CC BY
7
УДК 004.75 https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2023.1.21
О. В. ОЛЬХОВСЬКА
кандидат фiзико-математичних наук, завщувач кафедри комп'ютерних наук та шформацшних технологш Полтавський ушверситет економши i торгiвлi ORCID: 0000-0001-5366-5995
О. П. КОШОВА
кандидат фiзико-математичних наук, доцент кафедри комп'ютерних наук та шформацшних технологш Полтавський ушверситет економши i торгiвлi ORCID: 0000-0003-0794-6774
Д. М. ОЛЬХОВСЬКИЙ
кандидат фiзико-математичних наук, доцент кафедри комп'ютерних наук та шформацшних технологш Полтавський ушверситет економши i торгiвлi ORCID: 0000-0003-0313-6977
Д. С. СЕМИКОЗ
мапстр спещальност «Комп'ютерш науки» Полтавський унiверситет економши i торгiвлi ORCID: 0009-0007-3755-695X
РОЗРОБКА WEB-ЗАСТОСУНКУ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ РОЗКЛАДУ
В ЗАКЛАД1 ВИЩОÏ ОСВ1ТИ
У данш роботi дослгджена проблема розробки елементгв программного забезпечення для формування розкла-ду в вищому навчальному закладi. Були проаналiзованi останнi до^дження та публкацИ' в цш галузi, як nid-тверджують актуальнкть даноï проблеми. Сформульовано мету розробки елементiв программного забезпечення з використаннямм дiаграми nрецедентiв. Застосунок для формування розкладу в ЗВО е важливим елементом забезпечення якостi навчального процесу, осюльки дозволяе забезпечити оптимальне використання ресурав, ефективний розподш навчальних навантажень, зниження конфлiктiв та покращення якостi навчання. При про-ектувант застосунку необхiдно враховувати потреби та очжування користувачiв. Була розроблена дiаграма nрецедентiв для викладачiв, студентiв та диспетчерсько'1 служби з описом ïx дш при формуванн розкладу. Для цього було використано редактор дiаграм для Windows i редактор векторно'1 графжи Microsoft Visio iз засто-суванням сценарiю виконання UML. Розглянуто основнi задачi, як вирiшуються при складанн розкладу занять. Сформовано рекомендован умови для створення оптимального розкладу для студентiв i викладачiв. Побудова-но блок-схему формування розкладу, що передбачае дотримання оптимальних обмежень, nеревiрку конфлiктiв при розподл навчального навантаження i використаннi аудиторного фонду, подальших змт за потребою. Роз-робка застосунку вiдбуваеться у виглядi сайту Single Page Application на мовах программування PHP, JavaScript i 1'х фреймворках Laravel та Vue.js. Laravel - для розробки серверно'1 частини додатюв, а Vue.js - для розробки ^iентсько'1 частини. Описано, як встановлювати та налаштовувати ц фреймворки та як 1'х поеднувати для створення веб-додатюв з багатофункцюнальними можливостями. Розробка застосунку для формування розкладу може допомогти зменшити юльюсть помилок, пов'язаних з ручним складанням розкладу, а також зменшити витрати на час та ресурси, ят затрачаються на розклад.
Ключовi слова: программне забезпечення застосунку, формування розкладу, заклад вищо'1 освiти.
