Формирование специальных компетенций магистров педагогического образования, профиль «Информатика», в области создания информационных систем

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Народное образование. Педагогика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 378. 02:37. 016
Н. В. Маслова
ФОРМИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ
МАГИСТРОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ, ПРОФИЛЬ «ИНФОРМАТИКА»,
В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Представлены перечень специальных компетенций магистров педагогического образования, профиль «Информатика», в области создания информационных систем (ИС), содержание обучения магистров разделам информатики, связанным с проектированием и разработкой ИС.
Ключевые слова: информационная система, этапы жизненного цикла информационной системы, компетенции, содержание обучения.
Конец XX — начало XXI в. отмечены бурным развитием информационных технологий, беспрецедентными темпами изменения информационного пространства. Информатизация различных сфер общественной жизни давно уже превратилась в обычное явление. Вопросы проектирования информационных сред и организации управления ими стали повседневными задачами менеджмента в любой сфере деятельности, не исключая и образование. Важными системообразующими составляющими информационных сред являются информационные системы. Подготовка специалистов образования, готовых на практике самостоятельно проектировать, разрабатывать, сопровождать информационные системы, представляется непростой задачей, учитывая сложность и многоас-пектность предметной области. Нами предложена методика обучения магистров педагогического образования разделам информатики, связанным с проектированием и разработкой ИС, основанная на детальном изучении студентами всех этапов жизненного цикла информационных систем, ориентированная на овладение выпускниками теоретическими знаниями в области проектирования и создания информационных систем в сочетании с практическими навыками разработки. Концептуальные основы методики — компетентностный подход, личностно ориентированное обучение — предполагают выстраивание студентами индивидуального образовательного маршрута, применение активных методов обучения.
Сформулируем перечень специальных компетенций выпускника, способного строить и развивать информационную среду образовательного учреждения [1]:
— наличие представлений об управлении образовательным учреждением-
— готовность использовать средства проектирования информационной среды (например язык визуального моделирования Unified Modeling Language) —
— владение средствами реализации информационной системы (система управления базами данных (СУБД), среда и язык программирования) —
— способность вести диалог с заказчиками и сотрудниками, которые непосредственно будут использовать информационную систему-
— готовность создавать и администрировать базу данных и клиентское приложение для работы с ней-
— способность представить свой проект информационной системы заказчику-
— готовность обучать пользователей и осуществлять техническую поддержку системы в целом.
Уточним ведущие дидактические принципы, которые стали основой для отбора содержания обучения.
Согласно принципу научности в содержание обучения должны быть включены значимые современные достижения предметной области, адаптированные к познавательным возможностям обучаемых [2]. Анализ подходов к теории и практике проектирования и создания ИС позволил выделить следующие разделы, необходимые для освоения [3−9]:
— реляционные базы данных-
— современные стандарты, регламентирующие жизненный цикл ИС и процесс разработки программного обеспечения-
— формирование требований к ИС-
— проектирование ИС с помощью CASE-средств (StarUML) —
— основы работы с СУБД (InterBase/Firebird) —
— принципы работы ИС на основе клиент-серверной архитектуры-
— стандарты оформления графического интерфейса пользователя и исходного кода программы-
— создание клиентских приложений к базе данных (среда программирования Delphi7) —
— способы тестирования разработанной ИС.
Одним из важнейших принципов дидактики является принцип наглядности. Я. А. Коменский называл его «золотым правилом» дидактики, согласно которому в обучении необходимо использовать все органы чувств человека, и отмечал, что «если мы намерены насаждать в учащихся истинные и достоверные знания, то вообще должны стремить-
ся обучать всему при помощи личного наблюдения и чувственной наглядности» [10]. Принцип наглядности при отборе содержания обучения предполагает использование в первую очередь новых достижений информационных технологий, направленных на создание условий для повышения качества усвоения содержания. Для наглядного представления отобранного теоретического материала о процессах жизненного цикла информационной системы, принципах построения графического интерфейса пользователя были разработаны электронный учебник и демонстрационные примеры (UML-диаграммы, описание руководств информационных систем, примеры ИС).
