Файл: Проектирование БД для контроля успеваемости школьников.pdf

Центр образования №1158 создан 22 августа 2008 года в результате реорганизации путем слияния государственного образовательного учреждения средней общеобразовательной школы №1158 (ГОУ СОШ №1158) и государственного образовательного учреждения средней общеобразовательной школы №679 (ГОУ СОШ №679).

В последнее время для оценки качества и уровня образования в школах применяются следующие показатели: успеваемости и успешности учащихся, количество медалистов, поступления выпускников в высшие учебные заведения (ВУЗ), сдачи Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ).

Успеваемость – показатель, характеризуемый количеством учащихся, успевающих в обучении (имеющих в триместрах, полугодиях, годах положительные оценки).

Успешность – показатель, характеризуемый качественным уровнем знаний. Иными словами это количество учащихся имеющих в триместрах, полугодиях, годах только оценки «хорошо» и «отлично».

2.2. Характеристика существующей технологии проверки успеваемости

Деятельность Центра образования достаточно обширна, однако, основным бизнес-процессом, протекающим в Центре, является образовательный процесс (рисунок 3). Помимо этого, в повседневной деятельности Центра функционирует масса вспомогательных и управленческих бизнес-процессов, обеспечивающих и координирующих нормальное функционирование образовательного процесса.

Рис.3. Схема образовательного процесса ГОУ ЦО №1158

Поскольку система среднего общего образования в России переживает массу реформ, отсутствует достойное финансирование для внедрения инновационных методов обучения и контроля знаний, то средства и технологии, только внедряемые в школах, уже давно широко используются как в системе высшего образования, так и за рубежом.

Внедрение Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ), как единственного варианта проведения итоговых испытаний в школе и вступительных экзаменов в ВУЗ; введение в девятых классах Государственной Итоговой Аттестации (ГИА), вынуждают готовить учащихся к демонстрации своих знаний посредством заполнения тестов (так называемая, фактологическая модель обучения и контроля успеваемости).

Ввиду всего вышесказанного, перед администрацией Центра образования встала задача разработки системы, позволяющей:

• автоматизировать (на первых этапах хотя бы частично) процесс контроля знаний учащихся;
• адаптироваться учащимся к тестированию своих знаний;
• привыкнуть учащимся к специфике проведения тестов, к правильному заполнению бланков;
• минимизировать издержки на подготовку материала теста каждому учащемуся;
• сократить нагрузку преподавателей и администрации;
• минимизировать влияние человеческого фактора при оценке знаний учащихся;
• получать консолидированную (группированную) информацию о качестве знаний учащихся по предметам и темам;
• использовать Интернет при организации тестирований ввиду занятости компьютерных классов и для повышения удобства пользования системой;
• использовать мультимедийные технологии при проведении тестов, что позволит организовать более качественную проверку знаний, по таким предметам, как химия, физика, биология, иностранный язык, музыка, мировая художественная культура, изобразительно искусство;
• получать аналитическую информацию о качестве работы педагогов, основанную на показателях успешности учащихся (что в свою очередь будет влиять на оплату труда учителя).

Таким образом, в процессе проектирования будет рассматриваться задача по автоматизации процесса контроля успеваемости учащихся. Декомпозиция этого процесса представлена на рисунке 4.

Рис.4. Декомпозиция функционального блока «Провести контроль полученных знаний»

При непосредственном проектировании стоит задача разработать программное обеспечение, позволяющее:

• проводить тестирование знаний учащихся по различным дисциплинам;
• вести банк данных вопросов, категорий и разделов для проведения тестов;
• аккумулировать и обобщать результаты тестов;
• предоставлять сводные данные об успеваемости учащихся с различной степенью детализации результатов.

Важно отметить, что при внедрении системы автоматизированного тестирования учащихся, изменяться и информационные потоки, протекающие в Центре образования, связанные с процессом контроля успеваемости учащихся.

Так, входными потоками информации в систему будут:

1. Материалы тестов по предметам или темам;
2. Ключи к тестам;
3. Списки учащихся по классам;
4. Расписание доступа к тестам (даты начала и завершения тестирования).

Выходные потоки информации:

1. Персональный табель успеваемости;
2. Сводный табель успеваемости по классу;
3. Сводный табель успеваемости по тесту;
4. Сводный табель успеваемости по классу;
5. Различного рода статистическая информация.

В процессе работы, программное обеспечение для проведения тестирования должно реализовывать максимальный объем действий, сокращающий трудовые затраты:

• Формирование формуляра теста;
• Проведение тестирования;
• Немедленная проверка теста;
• Выдача результата теста;
• Хранение результатов в базе;
• Консолидация данных и выдача их авторизованным пользователям;
• Контроль над соблюдением ограничений тестирования (время, количество попыток и данных ответов и другое).

2.3. Обоснование необходимости автоматизации

Подготовка материалов теста, их тиражирование, а уж тем более проверка тестов – монотонный труд. Не секрет, что монотонная работа способна порождать большое количество ошибок. Основными отрицательными последствиями монотонного труда являются:

• снижение работоспособности и производительности труда;
• повышение количества совершаемых ошибок;
• снижение творческой инициативы;
• производственный травматизм.