O. V. OLHOVSKA
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of the Department of Computer Sciences and Information Technologies
Poltava University of Economics and Trade ORCID: 0000-0001-5366-5995
O. P. KOSHOVA
Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor at the Department of Computer Sciences and Information Technologies Poltava University of Economics and Trade ORCID: 0000-0003-0794-6774
D. M. OLKHOVSKY
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor at the Department of Computer Sciences and Information Technologies Poltava University of Economics and Trade ORCID: 0000-0002-0585-3307
D. S. SEMYKOZ
Master's Degree in "Computer Science" Poltava University of Economics and Trade ORCID: 0009-0007-3755-695X
DEVELOPMENT OF APPLICATION SOFTWARE ELEMENTS FOR THE FORMATION
OF A SCHEDULE IN UNIVERSITIES
This work examines the problem of developing software elements for the formation of a schedule in universities. The latest studies and publications in this field were analyzed, which confirm the relevance of this problem. The goal of developing software elements using the precedent diagram is formulated. The application for creating a schedule in universities is an important element of ensuring the quality of the educational process, as it allows you to ensure optimal use of resources, effective distribution of educational loads, reduction of conflicts and improvement of the quality of education. When designing an application, it is necessary to take into account the needs and expectations of users. A precedent diagram was developed for teachers, students, and the dispatch service, describing their actions in the formation of the schedule. For this, the diagram editor for Windows and the Microsoft Visio vector graphics editor using the UML execution script were used. The main tasks that are solved when drawing up the schedule of classes are considered. Recommended conditions for creating an optimal schedule for students and teachers have been formed. A block diagram of the formation of the schedule has been built, which provides for the observance of optimal restrictions, the verification of conflicts in the distribution of the educational load and the use of the classroom fund, further changes as necessary. The development of the application takes place in the form of a Single Page Application site using the programming languages PHP, JavaScript and their Laravel and Vue.js frameworks. Laravel - for the development of the server part of applications, and Vue.js - for the development of the client part. It describes how to install and configure these frameworks and how to combine them to create rich web applications. Developing a scheduling application can help reduce the errors associated with manual scheduling and reduce the time and resources spent on scheduling.
Key words: application software, scheduling, institution of higher education.
Постановка проблеми
У бшьшосп 3aKiaAiB вищо! освгги (ЗВО) немае ефекгивно! системи формування розкладу занять, що призво-дить до виграг часу га зусиль викладачiв га адмшюграцп на його складання га корекцш. Недосгагня авгомагиза-цiя цього процесу призводигь до помилок, загримок га неефекгивного використання ресурав закладу. Розробка елеменпв програмного забезпечення для формування розкладу може виршиги щ проблеми га покращити ефек-гившсгь процесу планування занять в ЗВО. Однак, розробка таких елеменпв може сгикагися з рядом гехшчних га оргашзацшних складнощiв, таких як iнгеграцiя з юнуючими системами управлшня навчальним процесом, забезпечення безпеки даних га зручносп використання користувачами рiзного рiвня тдгоговки.
Аналiз останшх дослщжень та публшацш
Розклад навчальних занять - важливий документ закладу вищо! освгги, яким регламентуеться академiчна робота студенпв i викладачiв. Вимоги, яш враховуються при складанш розкладу навчальних занять, таю [1]:
• виконання робочих навчальних плашв га графМв навчального процесу;
• створення належних умов пращ для професорсько-викладацького складу;
• рiвномiрний розподш навчального навантаження впродовж тижня (бажано уникати наявносп «вжон») га дотримання уах вимог щодо кшькосл пар на день, тиждень гощо;
• ефективне використання аудиторного фонду.
Одним з пiдходiв до розробки засгосуншв для формування розкладу е використання алгоршшв опгимкацд. Ц алгоритми дозволяють знайги оптимальне ршення для складання розкладу, враховуючи рiзнi обмеження га вимоги, гак1 як шльшсгь студенпв, шльшсгь викладачiв, наявшсгь аудигорш, розклад шдгруп гощо. Ще одним тдходом е використання машинного навчання га штучного шгелекгу. Застосування цих гехнологш дозволяе автоматично аналiзувати даш про студенпв га викладачiв, враховувати гхт переваги га обмеження га швидко складати оптимальний розклад. О^м того, юнують деяк готовi ршення, яш вже успiшно викорисговуюгься в рiзних ЗВО.
Акгуальнiсгь розробки програмного забезпечення застосунку для формування розкладу в навчальному закладi можна обгрунтувати з точки зору забезпечення ефекгивносп га точности процесу складання розкладу, зменшення кiлькосгi помилок га ошгашзацп виграг на розклад.
Мета роботи
Розробка програмного забезпечення застосунку для формування розкладу в ЗВО, що допоможе автоматизу-вати процес формування розкладу.
Виклад основного MaTepi^y
Програмне забезпечення для формування розкладу потребуе розумшня вимог користувач1в, дослщження про-цесу формування розкладу та знання технологш розробки програмного забезпечення.
Першим етапом розробки е визначення потреб користувач1в та вимог до функцюнальносп програмного забезпечення. Наприклад, користувач1 можуть бажати мати можливють вибору предмепв та груп, редагування розкладу та додавання вщповвдних даних до розкладу. Також, вимоги можуть включати можливють попереднього перегляду розкладу на тиждень, мюяць або семестр.