Электронное пособие знакомит студентов с жизненным циклом информационной системы. Содержание пособия структурировано и разбито на темы, реализована удобная навигация по разделам теоретического материала, способствующая быстрому поиску необходимой информации. Теоретический материал и задания к лабораторным работам содержат изображения графических интерфейсов программ, схемы расположения компонентов на форме, UML-диаграммы, примеры SQL-запросов для добавления, редактирования, поиска, удаления информации из базы данных и т. д. В качестве демонстрационных примеров используются реальные информационные системы управления образовательным учреждением, которые иллюстрируют профессиональный подход к созданию графического интерфейса пользователя, показыва-
ют сложность логической организации хранения данных и взаимодействия различных групп пользователей ИС. В профессиональной деятельности выпускникам необходимо будет осваивать информационные системы управления образовательным процессом, а возможно, и участвовать в их разработке и доработке. Демонстрация действующих ИС поможет сформировать у магистров представление о том, как должна быть организована ИС управления образовательным учреждением.
Принцип систематичности и последовательности предполагает изложение материала и усвоение знаний в определенном порядке, системе- требует логического построения как содержания, так и процесса обучения в целом. Для построения содержания обучения, ориентированного на непрерывную модель подготовки бакалавров и магистров педагогического образования, были проанализированы учебные и рабочие планы бакалавриата по направлению «Педагогическое образование» в области информатики и выделены блоки учебного материала, связанного с проектированием и созданием информационных систем (табл. 1, первая колонка), которые должны быть освоены магистрами. Вторая колонка табл. 1 содержит дисциплины, изучаемые в бакалавриате и связанные с вопросами проектирования и создания информационных систем. В дисциплинах бакалавриата выделены темы (табл. 1, третья колонка), которые обязаны знать студенты для последующего освоения соответствующего раздела в магистратуре.
Таблица 1
№ Учебные блоки подготовки магистров Дисциплины бакалавриата Темы дисциплин бакалавриата
1 Введение в информационные системы Введение в информатику. Информационные технологии Информационные процессы. Понятие «информационная система». Области применения информационных систем
2 Проектирование и создание баз данных Системы управления базами данных Понятие «база данных». Виды баз данных: реляционная, иерархическая, сетевая. Знакомство с принципами работы баз данных: типы данных, создание таблиц, первичные и вторичные ключи. Запросы к базе данных на языке SQL
3 Разработка клиентских приложений к базе данных: — изучение компонентов (объектов) библиотеки 1ВХ- - механизм транзакций- - принципы работы ИС на основе клиент-серверной архитектуры- - стандарт оформления графического интерфейса- - стандарт оформления исходного кода программы- - интерпретация ошибок (составление памятки) Алгоритмы и методы программирования. Объектно-ориентированное программирование Парадигмы программирования. Структура программы на языке Object Pascal: структура данных, синтаксис, семантика операторов, циклы, процедуры, функции, программы. Среда программирования Delphi 7: создание проекта, свойства объектов и события. Принципы работы с базой данных в клиентском приложении. Динамические и статические запросы на выборку, добавление, изменение и удаление данных из БД. Запросы с параметрами. Механизм связи таблиц «один-ко-многим»
4 Средства (технологии) проектирования информационных систем Технологии проектирования И С Теоретические основы построения моделей. Введение в язык UML
5 Этапы жизненного цикла ИС: Формирование требований. Проектирование. Реализация. Тестирование. Ввод в эксплуатацию и сопровождение
Большое значение для реализации принципа систематичности и последовательности имеет практическая учебная деятельность студентов, в рамках которой они могут применить теоретические знания. Важность такой связи подчеркивается введением в дидактику самостоятельного принципа связи теории с практикой.
