МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБУЧАЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

SIMULATION TRAINING INFORMATION SYSTEM

Vitaly Zhirnov

department of Student of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education “National Nuclear Research Institute” MEPhI, Russia, Balakovo

Ivan Mikheev

assistant of the Department IUS branch of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education “National Nuclear Research Institute” MEPhI,

Russia, Balakovo

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены этапы разработки обучающей информационной системы. В ходе выполнения работы произведено моделирование процессов, получены схемы и диаграммы всех протекающих процессов в системе. Выполнено описание каждой функции системы.

ABSTRACT

The article describes the stages of development of a learning information system. In the course of the work produced by modeling of processes, charts and diagrams prepared by all of the processes in the system. Achieved a description of each function of the system.

Ключевые слова: автоматизация; обучение; обучающая система; моделирование системы.

Keywords: automation; training; training system; system modeling.

В последние годы в сфере образования наблюдается следующая тенденция – внедрение в учебный процесс компьютерных обучающих систем [1; 2; 3 и др.]. На текущий момент приобрели актуальность системы, позволяющие автоматизировать часто выполняемые работы. К таким работам можно отнести проверку практических работ, проверку и оптимизацию во время выполнения задания. Для автоматизации данных работ следует разработать приложение удовлетворяющее следующим требованиям: приложение легко интегрируется в существующую информационную систему вуза; приложение не требует значительных затрат во интеграции на предприятие и во время обучения персонал; приложение повышает качество обучения, а также уменьшает времязатраты.

При выборе методологии моделирования информационных систем следует помнить, что существует два основных подхода: структурный подход и объектно-ориентированный подход (ООП). Сущность структурного подхода к разработке информационной системы заключается в её декомпозиции на автоматизируемые функции. Система разбивается на функциональные подсистемы, которые делятся на подфункции, подразделяемые на задачи. Процесс разбиения продолжается до тех пор, пока не дойдет до конкретных процедур. При таком подходе моделирования в разрабатываемой системе от отдельных задач ко всей системе теряется целостность, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

ОПП использует объектную декомпозицию. При этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим поведением, моделирующим поведение объекта реального мира. Основой ООП является объектная модель (рисунок 1).

Рисунок 1. Основные элементы объектной модели

Кроме основных элементов существуют еще три дополнительных элементы, не являющиеся строго обязательными: типизация, параллелизм, устойчивость.

При разработки системы с использованием ООП получаем следующие преимущества: система изначально строится с учетом ее эволюции; согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации; большинство существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования включают как язык моделирования, так и описание процесса моделирования.

Для описания функциональности и поведения необходимо разработать диаграмму прецедентов. При разработке необходимо четко отделить систему от её окружения; определить актеров, их взаимодействие в системе и ожидаемый функционал системы; определить глоссарий, относящийся к описанию системы. На рисунке 2 изображена диаграмма прецедентов.

На данной диаграмме представлен актеры «Преподаватель» и «Обучаемый». «Преподаватель» участвует в системе как пользователь. Его основными функциями являются загрузка вариантов задания и их свойств. «Обучаемый» участвует в системе как Пользователь. Его основными функциями является загрузка своего задания и сохранение полученного результата.

Рисунок 2. Диаграмма прецедентов

Далее разрабатываем диаграмму последовательности, которые отражают некоторые сценарии работы программы (рисунок 3).

Рисунок 3. Диаграмма последовательности сценария работы приложения

Преподаватель загружает файлы задания в систему. Следующим шагом преподаватель подготавливает правила для проверки приложения. Пользователь загружается выполненное задание в программу. Система выполняет анализ работы и выводит результат работу обучаемому и преподавателю.

Следующий этап является проектированием диаграммы классов. Основанием для построения иерархии классов являются построенные диаграммы последовательностей. На рисунке 4 изображена диаграмма классов разрабатываемой системы.

Рисунок 4. Диаграмма классов системы контроля знаний

На следующем этапе необходимо составить диаграмму состояний, которая отражает спецификацию поведения классов. На рисунке 5 представлена диаграмма состояний классов системы контроля знаний.

Рисунок 5. Диаграмма состояния классов

На диаграмме состояний показаны последовательные действия, для того чтобы преподаватель и обучаемый узнали конечный результат: обработка файлов и правил, загруженных изначально заданий; загрузка выполненного задания обучаемым; выполнение системой статического и динамического анализа; вывод результата обучаемому; вывод результата преподавателю; ожидание повторной загрузки заданий. Окончательным этапом станет разработка диаграммы компонентов.

Диаграмма компонентов описывает особенности физического представления системы. Диаграмма компонентов позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный, бинарный и исполняемый код. Во многих средах разработки модуль или компонент соответствует файлу. На рисунке 6 изображены компоненты разрабатываемого приложения. На данной диаграмме показано, что приложение обладает несколькими компонентами: компонент считывания правил и заданий; компонент загрузки работы обучаемого; компонент обработки работы обучаемого; компонент статического анализа работы обучаемого; компонент динамического анализа работу обучаемого; компонент генерации результата на основе анализа работы обучаемого.

Рисунок 6. Диаграмма компонентов

Выполнение всех этапов проектирования позволяет получить диаграммы, на которых представлены каждая функция системы и её описание, основные сущности и события проектируемой системы; проанализированы сущности системы, построена иерархия наследования классов; описаны события, которые влияют на состояние классов, определены правила переходов из одного состояния в другое; разработано физическое представление обучающей системы.

Список литературы:

1. Виштак О.В., Кондратов Д.В. Комплексный подход к созданию электронных образовательных ресурсов. Universum: психология и образование. 2014. № 2 (3). С. 7.
2. Виштак Н.М., Фролов Д.А., Милосердов А.А. Программная реализация интерактивной компьютерной обучающей системы для подготовки персонала атомных станций. Молодой ученый. 2015. № 22-5 (102). С. 26–28.
3. Виштак Н.М., Фролов Д.А., Варгина Е.В. Функционально-структурная модель интеллектуальной обучающей системы. Фундаментальные исследования. 2013. № 11-5, С. 871–874.