Другим етапом розробки програмного забезпечення е дослвдження процесу формування розкладу в ЗВО. Розклад формуеться на основ1 даних про доступнють примщень, доступнють викладач1в та 1х освггшх компонента, а також доступшсть студенпв та 1х груп.
Трепм етапом е виб1р технологш розробки програмного забезпечення та розробка його елеменпв. Наприклад, для розробки веб-застосунку можуть використовуватись технологи HTML, CSS, JavaScript та PHP.
Перший етап. Д1аграма прецеденпв демонструе можлив1 дй' користувач1в, яш будуть взаемод1яти з застосун-ком для формування розкладу. Вона показуе, що застосунок для формування розкладу може бути корисним для р1зних груп користувач1в, таких як викладач^ студенти, адмшютратори, як1 вщповвдають за розклад ушверситету. Застосунок може допомогти ш швидко та ефективно створювати розклад, враховуючи ва необхщш обмеження та вимоги.
Окр1м того, розробка застосунку для формування розкладу може допомогти зменшити шльшсть помилок, пов'язаних з ручним складанням розкладу, а також зменшити витрати на час та ресурси, як затрачаються на розклад.
Застосунок повинен бути здатний забезпечувати р1зш функцй' для р1зних груп користувач1в.
Для викладач1в:
• вщображення розкладу за допомогою ф1льтр1в;
• перегляд розкладу занять та юпипв;
• коригування розкладу 1з-за ввдповщних причин та автоматичне надсилання запиту про змшу диспетчер-ськ1й служба
Для студенпв:
• вщображення розкладу за допомогою фшьтр1в;
• перегляд розкладу;
• надсилання запиту викладачу про перенесення заняття або некоректшсть розкладу.
Для пращвнишв диспетчерсько1 служби:
• встановлення обмежень та вимог щодо розкладу;
• створення розкладу занять та юпипв;
• вщслщковування процесу формування розкладу;
• вщображення розкладу за допомогою фшьтр1в;
• перегляд розкладу;
• опрацювання запипв про зм1ну розкладу;
• редагування розкладу;
• перев1рка наявносп конфлжпв у розклад1 та 1х виршення.
Процес створення д1аграми прецеденпв для формування розкладу можна описати наступним чином:
1. Визначення основних актор1в системи - визначаеться, яш основн користувач1 будуть взаемод1яти з системою формування розкладу.
2. Визначення основних прецеденпв - визначаеться, як1 дд може виконувати актор у система
3. Визначення залежностей м1ж прецедентами - визначаеться, яш прецеденти взаемодшть м1ж собою i яка е послщовшсть виконання цих прецеденпв.
4. Створення д1аграми прецеденпв - на основ1 отримано1 шформацп складаеться д1аграма прецеденпв для системи формування розкладу.
5. Перев1рка та вдосконалення д1аграми - тсля створення д1аграми прецеденпв необхщно перев1рити, чи ввдображае вона ус дй', яш може виконувати актор у систем^ та чи ввдображено правильну послщовшсть виконання цих дш. У раз1 необхвдносп д1аграма може бути вдосконалена.
З огляду на це було створено д1аграми для кожно1 групи користувач1в. Для цього використано редактор д1аграм для Windows i редактор векторно1 графши Microsoft Visio iз застосуванням сценарiю виконання UML [2].
Викладачi можуть переглядати розклад i коригувати його за потреби, але змши вiдбудуться лише тсля опрацювання вiдповiдного запиту пращвником диспетчерсько! служби (рис. 1) [3].
Рис. 1. Дiаграма прецеден^в для викладачiв
Диспетчерська служба мае повний доступ до формування та керування розкладом i приймае запити про подальшi змiни в ньому. Важливим пунктом е перевiрка конфлiктiв i !х вирiшення, осшльки вони обов'язково будуть з'являтися (рис. 2) [3].
Студенти лише можуть переглядати розклад i при необхвдносп попросити викладача про перенесення заняття. Якщо ж на погляд студенпв розклад для групи сформовано некоректно для вщввдування чи навчання, то також можна звернутися до викладача (рис. 3) [3].