Применительно к теме исследования процесс обучения должен стимулировать студентов к использованию полученных знаний для решения следующих практических задач: формирование требований к ИС- проектирование ИС- разработка структуры базы данных- создание интуитивно понятного предполагаемому пользователю клиентского приложения для работы с базой данных- тестирование ИС и т. д. Демонстрационные примеры технических заданий, оформление исходного кода программы, графических интерфейсов пользователей в соответствии с принципом связи теории с практикой основываются на реально функционирующих информационных системах. Разработаны задания и лабораторные работы, выполнение которых способствует формированию у магистров практических навыков работы с базой данных и созданию клиентских приложений. Отобранный теоретический материал, демонстрационные примеры и задания направлены на развитие у студентов готовности к решению перечисленных выше задач.
Кроме указанных принципов отбора содержания обучения, концептуальной основой разработанной методики является компетентностный подход, который ориентируется на вышеприведенные принципы, обогащает их, наполняет новым содержанием. В рамках данного подхода целью профессиональной подготовки современного специалиста, задаваемой в виде совокупности ожидаемых результатов, выступает становление профессиональной компетентности. При проектировании содержания обучения в логике компетентностного подхода единицей построения содержания является профессиональная задача [11]. Анализ образовательных стандартов, интернет-ресурсов, литературы и личный опыт автора позволили выделить следующие группы профессиональных задач, которые определяют содержание обучения проектированию и созданию информационных систем:
— готовность проектировать и разрабатывать информационные системы, в том числе ИС управления образовательным процессом и учреждением, используя современные средства проектирования-
— готовность осуществлять взаимодействие с заказчиками/исполнителями на различных этапах создания информационной системы (выявление требований к ИС, представление проекта ИС за-
казчику, обучение пользователей и осуществление технической поддержки системы, администрирование базы данных) —
— готовность оценивать и внедрять различные ИС, связанные с образовательным процессом.
В соответствии с принципом личностно ориентированного подхода была разработана структура лабораторных работ, включающая: тему, цель, задание (краткое описание разрабатываемой ИС), этапы работы (основные этапы, которые необходимо выполнить для создания базы данных и разработки приложения), подробные указания по созданию проекта. Выполнение лабораторных работ формирует у студента основные навыки и умения создания ИС, необходимые для дальнейшего выполнения индивидуальных заданий. Обучающийся может выбрать индивидуальное задание, более близкое к его интересам и будущей профессиональной деятельности.
На основе дидактических принципов было отобрано содержание обучения, выделены учебные блоки подготовки магистров педагогического образования к решению профессиональных задач, связанных с проектированием и созданием информационных систем (табл. 2).
Блок «Введение в информационные системы» знакомит студентов с общими требованиями к ИС, моделями жизненного цикла (ЖЦ) ИС. На этом этапе актуализируются знания студентов, полученные в бакалавриате, формируется целостное представление о понятии «жизненный цикл ИС». Рассматриваемый в данном блоке материал служит основой для последующего формирования у студентов навыков проектирования и создания ИС.
Блок «Проектирование и создание баз данных» является ключевым, формирует у студентов как теоретические знания в области проектирования БД, так и практические навыки работы с соответствующим инструментарием. Содержательно блок основывается на дисциплине бакалавриата «системы управления базами данных», в рамках которой формируются основные знания о типах данных, структуре и механизмах работы с таблицами в локальных реляционных базах данных, навыки создания и использования БД.
Все данные в реляционной базе данных хранятся в однородных таблицах. От правильности проектирования таблиц зависит простота эксплуатации созданной базы данных, возможность ее развития в дальнейшем. Для получения «правильных» таблиц применяется процесс нормализации БД [3]. Знакомство с ним поможет студентам научиться проектировать «правильные» таблицы.
