTIC SYSTEM FOR THE ORGANIZATION OF SCHOOLCHILDREN STUDIES

Supplementary education becomes one of the key priorities at the age of the modern economy of knowledge. Successful development of supplementary education at High School Institution is associated with the necessity for on-line processing of a high volume of agile data on various categories: study programmes, classes, recordings, teachers, exams and so on. Effective managing of corporate knowledge and using it in decisionmaking is a complicated and multi-aspect task. Thus the development of the informationanalytic system for the organization of studies becomes topical. Such a system have been developed and introduced at the Academy of Information for schoolchildren at Peter the Great St/Petersburg Polytechnic University.

Текст научной работы на тему «Информационно-аналитическая система организации обучения школьников»

на курсе. Это будет полезно при корректировке структуры курса (возможно, некоторые из заданий являются слишком сложными для определенной группы студентов). Кроме того, в курс могут быть добавлены новые интересные темы и задачи, что позволит привлечь внимание и заинтересовать студентов в продолжении обучения. Некоторым группам обучающихся также могут быть рекомендованы дополнительные курсы для предварительной подготовки.

На следующем этапе исследования планируется решить задачу классификации: по результатам обучения в течение нескольких недель курса определить, будет ли курс закончен обучающимся или нет. Результаты подобного прогнозирования могут позволить заранее разработать и принять меры для того, чтобы удержать студентов на курсе, мотивировать их для дальнейшего обучения.

Список литературы

1. Андреева Н.В., Нестеров С. А. Управление данными: онлайн-курс. [Электронный ресурс] https://openedu.ru/course/spbstu/DATAM.

2. Барсегян А. А. Методы и модели анализа данных: OLAP и Data Mining / А. А. Барсегян, М.С. Куприянов, В. В. Степаненко, И. И. Холод. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 336 с.

3. Грас, Дж.Data Science. Наука о данных с нуля. СПб: БХВ-Петербург, 2017. -

336 с.

УДК 004.031.42

Кудаков Александр Владимирович,

Директор Высшей инженерной школы

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОРГАНИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, alexander.kudakov@spbstu.ru

Аннотация/ В эпоху экономики знаний одним из ключевых приоритетов становится дополнительное образование. Успешное развитие дополнительного образования на базе вуза сопряжено с необходимостью оперативной обработки большого объема динамично изменяющихся данных по разным категориям: программы обучения, группы, слушатели, регистрация, преподаватели, экзамены и др. Эффективное управление корпоративными знаниями и их использование для принятия управленческих решений является сложной, многоплановой задачей. Поэтому становится актуальной разработка информационно-аналитической системы организации обучения.

Система разработана и внедрена в Академии информатики школьников Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Ключевые слова: дополнительное образование, управление корпоративными знаниями, информационно-аналитической система.

Aleksandr V. Kudakov,

Director of Higher Engineering school

INFORMATION-ANALYTIC SYSTEM FOR THE ORGANIZATION OF SCHOOLCHILDREN STUDIES

St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, alexander.kudakov@spbstu.ru

Abstract. Supplementary education becomes one of the key priorities at the age of the modern economy of knowledge. Successful development of supplementary education at High School Institution is associated with the necessity for on-line processing of a high volume of agile data on various categories: study programmes, classes, recordings, teachers, exams and so on. Effective managing of corporate knowledge and using it in decisionmaking is a complicated and multi-aspect task. Thus the development of the information-analytic system for the organization of studies becomes topical. Such a system have been developed and introduced at the Academy of Information for schoolchildren at Peter the Great St/Petersburg Polytechnic University.

Keywords: supplementary education, managing of corporate knowledge, information-analytic system.

Академия информатики для школьников (АИШ)з являющаяся структурным подразделением Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, реализует образовательные программы в области информационных технологий для школьников 4-11 классов, начиная с 2004 года.

Основные направления деятельности АИШ:

• квалифицированная подготовка школьников в области информационных технологий;

• профориентация школьников, помощь в определении их будущей

специальности;

• подготовка к поступлению в ВУЗ.

В настоящий момент в Академии занимается 1516 слушателей по 52 общеразвивающим образовательным программам. В каждом полугодии занятия проводятся в 190-200 учебных группах.