Другий етап. Основш задач^ як1 вирiшуються при складанш розкладу занять:
• виконання робочих навчальних планiв та графМв навчального процесу;
• створення оптимального режиму роботи студенпв протягом семестру;
• створення оптимальних умов пращ для викладацького складу;
• рiвномiрний розподш навчального навантаження впродовж тижня;
• ефективне використання аудиторного фонду.
Розклад навчальних занять повинен складатися на базi облiкових одиниць навчального часу здобувачiв освiти. Кредит £КТС - одиниця вимiрювання обсягу навчального навантаження здобувача вищо! освiти, необидного для досягнення визначених (очiкуваних) результапв навчання.
Навчальний день - складова частина навчального часу здобувачiв вищо! освгги тривалiстю не бiльше 9 ака-демiчних годин. Таким чином, розклад занять здобувачiв освiтi не повинен перевищувати 4-х навчальних занять на день з урахуванням перерв мгж ними. Максимальне тижневе аудиторне навантаження за розкладом занять не повинно перевищувати 36 годин [4].
Студентоцентрована оргашзащя навчального процесу передбачае забезпечення максимально прийнятних умов для навчання здобувачiв вищо! освiти, у тому чи^ i за рахунок оптимального розкладу навчальних занять. Рекомендован умови для створення оптимального розкладу [4]:
• ввд 2-х до 4-х занять (пар) на день для академiчноl групи (тдгрупи);
• рiвномiрний розподiл занять за днями тижня;
• щшьне групування занять (мiнiмiзацiя «вшэн» мiж заняттями).
На 0CH0Bi цього було створено блок-схему формування розкладу, що передбачае дотримання оптимальних обмежень, перевiрку конфлiкгiв при розподiлi навчального навантаження i використаннi аудиторного фонду, подальших змiн розкладу за потребою (рис. 4).
Третш етап. Розробка програми у виглядi сайту Single Page Application (SPA) е досить актуальною в наш дш, особливо з урахуванням зростання популярностi веб-додатшв та зменшення обсягу роботи, що потрiбен для створення настiльних програм.
Основна перевага SPA полягае в тому, що вш забезпечуе бшьш плавну та швидку взаемодiю з користувачем, тому що сторiнки не перезавантажуються пiд час наыгаци. Це дозволяе зменшити витрати на обробку та передачу даних, що забезпечуе покращення продуктивностi та швидкостi веб-додатка.
Розробка сайту вiдбуваеться на двох мовах програмування, а саме PHP i JavaScript. Були використанi Laravel та Vue.js - це два потужних iнструменти для розробки сучасних веб-додатшв. Laravel - це фреймворк для розробки серверно! частини додатшв, а Vue.js - це фреймворк для розробки ктентсько! частини.
Розробка сайту з використанням Laravel та Vue.js дозволяе забезпечити ефективну та зручну розробку додат-кiв з високою продуктивною та iнтерактивнiстю. Laravel дозволяе забезпечити швидку та зручну розробку серверное' частини додатка, включаючи роботу з базою даних, аутентифжащю та авторизацiю користувачiв, маршру-тизацiю та iншi функцп.
Vue.js забезпечуе зручну та швидку розробку ментсько! частини додатка, зокрема, забезпечуе роботу зi станом додатка, динашчним оновленням сторiнок та iншi функци.
Рис. 4. Блок-схема формування розкладу
На етат реал1зацп серверно1 частини створюються модел1 бази даних, мпрацп, контролери, серв1си, провай-дери та шш1 компоненти. Кл1ентська частина - створюються компоненти, директиви, фшьтри, сторшки та шш1 елементи, що забезпечують взаемодш з користувачем. Шсля створення серверно1 та кл1ентсько1 частин додатку проводиться 1х штегращя, що передбачае тдключення до бази даних, взаемодш м1ж сервером та ктентом, обробку запипв.