В данном блоке студенты изучают новые составляющие базы данных (хранимые процедуры, триггеры), позволяющие реализовать часть логики ИС
Таблица 2
№ Учебный блок Темы учебного блока
1 Введение в информационные системы — Проблемы разработки современных ИС- - понятие «жизненный цикл ИС" — - каскадная модель жизненного цикла- - поэтапная модель жизненного цикла с промежуточным контролем- - спиральная модель жизненного цикла- - стандарты, связанные с проектированием и созданием ИС
2 Проектирование и создание баз данных — Нормализация модели базы данных- - СУБД InterBase и область его применения- - создание баз данных с помощью программного средства IBExpress- - создание и использование триггеров, хранимых процедур- - использование функций агрегирования и суммирования в SOL-запросах
3 Разработка клиентских приложений к базе данных — Клиент-серверная архитектура ИС- - компоненты библиотеки IBX- - механизм транзакций- - стандарт оформления исходного кода программы- - графический интерфейс пользователя- - работа с BLOB-полями
4 Средства проектирова- ния информаци- онных систем — CASE-средства- - язык UML- - диаграмма вариантов использования как способ отображения требований к функционалу проектируемой ИС- - диаграмма классов как модель организации БД- - диаграмма состояний как модель функционирования ИС- - графический редактор StarUML
5 Этапы жизненного цикла ИС — Формирование требований к ИС, сложности взаимодействия с заказчиком, методы исследования предметной области- - проектирование ИС, использование UML на этапе проектирования ИС- - реализация ИС- - тестирование ИС, различные методы тестирования- - создание версии ИС- - руководство пользователя и программиста- - обучение пользователей- - сложности внедрения ИС в организации-заказчики
на уровне БД, за счет чего существенно повышается производительность ИС, в том числе сетевых.
Содержание блока «Проектирование и создание баз данных» является основой для дальнейшего изучения этапов жизненного цикла ИС. На практических занятиях студенты знакомятся с современным программным средством создания и администрирования баз данных IBExpress, которое в дальнейшем магистры будут использовать при самостоятельном создании проекта ИС.
Блок «Разработка клиентских приложений к базе данных» связан с этапом реализации ИС. Здесь студенты на основе проекта информационной системы разрабатывают готовый программный продукт и тестируют его. Третий учебный блок развивает готовность магистров к профессиональной разработке клиентских приложений.
Наиболее востребованными на сегодняшний день являются сетевые ИС на основе архитектуры клиент-сервер, предназначенные для хранения и обработки больших объемов структурированных данных, оперативного получения итоговых статистических данных для принятия обоснованных управленческих решений. Ключевую роль в реализации архитектуры клиент-сервер играет механизм транзакций, обеспечивающий корректность работы многопользовательских систем в условиях единой базы данных. Концепция транзакций предполагает объединение операторов языка программирования или команд SQL в «пакеты» (наборы) и возможность подтвердить результаты выполнения всего пакета команд или отменить их. Корректное распределение блоков операторов по транзакциям может существенно повысить надежность работы ИС, и, наоборот, ошибочные связи приведут к неустойчивой и некорректной работе системы [5]. Это новый для магистров материал и, как показывает практика, непростой для усвоения. Для пояснения механизмов работы транзакций целесообразно разработать специальные демонстрационные примеры, иллюстрирующие сущность и особенности выполнения операций, распределенных по транзакциям.
Следующий важный аспект разработки — следование стандарту оформления программного кода, набору правил и соглашений, используемых при написании исходного кода на некотором языке программирования [9]. Наличие общего стиля программирования облегчает понимание и поддержание исходного кода программы, написанного несколькими программистами, помогает сотрудничеству групп программистов при разработке ИС. Для развития у магистров готовности к коллективной разработке клиентского приложения необходимо рассмотреть основные принципы оформления программного кода, показать на демонстрационных примерах, как удобно и легко работать с кодом, оформленным согласно стандартам.