Так, средняя нагрузка учителя составляет 22 учебных часа в неделю. У каждого учителя в среднем 5 классов в параллели. В каждом классе обучается в среднем по 25 учащихся. Проверочные работы устраиваются учителем 1 раз в неделю. Таким образом, получается, что за неделю учитель в одной параллели должен проверить 125 работ. Среднее время проверки работы – 1-2 минуты. На проверку 125 работ будет потрачено, соответственно, 2-4 часа. При этом необходимо уложиться в рамки рабочего времени, подготовиться к новому учебному дню. В таких условиях вероятность возникновения ошибок при проверке, выставления несправедливой оценки значительно возрастает.

Более того, подготовка и проведение каждого теста формирует массу документов:

Рис.5.Схема документооборота при традиционной системе тестирования учащихся

При формировании готового комплекта тестов, возникает риск, что раздаточного материала может не хватить на всех учащихся, либо при тиражировании «с запасом» будут потрачены дополнительные ресурсы (бумага, чернила, время).

При сборе и переносе заполненных бланков ответов учащихся для последующей их проверки возможны случаи утери, кражи и подмены этих бланков. При использовании информационных систем и программных комплексов возможность утраты и искажения данных резко снижается.

При подготовке отчетности тратится существенное количество времени на работу с бумажными формами, при этом велика вероятность математических ошибок. При автоматизированной обработке консолидировать и обобщать данные гораздо легче и быстрей.

Автоматизированная система тестирования позволит взять на себя практически весь объем работ по организации, проведению тестирования и подготовке отчетности. Более того, создав один раз банк вопросов тестирования, его использование и редактирование в последствии принесет значительный экономический эффект за счет снижения затрат на обслуживание и модернизацию. Полученные результаты будут предоставляться гораздо оперативнее, их достоверность будет в разы выше.

3. Проектирование базы данных

3.1. Выбор программных и технических средств

Программное обеспечение - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ. [10, с.115]

Рассмотрим подробно все необходимые программные продукты.

Microsoft Windows Server 2008 R2 [13, с.84]

Корпорация Microsoft является мировым лидером по производству операционных систем. По оценкам специалистов, порядка 90% операционных систем, используемых в России, произведены именно этой компанией.

Продукты Microsoft отличаются стабильностью работы, дружественным интерфейсом, наличием круглосуточной технической поддержки и справочной документации. Стоит отметить, что для образовательных учреждений предоставляются существенные дополнительные скидки, делающие продукты компании доступными для бюджетных организаций.

Windows Server 2008 R2 содержит множество усовершенствований, превращающих его в самую надежную платформу веб-приложений на основе. Он содержит обновленную роль веб-сервера и службы IIS 7.0 и обеспечивает поддержку .NET в режиме установки Server Core. При создании служб IIS 7.0 в них были внесены усовершенствования, предоставляющие администраторам веб-серверов удобные средства развертывания веб-приложений и управления ими и повышающие тем самым надежность и масштабируемость. Кроме того, службы IIS 7.0 упрощают управление и расширяют возможности настройки среды веб-сервера. В Windows Server 2008 R2 в службы IIS и веб-платформу Windows внесены следующие усовершенствования:

• снижение трудоемкости администрирования и поддержки Web-приложений;
• снижение трудоемкости поддержки и разрешения проблем;
• усовершенствованные службы передачи файлов (FTP);
• возможность расширения функциональности;
• улучшенная поддержка .NET;
• повышение защищенности пула приложений.

Windows Server 2008 R2 не только отвечает требованиям безопасности, надежности функционирования, быстродействия, масштабируемости, но и полностью поддерживает все современные технологии построения Web-приложений - ASP.NET, PHP. Рассмотрим эти технологии.

Поскольку обе технологии ограничены простым протоколом HTTP и языком разметки HTML – их возможности примерно равны. Все задачи, решаемые в рамках одной технологии, столь же успешно решаются и в рамках другой. Таким образом, ни PHP, ни ASP.NET не дают технологического преимущества Web-проекту. Различия проявляются в стоимости и трудоёмкости разработки и эксплуатации проекта.

Основные преимущества ASP.NET:

• Типизация. Языки программирования ASP.NET имеют строгую типизацию данных;
• Возможность использовать несколько языков программирования. От поддержки нескольких языков разработчик не получает новых возможностей. Зато система становится сложней (т.е. менее надёжной);
• Компиляция;
• Разделение дизайна и программного кода, не нашедшее должного применения в работе программистов и тем более дизайнеров;
• Наличие технической поддержки (за дополнительную плату);
• Преимущества при написании крупных проектов.
• Основные преимущества PHP [12, с.94]:
• Доступность дистрибутивов и их размер;
• Открытый код, представляющий возможность для аудита кода;
• Кроссплатформенность. PHP будет работать практически с любой операционной системой, в то время, как ASP.NET должным образом функционирует лишь на последних версиях Windows.
• Нет чрезмерной привязки к операционной системе. Даже после переустановки Windows, возобновить работу с PHP возможно в течение трех минут.
• Хороший набор функций, отвечающий реалиям программирования;
• Интерпретация;
• Не требуется специализированного редактора кода;
• Поддержка старыми версиями новых версий PHP (совместимость «снизу вверх»).

Из данного сравнения видно, что ASP.NET и PHP практически ничем не уступают друг другу. Конечный выбор остается за разработчиком, но стоит учесть, что реализованный в Центре образования Web-портал основан на использовании PHP, то и дальнейшую разработку удобней вести этом языке.

Система управления содержимым (от англ. Content Management System) – программное обеспечение, используемое для структурированного хранения и управления текстовым и графическим наполнением сайта.