Встановлюеться Laravel за допомогою Composer, виконавши команду в термшалг
composer create-project --prefer-dist laravel/laravel Rozklad
Шсля устшного встановлення було скопшовано «.env.example» файл в «.env» i виконано команду, щоб згене-рувати ключ за шифрування: php artisan key:generate. Налаштування з'еднання з базою даних в файл1 «.env» в1д-буваеться через заповнення наступних пол1в: DB_DATABASE, DB_USERNAME та DB_PASSWORD. Пот1м створюються таблиц в баз1 даних: php artisan migrate. Для запуску сервера виконуеться команда: php artisan serve. Щоб встановити глобальний пакет vue-cli, слад виконати команду в термшалг npm install -g vue-cli. Створюеться новий проект: vue init webpack rozklad. Встановлюються залежносп проекту i його запуск, виконавши команди: npm install, npm run dev.
Шсля цього вже виконуються додатковi налаштування i розпочинаеться процес розробки застосунку для фор-мування розкладу в ЗВО.
Висновки
Таким чином, реалiзовано web-застосунок для формування розкладу в ЗВО, що допоможе автоматизувати процес формування розкладу. Визначено основш групи користувачiв i д]11, як1 вони можуть виконувати у системi. Так викладачi i студенти мають схожий набiр дш з розкладом, а працiвники диспетчерсько! служби мають повний доступ до формування та керування розкладом. Для кожно! групи користувачiв створена вщповщна дiаграма прецедентiв. Розглянуто процес формування розкладу в ЗВО i побудована вщповвдна блок-схема формування розкладу. Розробка застосунку ввдбуваеться у виглядi сайту Single Page Application (SPA) на мовах програмування PHP i JavaScript з використанням фреймворшв Laravel та Vue.js. Плануеться подальша реалiзацiя застосунку, його тестування i внесення додаткових налаштувань для покращення роботи з розкладом.
Список використаноТ лiтератури
1. Голуб Б.Л., Ветрова Д.В., Прошшина К.О. Програмна система формування розкладу занять у закладi вищо! освгги [Електронний ресурс]. MameMamu4Hi машини i системи. 2019. № 4. С. 100-109. Режим доступу: https://doi. org/10.34121/1028-9763-2019-4-100-109
2. Створення схеми сценарш виконання UML. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://support. microsoft.com/uk-ua/office/ створення-схеми-сценарiю-виконання-uml-92cc948d-fc74-466c-9457-e82d62ee1298
3. Як будувати UML-дiаграми. Розбираемо три найпопулярн^ варiанти. Режим доступу: https://dou.ua/ forums/topic/40575/
4. Положення про розклад навчальних занять у Харкiвському нацiональному економiчному унiверситетi iменi Семена Кузнеця. Офщшний сайт Хартвського нацюнального економiчного утверситету iMeHi Семена Кузнеця. Режим доступу: https://www.hneu.edu.ua/wp-content/uploads/2018/11/Polozhennya-pro-rozklad-navchalnikh-zanyat-u-HNEU-2018.pdf
References
1. HolubB.L.,VetrovaD.V,PronishynaK.0.(2019).Prohramnasystemaformuvanniarozkladuzaniatuzakladivyshchoi osvity [Prohramna systema formuvannia rozkladu zaniat u zakladi vyshchoi osvity]. Matematychni mashyny i systemy [ Mathematical Machines and Systems], no. 4, P.100-109. Access mode: https://doi.org/10.34121/1028-9763-2019-4-100-109
2. Stvorennia skhemy stsenariiu vykonannia UML [Create a UML use case diagram [Electronic resource]]. Access mode: https://support.microsoft.com/en-us/office/create-a-umI-use-case-diagram-92cc948d-fc74-466c-9457-e82d62ee1298
3. Iak buduvaty UML-diahramy. Rozbyraiemo try naipopuliarnishi varianty. [How to build UML diagrams. We analyze the three most popular options [Electronic resource]]. Access mode: https://dou.ua/forums/topic/40575/
4. Polozhennia pro rozklad navchalnykh zaniat u Kharkivskomu natsionalnomu ekonomichnomu universyteti imeni Semena Kuznetsia [Regulations on the schedule of educational classes at Semyon Kuznets Kharkiv National University of Economics]. Ofitsiinyi sait Kharkivskoho natsionalnoho ekonomichnoho universytetu imeni Semena Kuznetsia. [The official website of Semyon Kuznets Kharkiv National University of Economics]. Access mode: https://www.hneu.edu.ua/ wp-content/uploads/2018/11/Polozhennya-pro-rozklad-navchalnikh-zanyat-u-HNEU-2018.pdf