Примерная схема обучения представлена на рис. 1.

Модульная схема в организации обучения отличается гибкостью, позволяет выстраивать индивидуальную траекторию обучения и начи-

нать обучение с любого уровня в зависимости от имеющейся подготовки.

Рис. 1. Схема обучения в Академии информатики для школьников

Программа обучения разделена на уровни:

• Первый уровень - направление «Базовая подготовка». Цель программ этого уровня - знакомство с областью информационных технологий, выработка у школьника навыков эффективной работы с информацией. На данном уровне «закладывается» фундамент компьютерной подготовки, поскольку все дисциплины первого уровня необходимы любому современному школьнику, независимо от выбора дальнейшего направления обучения.

• Второй уровень объединяет шесть направлений, ориентированных на получение углублённых предметных знаний в той или иной области информационных технологий:

о «Дизайн»; о «Программирование»; о «Сетевые технологии»; о «Веб-технологии»; о «Робототехника»; о «Математика».

• Дополнительные и летние программы.

Занятия начинаются каждые полгода: в сентябре и в феврале. Учебные группы формируются по уровню знаний слушателей, а не по возрастному признаку. Несмотря на то, что существует рекомендованная схема обучения, учащийся (и его родители) может сформировать индивидуальную траекторию обучения.

Установлены критерии поступления на образовательную программу:

• результаты вступительного испытания;

• результаты промежуточной/итоговой аттестации;

• факт обучения и итоговая аттестация на предшествующих образовательных программах.

За последние 3-4 года количество учащихся возросло в 1,7 раза и превышает 3000 человек. Это привело к тому, что работники Отдела по работе с клиентами не успевают обслуживать запросы заказчиков, образуются очереди, случаются ошибки, что, как следствие, вызывает недовольство клиентов. Актуальной становится задача разработки информационно-аналитической системы [1]. Для решения данной проблемы была спроектирована, разработана и внедрена автоматизированная система (далее - ЯЕ08), которая позволяет заказчикам (родителям обучающихся школьников) с помощью «личного кабинета» бронировать, переносить или отменять регистрации в запланированных учебных группах различных направлений. Разработанная система является дополнением к набору различных систем автоматизации учебного процесса и взаимодействия с клиентами [2, 3], эксплуатирующийся на протяжении 15 лет, и имеет общую с ними модель данных. На рисунке 2 представлен фрагмент отношения «Образовательные траектории», являющегося ядром модели данных системы ЯЕв8.

1.еагтпдРа1115

Со1итп Мате Оэгэ Туре А1кл\' 1Чи1

ЬеаггиггэРагЫР □

ЬгАйгге Ь'П □

Оекпрйоп 0

ЗГСОЬ'бюпЮ ¡г* □

5гсСоиг£еЮ 1ги □

ОейОМаопЮ 1« □

Ре^СоиггеЮ 1п1 □

5сЬдо15гэйе йеапгаКб, 2} 0

Аде беатэКб,2> 0

ЕхатЮ1 0

Ехат5соге1 Йес1пга1(6.. 2} 0

ЕхатЮ2 1ги 0

Ехат5сог&2 йеатаКб. 2} 0

£гэЬеТуреЮ1 1п1 0

СгэйЕ£соге1 йеагсиКб,2} 0

¡5гэЬеТуреЮ2 ¡г* 0

,-„ _|_Г____"к ■I.___ис -и. 1-3

Рис. 2. Ядро модели данных системы ЯЕОз

Отношение определяет условия перехода от изучения одной образовательной программы к другой. Условия перехода могут определяться следующими признаками:

• класс, в котором обучается школьник;

• возраст;

• результаты одного или двух вступительных экзаменов;

• результаты промежуточной или итоговой аттестации;

• результаты аттестации по одному или двум базовым программам.