На этапе реализации ИС не только кодируют, но и создают графический интерфейс пользователя. Важной составляющей блока «Разработка клиентских приложений к базе данных» является знакомство студентов с принципами построения пользовательского интерфейса. Недостаточно научить магистра программированию, используя новый инструментарий, необходимо сформировать у него представление о важности графического интерфейса пользователя. При создании ИС начинающие разработчики (студенты) ориентированы на реализацию в программе всех требований заказчика к функционалу, а вопросам организации пользовательского интерфейса уделяют мало внимания, в связи с чем интерфейсы многих компьютерных си-
стем вызывают серьезные нарекания пользователей. Данный блок содержит раздел, посвященный принципам построения графического интерфейса пользователей, включающий в себя общепринятые правила и принципы, конкретные примеры, иллюстрирующие профессиональный подход к созданию пользовательского интерфейса.
Блок «Средства проектирования информационных систем» расширяет представления студентов о возможностях использования UML-диаграмм при проектировании ИС, с которыми магистры познакомились при изучении в бакалавриате дисциплины «технологии проектирования ИС». 75% разработчиков начинают работу над ИС с написания кода программы. Такой подход приводит к большому количеству ошибок на ранних этапах проекта. По результатам некоторых исследований, от 40 до 80% бюджета типичного проекта ПО расходуется на исправление дефектов, которые появились в нем ранее (до написания кода) [12]. На этапе проектирования ИС осуществляется логическая проработка функциональной и логической архитектуры будущей системы. Этап реализации ИС займет меньше времени, если на первых двух этапах ЖЦ (формирование требований, проектирование) с помощью современных CASE-средств тщательно проработать проект ИС. Изучение данного учебного блока должно расширить представления магистров о возможностях, разнообразии и простоте использования средств проек-
тирования ИС. Полученные умения по созданию UML-диаграмм с помощью программного средства StarUML студенты смогут применить при самостоятельном выполнении учебного проекта.
Назначение блока «Этапы жизненного цикла ИС» — сформировать у студентов целостное представление о сущности, принципах и методах реализации, взаимосвязях всех этапов жизненного цикла ИС. В предыдущих учебных блоках рассматриваются основные понятия, связанные с этапами ЖЦ ИС, изучаются современные средства проектирования и создания ИС. Содержание обучения данного блока должно способствовать систематизации знаний студентов об этапах проектирования и разработки ИС как составляющих единого, целостного процесса. Целесообразно совместно со студентами провести сравнительный анализ назначения этапов, получаемых на выходе результатов, особенностей их реализации и возникающих при этом сложностей. Развитие практических навыков обучающихся происходит в первую очередь в рамках самостоятельной работы по выполнению всех этапов создания ИС при разработке проекта, например, создание ИС для подразделений вуза с управлением учебным процессом.
Цели и ожидаемые результаты обучения магистров педагогического образования разделам информатики, связанным с проектированием и созданием ИС, представлены в табл. 3.
Таблица 3
№ Учебные блоки подготовки магистров Цели Ожидаемые результаты
1 Введение в информационные системы Знакомство с общими требованиями к ИС. Формирование представления о различных моделях жизненного цикла И С Владение основными понятиями, связанными с проектированием и разработкой ИС, требованиями к ИС
2 Проектирование и создание баз данных Знакомство с СУБД InterBase/Firebird. Формирование навыков проектирования и создания баз данных на основе СУБД InterBase/Firebird Готовность самостоятельно разрабатывать базы данных на основе СУБД InterBase/Firebird
3 Разработка клиентских приложений к базе данных Изучение компонентов библиотеки IBX, принципа работы механизма транзакций. Знакомство со стандартами оформления исходного кода и графического интерфейса пользователя Готовность создавать приложения к базам данных, проектировать графический интерфейс ИС
4 Средства (технологии) проектирования информационных систем Знакомство с языком UML и CASE-средствами проектирования И С Готовность использовать язык UML и CASE-средства для проектирования ИС