Например, следующее JSON-описание

{ "LearningPath" : { "LearningPathID" : "42", "IsActive" : "1", "Description" : "", "SrcDivisionID" : "146", "SrcCourselD" : "2073", "DestDivisionID" : "146", "DestCourselD" : "887", "SchoolGrade" : "8,00", "Age" : "", "ExamID1" : "103", "ExamScore1" : "65,00", "Ex-amID2" : "", "ExamScore2" : "", "GradeTypeID1" : "8", "GradeScore1" : "50,00", "GradeTypeID2" : "3", "GradeScore2" : "3,00", "Base-CourseID1" : "", "BaseGradeTypeID1" : "", "BaseGradeScore1" : "",

"BaseCourseID2" : "", "BaseGradeTypeID2" : "", "BaseGradeScore2" : "" } }

определяет правила перехода от изучения программы «Начала алгоритмизации и программирования» к программе «Структурное программирование»:

• слушатель должен обучаться как минимум в 8 классе школы;

• если слушатель изучал курс «Начала алгоритмизации...», то он должен набрать 50 баллов из 100 в ходе промежуточной аттестации или получить оценку не менее «удовлетворительно» в виде итоговой аттестации;

• если слушатель не проходил обучение на курсе «Начала алгоритмизации.», то он должен сдать специальный компьютерный тест «Основы алгоритмизации и программирования. Математическая культура» и набрать не менее 65 баллов из 100.

Поскольку информационная база содержит динамично изменяющиеся данные по слушателям, траекториям обучения, организации учебного процесса и т.п., необходимо разработать соответствующую модель данных, в которой можно не только оперативно изменять собственно данные, но и гибко перенастраивать потоки информации [4]. На рис. 3 представлена модель данных, в которой отражены сведения по следующим категориям данных: курсы, группы, слушатели, регистрация, преподаватели, экзамены, а также возможные связи для навигации.

Рис. 3. Модель данных

На рисунке 4 представлена диаграмма классов уровня доступа к данным.

Рис. 4. Диаграмма классов уровня доступа к данным

На рисунке 5 - диаграмма классов уровня логики предметной об-

ласти.

Рис. 5. Диаграмма классов уровня логики предметной области

Адаптивный веб-интерфейс с пользователем реализован в виде веб-приложения на платформе ASP.NET с применением фреймворка Bootstrap. Для работы с системой пользователю (заказчику-родителю слушателя) предлагается пройти регистрацию для доступа к сервису «Личный кабинет» (рис. 6). Наличие «личного кабинета» - индивидуального рабочего интерфейса на сайте, существенно упрощает действия пользователя, позволяет избежать ошибок, поскольку в «личном кабинете» предусмотрено хранение информации пользователя.

Рис. 6. Регистрация для доступа к «личному кабинету»

В личном кабинете пользователь может ознакомиться с историей обучения (рис. 7).

(38778)А -ГН'Ш^ги, Л, и.: Тл^НЗ ::: .2006112,2 лет 16,0 класс

История обучения

Группа Дата начала Дата завершения Курс Примечание Статус

404.01 01.01.2018 30062018 Семестр 4. Компьютер - друг пн, 15:50-17:30, ауд. 234 Оформлен

403.01 01.09.2017 21.01.2018 Семестр 3. Информационное моделирование пн, 16:00-17:40, ауд. 229 Оформлен

403.02 01 09.2017 21 012018 Семестр 3. Информационное моделирование ср. 16:00 -17:40, ауд. 231 Отказ

461.03 01.09.2017 21.01.2018 Семестр 1. Прикладная математика чт, 16:00-17:40, ауд. 231 Отказ

402.05 01.02.2017 30.06.2017 Семестр 2. Знакомство с компьютером пт, 16:00-17:40, ауд. 234 Оформлен

401.05 01.09.2016 31 01.2017 Семестр 1. Информационная культура пт, 16:00-17:40, ауд 211 Оформлен

□ Отобразить все группы, а не только текущие

Группа 404.011 Семестр 4. Компьютер - друг | Срок обучения с 01.01.2018 по 30.06.20181 Оформлен V

О Показать образовательные траектории

ВАЖНО! Группы 4хх (четыреста-) обучаются на основной площадке Политеха. Группы 5хх (пятьсот-) обучаются на площадке "Светлана". X

«1100% -г

Рис. 7. Отображение истории обучения в личном кабинете

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Через сервис личного кабинета также можно выбрать подходящую траекторию последующего обучения, забронировать место в группе, перенести регистрацию в другую группу или отменить ранее сделанную регистрацию (рис. 8).

Рекомендуемая программа обучения

Запланированные учебные группы

Группа 405.01 (пн, 16:00 -17:4-0, ауд 205) Занятия в группе начались 2201 2010

Расписание занятий: с 22.01.2018 16:00 по 23.04.2018 17:40 16:00 Преподаватель: Новик Виктория Игоревна

Всегв мест 11 ЗзЗрс нироваиэ 0 Оформгенс 5 Зач ислено: 4] Желающие 9

Рекомендуемая программа обучения

Семестр 7, Информатика

Семестр 7 Информатика I

Запланированные учебные группы

Проверка условий регистрации не пройдена * 'Школьный класс': Класс в школе 6,0 меньше допустимого 7,0

- 'Вступительный экзамен #1': Результат вступительного экзамена не имеет значения

- 'Вступительный экзамен #2': Результат вступительного экзамена не имеет значения

- 'Оценка #1 за пройденный курс': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #2 за пройденный курс': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #1 за Вазовый курс': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #2 за базовый': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

Рекомендуемая программа обучения

Семестр 1, Робототехника

Запланированные учебные группы

Семестр 1. Робототехника ]

Проверка условий регистрации пройдена успешно

✓ 'Школьный класс1: Класс в школе 6,0 больше требуемого 6,0

- 'Вступительный экзамен #1': Результат вступительного экзамена не имеет значения

- 'Вступительный экзамен #2': Результат вступительного экзамена не имеет значения

- 'Оценка #1 за пройденный курс': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #2 за пройденный курс': Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #1 за базовый курс1: Результат аттестации (оценка) не имеет значения

- 'Оценка #2 за базовый1: Результат аттестации (оценка) не имеет значения

Группа 471.01 (сб, 16:90 - 17:40,341 (с 27.01)) Свободных мест нет

Расписание занятий: с 27.01.2018 16:00 по 17.03 2018 17:40

Преподаватель: Ригин Евгений Валерьевич

Всего "Е:т: Е ЗаЁрониррввно: 0 Оформлено: 3 Эмиотаю: ОЖепакнцнх: 1

Группа 471.02 (сб, 16:00- 17:40, ауд. 341 (17.03)) Свободных мест нет

Расписание занятий: с 24.03.2018 16:00 по 19.05 2018 17:40

Преподаватель: Хоружий Роман Романович

Всего мест: Е ЗаЁронирпввно: 0 Оформлено: 8 Зачислена: 0 Желающих: С

Рис. 8. Функционал сервиса «Личный кабинет»

В период «осеннего» набора слушателей с 20.11.2017 г. по 31.01.2018 г. было произведено 1929 регистраций, 25% из которых выполнены заказчиками самостоятельно с помощью системы REGs.

Система активно использовалась работниками Отдела по работе с клиентами в процессе консультирования заказчиков и заключения договоров и получила положительные отзывы.

Таким образом, разработанная информационно-аналитическая система организации обучения прошла успешную апробацию в Академии информатики для школьников, в ходе которой было доказано, что система позволяет решать поставленные задачи и может быть рекомендована для ввода в эксплуатацию в штатном режиме. Система также может найти применение в других образовательных учреждениях, реализующих программы дополнительного образования.

Список литератцры

1. Нестеров А.К. Информационно-аналитические системы в образовании [Электронный ресурс] // Образовательная энциклопедия ODiplom.ru - URL: http://odiplom.ru/lab/informacionno-analiticheskie-sistemy-v-obrazovanii.html

2. Кудаков А.В. Системный анализ в управлении персоналом // В сборнике: Системный анализ в проектировании и управлении сборник научных трудов XX Международной научно-практической конференции. 2016, с. 414-420.

3. Кудаков А.В. Система оценки качества освоения знаний // В сборнике: Системный анализ в проектировании и управлении сборник научных трудов XX Международной научно-практической конференции. 2017. С. 418-425.

4. Волкова В.Н., Козлов В.Н., Магер В.Е., Черненькая Л.В. Классификация методов и моделей в системном анализе // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2017. Т. 1. С. 223-226.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.