5 Этапы жизненного цикла ИС:
Формирование требований Знакомство с проблемами, возникающими на этапе формирования требований, и способами их решения Готовность формировать требования к ИС и решать проблемы, возникающие на этом этапе
Про ектирование Формирование навыков проектирования ИС с помощью языка UML и CASE-средства StarUml Готовность проектировать информационные системы управления образовательным процессом и использование современных средств проектирования
Реализация Формирование навыков создания ИС на основе клиент-серверной архитектуры Способность создавать клиентские приложения для ИС на основе клиент-серверной архитектуры в составе группы разработчиков
Тестирование Формирование навыков интерпретации ошибок, возникающих при отладке И С Способность тестировать ИС и исправлять выявленные при тестировании ошибки
Ввод в эксплуатацию и сопровождение Знакомство с работами, проводимыми на данном этапе жизненного цикла И С Готовность обучать пользователей работать с новой ИС- улучшать ИС и решать технические проблемы, возникающие при их использовании
Апробация разработанного подхода на факуль- создания несложных ИС и дальнейшего совер-
тете математики РГПУ им. А. И. Герцена позволя- шенствования в этой области. Практика показала,
ет сделать вывод, что предложенная методика что большинство обучающихся с интересом
обучения разделам информатики по проектирова- включаются в учебную деятельность, так как на
нию и созданию ИС содействует формированию у реальных примерах знакомятся с новыми аспекта-
студентов вышеозначенных специальных компе- ми создания программного обеспечения, получа-тенций. В результате этого у студентов формиру- ют возможность творчески подойти к решению ется основа, достаточная для самостоятельного задач.
Список литературы
1. Маслова Н. В. Методика обучения студентов проектированию и разработке информационных систем с использованием метода проектов. URL: http: //www. emissia. org/offlme/2010/1486. htm
2. Педагогика. Учеб. пос. для студ. пед. вузов и пед. колледжей / под ред. П. И. Пидкасистого. М.: Педагогич. общ-во России, 1998. 640 с.
3. Бондарь А. Г. InterBase и Firebird. Практическое руководство для умных пользователей и начинающих разработчиков. СПб.: БХВ-Петер-бург, 2007. 592 с.
4. Гайдамакин Н. А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс: учеб. пос. М.: Гелиос АРВ, 2002. 368 с.
5. Ковязин А., Востриков С. Мир InterBase. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/Firebird/ Yaffil. Изд. 4-е. М. :Кудиц-образ- 2006. 496 с.
6. Рудаков А. В. Технология разработки программных продуктов: учеб. пос. для студ. сред. проф. обр. 2-е изд. М.: Издат. центр «Академия», 2006. 208 с
7. Скляр А. Я. Введение в InterBase. М.: Горячая линия — Телеком, 2002. 517 с.
8. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения. СПб.: Питер, 2002. 496 с
9. Ткаченко А. В. Стандарт стилевого оформления исходного кода Delphi. URL: http: //citforum. ru/programming/delphi/style_delphi
10. Коменский Я. А. Избранные педагогические сочинения. М., 1955. С. 302.
11. Радионова Н. Ф., Тряпицына А. П. Перспективы развития педагогического образования: компетентностный подход // Академич. вестн. Ин-та образования взрослых Российской академии образования «Человек и образование» № 4, 5. 2006.
12. Карл И. Вигерс. Разработка требований к программному обеспечению / пер. с англ. М: Издат. -торг. дом «Русская Редакция», 2004. 576 с.
Маслова Н. В., специалист по учебно-методической работе 1-й категории, аспирант.
Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена.
Наб. р. Мойки, 48, Санкт-Петербург, Россия, 191 186.
E-mail: nata_masl@mail. ru
Материал поступил в редакцию 24. 04. 2012.
N. V Maslova
THE FORMATION OF THE SPECIAL MASTER COMPETENCIES OF TEACHER EDUCATION,
THE PROFILE OF «COMPUTER SCIENCE» IN THE FIELD OF INFORMATION SYSTEMS
This article presents a list of special competencies Master Teacher Education, the profile «Computer scienc «in the field of information systems and the content of teaching computer science master’s sections relating to the design and development of information systems.
Key words: information system, life cycle of information system, special competencies, learning content.
Herzen State Pedagogical University of Russia.
Moika Emb., 48, St. Petersburg, Russia, 191 186.
E-mail: nata_masl@mail. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой