Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов

Синицына, Мария Викторовна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов

Автореферат

Автор научной работы: Синицына, Мария Викторовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Москва
Год защиты: 2005
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов"

На правах рукописи

СИНИЦЫНА Мария Викторовна

МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ В ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ

13.00.08 - теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Ярославль 2005

Работа выполнена на кафедре естественно-научных дисциплин Красногорского оптико-электронного колледжа

Научный руководитель:

доктор педагогических наук Демин Виктор Михайлович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Кузнецова Валентина Анатольевна;

доктор технических наук, профессор Кузин Александр Владимирович

Ведущая организация:

Институт проблем развития среднего профессионального образования РФ

Защита состоится 9 июня 2005 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.307.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук при Ярославском государственном педагогическом университете имени К.Д. Ушинского в помещении института педагогики и психологии по адресу. 150000, г. Ярославль, Кото-росльная наб., д.44, ауд.206.

Отзывы на автореферат присылать по адресу: 150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, д. 108.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ярославского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан «_» мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.Л. Паладьев

2/ УЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

За последние годы в сфере образования произошли серьезные изменения. Подобно промышленным предприятиям, образовательные учреждения России вступили на путь конкурентной борьбы. Они борются как за рынок своих поставщиков, так и за рынок потребителей своей продукции - специалистов со средним и высшим профессиональным образованием.

Развитие наукоемких высокотехнологичных производств требует обеспечения кадрами практикоориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными умениями. В этих условиях именно среднее профессиональное образование является образовательным уровнем, способным обеспечить подъем национальной экономики России. Приказом Министерства образования Российской Федерации от 1 февраля 2000 г., №305 утверждена Программа развития среднего профессионального образования России на 2000-2005 гг., определившая основные задачи развития среднего профессионального образования, которые необходимо решать в ближайшей перспективе.

В области содержания среднего профессионального образования и организации образовательного процесса основными задачами являются:

- развитие информатизации образования;

- формирование учебно-программного и учебно-методического обеспечения образовательного процесса, нового поколения учебников и учебных пособий, средств обучения;

- развитие форм обучения и их гибкое сочетание в образовательном процессе, развитие дистанционного образования;

- введение новых технологий и методов обучения (включая лич-ностно-ориентированные, модульные, интенсивные, информационные технологии).

Большинство учебных заведений России активно реагируют на перемены. Они открывают новые, пользующиеся спросом направления и специальности, совершенствуют учебные планы и программы, расширяя профиль подготовки, внедряют нойые информационные технологии. Таким образом, идея качества в сфере образования основывается на своевременном применении системного комплексного подхода к решению настоящей проблемы с использованием методов всеобщего управления качеством, в том числе с внедрением автоматизированных систем управления во всех сферах деятельности учебных заведений.

формационного пространства учебных заведений при сохранении вариативных функционирующих моделей непрерывного образования и придании образовательному процессу непрерывности и целостности.

В свете сказанного становится очевидной важность исследования роли библиотеки среднего специального учебного заведения в формировании практикоориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями.

Сказанное свидетельствует также о том, что в теории и практике среднего специального образования имеет место противоречие, состоящее, с одной стороны, в возрастающей потребности общества в практикоориентированных специалистах, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями, готовых к продуктивному взаимодействию с информацией, а с другой - в недостаточной теоретической и научно-методической разработанности основ формирования необходимых знаний и умений будущих специалистов средствами информационных технологий библиотеки ссуза.

Проблема исследования обусловлена стремлением разрешить вышеуказанное противоречие и выявить, какие условия использования электронной библиотеки способствуют наибольшей эффективности процесса профессиональной подготовки студентов.

Целью исследования является разработка методики использования электронной библиотеки, повышающей эффективность процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.

Объект исследования: процесс профессиональной подготовки студентов в среднем специальном учебном заведении.

Предмет исследования: методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

Гипотеза исследования состоит в том, что процесс профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения будет более эффективным при условии использования, наряду с другими средствами обучения, специально разработанной электронной библиотеки, позволяющей интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, совершенствовать не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самостоятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом за счет специфических возможностей компьютера.

В связи с выдвинутой гипотезой в исследовании предстояло решить следующие задачи:

1. Определить место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов.

3. Создать, опираясь на разработанные принципы построения, электронную библиотеку и разработать методику ее использования в процессе профессиональной подготовки студентов.

Теоретико-методологической основой исследования являются работы в области философии, педагогики и психологии, кибернетики и информатики, связанные с организацией учебно-воспитательного процесса в среднем специальном учебном заведении.

Философской основой исследования являются работы В.Г. Афанасьева, H.A. Бердяева, JI.H. Буевой, Л.А. Воловича, И.П. Смирнова, О. Тоффлера, В.П. Ширшова, Ю.А. Шрейдера и др.

Психолого-педагогическую основу исследования составляют работы Б.Г. Ананьева, Ю.К. Бабанского, A.B. Брушлинского, В.В. Давыдова, П.Д. Кирилловой, В.В Краевского, Н.В. Кузьминой, B.C. Лазарева, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, Г.В. Мухаметзяновой, Е.П. Тонконогой,

A.M. Новикова, П.Н. Новикова, Н.Д. Никандрова, М.И. Поташника, М.И. Рожкова, Л.Г. Семушиной, В.Н. Смирнова, Н.Ф. Талызиной, Р.Х. Шакурова и др.

В области информатики опорными являлись труды В.А. Белавина, Б.С. Гершунского, Г.Н. Кириловой, A.B. Кузина, В.В. Лаптева, B.C. Леднева,

B.И. Монахова. И В. Роберт, А.Н. Тихонова и др.

В области системною подхода мы опирались на работы П.Ф. Ани-симова, A.B. Богданова, В.И. Байденко, В.М. Демина, В.М. Жураковского, О.Н. Олейниковой, Ф.И. Перегудова, Ф.П. Тарасенко, Ю.А. Урманцева, В.М. Филиппова, Н.Г. Ярошенко и др.

В работе использовались следующие методы исследования: изучение и анализ научной литературы по методике обучения, педагогической психологии, компьютерному обучению, эргономике; наблюдение, изучение и обобщение педагогического опыта; педагогический эксперимент, методы математической статистики.

База исследования. Исследования осуществлялись автором на базе Красногорского оптико-электронного колледжа.

Исследование осуществлялось в несколько этапов.

На первом этапе (первая половина 2002 г.) бьши определены исходные положения исследования: выявлены основные противоречия, опре-

делена проблема, проведен анализ публикаций по теме, обобщен опыт других исследований по изучаемой проблеме.

На втором этапе (2002 - 2003) были определены место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов. Обоснована и разработана концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.

На третьем этапе (2003 - 2004) осуществлялась опытно-экспериментальная работа, суть которой состояла в разработке методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов и проверке ее эффективности. Были осуществлены систематизация и обобщение результатов исследования.

Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечиваются внутренней непротиворечивостью результатов исследования и их соответствием теоретическим положениям педагогики, информатики, математики, естествознания; соответствием теоретических положений и результатов обучающего эксперимента; надежностью использованных методик

Научная новизна и теоретическая значимость данного исследования заключаются:

- в обосновании места библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функций и роли в процессе профессиональной подготовки студентов;

- в обосновании и разработке концепции современной электронной библиотеки ссуза;

- в анализе проблем создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки;

- в разработке концепции системы тестирования знаний как неотъемлемой части элекфонного учебника;

- в теоретическом обосновании и экспериментальной проверке эффективности методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

Практическая ценность диссертации заключается

- в разработке современной электронной библиотеки среднего специального учебного заведения и методики ее использования в процессе профессиональной подготовки студентов;

- в разработке методик создания электронных учебников и учебных пособий, являющихся неотъемлемой составляющей электронной библиотеки;

- в разработке и реализации концепции создания системы тестирования знаний, являющейся неотъемлемой частью электронного учебника.

Личный вклад автора в исследование. Автором получены следующие основные результаты: обоснованы место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роли в процессе профессиональной подготовки студентов; обоснована и разработана концепция современной электронной библиотеки ссуза; проанализированы проблемы создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки; разработана концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника; теоретически обоснована и экспериментально проверена эффективность методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Использование электронной библиотеки позволяет повысить эффективность формирования профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения, интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, совершенствовать не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самостоятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом за счет специфических возможностей компьютера.

2. Предложенные методики разработки компьютерных учебников и учебных пособий для трех распространенных форматов представления электронных документов: формат справочных файлов операционной системы Windows, многоплатформенный формат PDF (Portable Document Format) и формат HTML (Ilyper Text Markup Language) глобальной сети Internet -доведены до простейших процедур, позволяющих создавать современные электронные документы высокого качества при минимальных знаниях по работе с компьютером и отсутствии навыков программирования.

3. Разработанные методики, реализованные в программные продукты модели и алгоритмы, представляют собой инструменты для организации новых форм обучения с использованием информационных технологий.

Апробация и внедрение результатов исследования. О результатах исследования сообщалось на различных конференциях: научно-практической конференции в Красногорском оптико-электронном колледже (Красногорск, КОЭК, 2003, 2004, 2005); международных конференциях по проблемам информатизации СПО России в рамках проектов: Ирландия-Россия, Финляндия-Россия, Нидерланды-Россия (2003, 2004); научно-практической конференции «Проблемы, тенденции и перспективы развития СПО России» (Москва, Институт проблем развития СПО Министерства образования и науки РФ, 2004); совместной конференции КОЭК и Института

стали и сплавов по проблеме информатизации российского образования (2003).

Основное содержание диссертации отражено в 4 публикациях автора.

Результаты исследования использовались в учебном процессе Красногорского оптико-электронного колледжа.

Структура диссертации. Цели, задачи и методы исследования определили структуру диссертации, которая состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Во введении обосновывается актуальность избранной темы, выделяются объект и предмет исследования, сформулированы его цель и гипотеза, в соответствии с которыми намечены задачи данной работы. Формулируются основные положения, выносимые на защиту, отмечается научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность исследования, а также дается информация об апробации основных его положений и о результатах.

В первой главе - «Концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения учебного процесса в среднем специальном учебном заведении» - рассматриваются теоретические предпосылки формирования профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения: анализируются условия, при которых происходит формирование профессиональных знаний и умений студентов среднего специального учебного заведения; анализируется опыт использования электронных библиотек, определяется место библиотеки в образовательном пространстве ссуза, ее функции и роль в формировании профессиональных знаний и умений студентов; формируются требования к построению современной электронной библиотеки ссуза; обосновывается и разрабатывается концепция электронной библиотеки как основы обеспечения учебного процесса в ссузе; анализируются проблемы создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки; разрабатывается концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника.

Вторая глава - «Реализация и использование электронной библиотеки» - посвящена вопросам разработки и использования современной электронной библиотеки и электронных учебников в образовательном процессе среднего специального учебного заведения: разрабатываются и реализуются модели функционирования электронной библиотеки; разрабатываются методики создания электронных учебников и учебных пособий; разрабатываются и реализуются модели тестирования знаний; экспериментально проверяется эффективность формирования профессиональных знаний и умений

студентов среднего специального учебного заведения с помощью созданной электронной библиотеки и компьютерных учебников.

В конце каждой главы содержатся выводы.

В заключении делаются общие выводы по теме исследования, обобщаются результаты работы, позволяющие считать ее задачи решенными, а гипотезу йодтвержденной, указываются возможности применения теоретических и практических результатов исследования.

Исследование заканчивается приложениями, в которых представлены описания учебно-методических материалов для использования электронной библиотеки в учебном процессе при подготовке студентов по дисциплине Химия, свидетельство о государственной регистрации созданной электронной библиотеки как программного средства.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе решаются теоретические задачи диссертации. Основной функцией любого учебного заведения является обучение учащихся с целью приобретения ими знаний в соответствии с установленными образовательными стандартами и учебными планами по соответствующим специальностям, привитие им профессиональных навыков, воспитание высоконравственных личностей.

В единой образовательной среде учебного заведения особая роль отводится библиотеке. Библиотеки с древнейших времен решают проблему доступности знаний широкому кругу людей. Однако, являясь самым крупным компонентом в сфере информации, они в состоянии соответствовать этому утверждению только при условии постоянного совершенствования своей деятельности адекватно происходящим ьокруг них изменениям. Суть современных изменений заключается в том, что информация становится одним из ключевых элементов социальной и экономической жизни. Под влиянием этих изменений расширяются и усложняются задачи, стоящие перед библиотеками.

Место библиотеки в образовательном пространстве ссуза можно обозначить двояко.

Во-первых, в ссузе библиотека выступает компонентом образовательного пространства, функции которого зависят от направлений работы конкретного учебного заведения.

Реализуя эту роль, она организует свою работу на основе принципов структурно-функционального подхода, используя разветвленную структуру обслуживания (дифференцированное удовлетворение запросов преподавателей и студентов), являясь центром классификации и систематизации предметно-отраслевой и профессионально-педагогической информации. Информационно-библиографическая деятельность при этом осуществляется в со-

ответствии с информационными запросами абонентов на основе их широкого доступа к любым фондам и базам данных.

Во-вторых, библиотеку ссуза можно представить как самостоятельную информационно-культурологическую среду. С этих позиций она выступает одновременно каналом передачи информации и каналом деятельности по воспроизводству культуры.

В условиях стремительной информатизации общественной и личной жизнедеятельности оптимальным может быть определение библиотечной среды как совокупности внешних и внутренних условий, способствующих эффективному взаимодействию человека с информацией. Информационная библиотечная среда, будучи основанной на технических средствах, представляет собой ядро образовательного учреждения.

Рассмотрим функции библиотеки.

1. Кумулятивно-мемориальная функция связана с формированием, накоплением, систематизацией и организацией хранения документов и прочих ресурсов. В условиях учебного заведения мемориальная функция имеет свои особенности. Через предоставление педагогам, руководителям и студентам необходимой информации она способствует становлению, развитию и созданию индивидуального облика.

Ориентирами для комплектования фонда библиотеки ссуза являются учебные планы специальностей, рабочие программы дисциплин, планы научно-исследовательских работ, а также запросы студентов, обучающихся по индивидуальным планам. В свете новой образовательной парадигмы каждый учащийся должен иметь собственную траекторию развития, видеть свои перспективы и осмысленно двигаться к ним, а библиотека не может не учитывать данной потребности.

Мемориальную функцию библиотеки следует рассматривать как сущностную, так как она обеспечивает хранение и трансляцию памяти человечества и, следовательно, позволяет библиотеке вместе с учреждениями образования и культуры осуществлять социализацию человека, его приобщение к культурным ценностям.

Второе существенное значение данной функции в том, что, реализуя ее, библиотека способствует формированию целостного информационного, культурного и образовательного пространства в стране, регионе, учебном заведении и т.д.

2. Информационная функция связана с анализом, преобразованием и созданием новой информации. Информационный потенциал библиотеки проявляется в деятельности, направленной на постоянное расширение информационных ресурсов библиотеки, на обеспечение соответствия информационных ресурсов задачам развития образовательного и исследователь-

ского процесса ссуза, на освоение новых информационных технологий и их совершенствование.

3. Коммуникативная функция библиотеки обеспечивает социальные и электронные коммуникации абонентов с информационными источниками, а также взаимодействие библиотеки с другими информационными структурами.

4. Образовательная функция связана с формированием профессиональных знаний и умений будущих специалистов.

Эта функция библиотеки тесно связана с информационной, мемориальной, коммуникативной и просветительской функциями, которые реализуются через различные компоненты библиотечной информационной среды: библиотечный фонд, справочно-библиографический аппарат, информационные технологии, демонстрационные ресурсы, собственные издания библиотеки. В процессе образовательной деятельности данные компоненты выступают в роли средств обучения - средств библиотечных информационных технологий.

Обучение следует понимать как информационный процесс формирования знаний и умений у субъекта обучения под управлением преподавателя. В качестве субъекта обучения рассматривается индивидуум или группа индивидуумов. Знания при этом выступают в качестве информации, способной генерировать новую информацию. Роль электронной библиотеки на разных этапах процесса обучения представлена в табл. 1.1.

Еще одним важным назначением образовательной функции библиотеки является обучение самообразованию во взаимодействии с информацией, а это предполагает обучение навыкам взаимодействия с информацией, ознакомление с каналами получения информации (табл. 1.2).

5. Просветительская функция связана с приобщением молодежи к сокровищам мировой культуры.

Целями современной библиотеки учебного заведения являются: создание информационной инфраструктуры ссуза, утверждение ключевых позиций в его научно-образовательном процессе;

превращение в современный библиографическо-информационный центр, поддерживающий процесс обучения и научные исследования, а также обеспечивающий доступ к знаниям и информации.

Таблица 1

Роль электронной библиотеки на разных этапах процесса обучения

Этапы процесса обучения Содержание уровня знания Роль электронной библиотеки в формировании знаний и умений

Владение Информацией (содержание предмета) Способность определить назначение, место информации в содержании предмета и найти нужную информацию, отвечая на вопросы типа- О чем*7 С чем связано? и Где найти? Реализация информационной, мемориальной, коммуникативной и просветительской функций. Формирование, накопление. систематизация и организация хранения документов и прочих ресурсов на основе учебных планов специальностей, рабочих программ дисциплин, планов научно-исследовательских работ, а также запросов студентов, обучающихся по индивидуальным планам. Постоянное расширение информационных ресурсов библиотеки, обеспечение соответствия информационных ресурсов задачам развития образовательного и исследовательского процесса. Обеспечение коммуникации абонентов с информационными источниками, а также взаимодействие библиотеки с другими информационными структурами

Понимание Способность объяснить взаимосвязи между понятиями предметной области, их свойства, отвечая на вопросы типа: Почему? Откуда следует?

Умение решать типовые задачи Способность построить вычислительную схему решения типовой задачи, отвечая на вопрос - Как решить"?

Умение решать прикладные задачи Способность декомпозировать прикладную задачу на типовые, сформировав их математическую постановку, и интерпретировать результаты их решения, исходя из целей исходной задачи

Умение синтезировать межпредметные связи Способность использовать для решения прикладных задач предметной области знания различных предметов.

Таблица 2 Роль библиотеки в процессе самообразования

Процесс самообразования Умения, формируемые электронной библиотекой

1 Обучение навыкам взаимодействия с информацией с... - умение работать с носителями информации и первоисточниками, - умение определить проблему и предмет самообразования. - умение составлять библиографический список, - умение анализировать литературу, - умение конспектировать. - умение составлять тезисы, - умение писать аннотации,

Таблица 2 (продолжение)

- умение писать рецензии, - умение писать рефераты

2. Ознакомление с каналами получения информации - умение работать с каналами получения информации, - умение работать в глобальной компьютерной сети Интернет

Задачами современной библиотеки учебного заведения являются:

библиографическо-информационная поддержка учебно-воспитательного и научно-исследовательского процесса ссуза;

информационная поддержка субъектов образования в правовом и социальном аспектах;

формирование адекватных информационным потребностям пользователей информационных ресурсов.

Определим виды и содержание услуг, которые должна предоставлять библиотека учебного заведения, и представим их в табл. 1.3.

Таблица 3

Виды и содержание услуг библиотеки учебного заведения

Виды услуг Содержание услуг

1. Библиотечные Библиотечное обслуживание через читальный зал и абонемент

Предоставление через каталог полной информации о составе библиотечного фонда и наличия в нем конкретных документов

2. Библиографические Справочно-библиографическое обслуживание в режиме «запрос -ответ»

Информационно-библиографическое обеспечение всех видов деятельности пользователей

3. Информационные Справочно-информационное обслуживание с использованием сетевых технологий (через Интернет)

Доступ к электронным информационным ресурсам

4. Образовательные Информационная поддержка и сопровождение учебных программ основного и дополнительного образования

Создание электронных учебников и пособий

5. Сервисные Электронная доставка документов

Копировально-множительные услуги

Консультативные услуги

Культурно-досуговые услуги

На основе проанализированных функций, целей, задач и видов услуг библиотеки можно сформулировать требования к организации электронной библиотеки среднего специального учебного заведения.

Основными требованиями, предъявляемыми к электронной библиотеке учебного заведения, являются:

обеспечение ведения каталога источников (образовательных стандартов, учебных программ, учебников, учебных пособий, лабораторных

практикумов, сборников упражнений и задач, обучающих и контролирующих программ, иллюстративных и презентационных материалов, книг, журналов и т.д.);

- организация системы поиска;

- организация хранения и доступа к электронным изданиям;

- обеспечение процесса создания электронных учебников и пособий;

- обеспечение доступа к информационным ресурсам библиотеки через локальную компьютерную сеть учебного заведения и глобальную сеть Internet;

- организация учета читателей;

- организация учета выдачи, возврата и потерь изданий.

В структуре библиотеки нами выделены четыре основных подсистемы (рис. 1):

- подсистема ведения каталога источников с функцией поиска;

- подсистема создания, хранения и доступа к электронным изданиям;

- подсистема ведения картотеки читателей;

- подсистема абонементного обслуживания читателей.

Неотъемлемой составляющей современной электронной библиотеки

являются электронные учебники и учебные пособия. В главе проводится анализ проблем создания и применения электронных учебников, а также формулируются требования к их созданию:

- создание условий для самостоятельного извлечения знаний и их качественного усвоения;

- обеспечение индивидуализации обучения за счет отбора материалов из компьютерного учебника и изменения последовательности его изучения с учетом индивидуальных особенностей обучаемого;

- реализация управляемого пользователем перехода между отдельными информационными разделами - гипертекстовой среды;

- реализация возможности неоднократного возврата к требуемым темам и вопросам;

- реализация контроля (тестирования) и самоконтроля при изучении материала, выборе и решении задач различной степени сложности;

- помощь преподавателю в решении актуальных дидактических, методических и психологических задач;

- обеспечение гибкости преподавания, возможности по необходимости модифицировать используемый материал;

- использование последних достижений компьютерных технологий (средств мультимедиа, возможностей Internet и т.д.) при организации хранения и представления информации учебника;

- обеспечение взаимодействия с программными средствами других разработчиков;

- аппаратная независимость компьютерного учебника;

- современный дружественный интерфейс учебника. Учитывая, что электронные учебники должны содержать систему контроля знаний, мы разработали концепцию создания тестовой системы.

Данные об источниках

Данные для регисфации читателей

Организация электронной библиотеки

Вея« ни« каталога источников

Данные для обновления

Добавление записей

Обновление записей

Редактирование записей

Систематизация данных

Поиск ИСТОЧНИКОВ

Ведение картотеки чт-ятелей

Данные для

Добавление записеи

Обновление записей

Редактирование записей

Систематизация лэнных

Поиск источников

Абонементное обслуживание

Оформление заказов

Оформление возвратов

Оформление потерь

Данные для обновления каталога источников

Определение задолженностей

Определение взятых читателем ИС1очников

Формирование статистических отчетов

Рис. 1. Структура электронной библиотеки ссуза

Вторая глава диссертации посвящена реализации электронной библиотеки, разработке методики се использования и экспериментальной проверке разработанных в диссертации теоретических положений.

В системе библиотеки предусмотрено создание и ведение электронного каталога источников, научная и техническая обработка поступивших изданий, кк систематизация, осуществление поиска по категории источника, автору, названию, инвентарному номеру, шифру, ведение картотеки читателей, осуществление записи и регистрации читателей, оформление заказов и возвратов литературы, учет потерянных книг, определяются задолженности по литературе, обеспечивается возможность для формирования статистические отчетов. Ведение читательского абонемента возможно с помощью штрихового кодирования книг.

В соответствии с разработанными моделями электронной библиотеки было проведено ее практическое применение в виде самостоятельного программного средства.

В главе предложены методики разработки компьютерных учебников и учебных пособий для трех распространенных форматов представления электронных документов: формат справочных файлов операционной системы Windows, многоплатформенный формат PDF (Portable Document Format) и формат HTML (Hyper Text Markup Language) глобальной сети Internet. Предложенные методики доведены до простейших процедур, позволяющих создавать современные электронные документы высокого качества при минимальных знаниях по работе с компьютером и отсутствии навыков программирования. Эффективность предложенных методик подтверждена примерами разработанных в рассматриваемых форматах электронных учебников по ряду дисциплин.

Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов может быть представлена двумя основными этапами:

1. Подготовительный этап (выполнение организационно-педагогических и материально-технических условий).

2. Этап непосредственного использования электронной библиотеки

в процессе обучения может выполняться несколькими способами: I

- в самом простом случае реальный учебный процесс идет по обычным технологиям, а информационные технологии применяются лишь для промежуточного контроля знаний студентов в виде тестирования; '

представляет интерес применение образовательных информационных ресурсов в качестве дополнения к традиционному учебному процессу;

возможны интегрированные технологии организации учебного процесса, то есть различные сочетания занятий в аудитории и дистанционных занятий.

Экспериментальное исследование проводилось с целью оценки эффективности процесса профессиональной подготовки студентов с помощью разработанной электронной библиотеки. На основе электронной библиотеки и компьютерных учебников было организовано экспериментальное обучение студентов Красногорского оптико-электронного колледжа по дисциплине Химия.

В Красногорском оптико-электронном колледже создана современная учебно-материальная база, позволяющая обеспечить высокое качество подготовки специалистов с применением информационных технологий. В настоящее время в колледже функционируют 10 компьютерных классов, в которых установлено 200 единиц вычислительной техники на базе процессоров Intel Pentium - Intel Pentium IV. Все компьютеры объединены в единую локальную сеть колледжа и имеют возможность с любого рабочего места использовать ресурсы как внутренней сети, так и глобальной сети Интернет. Элекгронная библиотека установлена на отдельный сервер библиотеки, который находится во внутренней сети колледжа и к которому обеспечен доступ через Интернет.

Экспериментальное исследование проводилось в течение семестра 2003/2004 учебного года. При этом в одной группе, называемой экспериментальной, обучение проводилось с применением электронной библиотеки и компьютерных учебников. Другая группа, называемая контрольной, обучалась по обычной методике.

Для проведения эксперимента использовалась интегрированная технология организации учебного процесса, т. е. различные сочетания занятий в аудитории и дистанционных занятий в компьютерном классе или дома. До начала семестра был составлен и размещен на сервере электронной библиотеки график учебного процесса, где детально описан порядок изучения дисциплины в данном семестре. Основной фактический материал (электронный учебник), заранее подготовленный автором и снабженный необходимым количеством иллюстраций и интерактивных элементов, был также размещен на сервере библиотеки вместе с методическими рекомендациями по его самостоятельному изучению. Часть же занятий, качественное проведение которых с применением сетевых информационных технологий пока не представляется возможным, планировалась аудиторными. По каждой теме предусматривалось контрольное задание или контрольное тестирование, кроме того, не реже одного раза в 4 недели проводились по изучаемой теме консультации преподавателя.

Контроль знаний осуществлялся путем проведения контрольных работ. Анализ полученных оценок позволил выделить пять уровней по степени сформированности у студентов профессиональных знаний и умений по предмету.

1. Высокий уровень. Он характеризуется прочными, целостными знаниями.

2. Выше среднего. Является переходным от среднего к высокому уровню и несет в себе основные характеристики высокого уровня, не доводя их до окончательной практической реализации.

3. Средний уровень. Студенты данного уровня характеризуются отдельными, несистематизированными знаниями.

4. Ниже среднего. Является переходным от низкого к среднему. Студенты данного типа слабо ориентируются в предмете.

5. Низкий уровень. Определяется поверхностными представлениями об изучаемой дисциплине. Студенты данного типа не имеют минимальных знаний, необходимых в профессиональной деятельности.

Контроль знаний па начальном этапе обучения показал, что контрольная и экспериментальная группы практически не отличаются друг от друга. Достоверность такого вывода определялась на основе использования метода х2 (критерия Пирсона), что позволило говорить об отсутствии статистически значимых различий студентов экспериментальных и контрольных групп по уровню знаний.

Как показывают результаты в начале эксперимента, у студентов контрольной и экспериментальной групп преобладала сформированность знаний на уровнях "средний" и "ниже среднего" (рис. 2).

Контрольный срез, проведенный после занятий по новой технологии, показал, насколько лучше стал уровень знаний в экспериментальной группе по сравнению с контрольной (рис. 3). Для определения достоверности различий экспериментальной и контрольной групп вновь использовался критерий у2, который указал на достоверное различие экспериментальной и контрольной групп.

Данные экспериментальной проверки подтверждают эффективность формирования профессиональных знаний и умений студентов с помощью разработанной электронной библиотеки. I

Таким образом, возможности разработанной электронной библиотеки и компьютерных учебников позволяют интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, при этом отрабатываются и совершенствуются не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самос юятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом.

I Экспериментальная группа, частота

I Контрольная группа, частота ^

Рис. 2. Уровни знаний студентов экспериментальной и контрольной групп

до эксперимента

I Экспериментальная группа, частота

I Контрольная группа, частота й<

Рис. 3. Уровни знаний студентов экспериментальной и контрольной групп

после эксперимента

По результатам диссертационного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Проведен анализ условий формирования профессиональных знаний и умений студентов средних специальных учебных заведений на современном этапе развития общества. Показано, что идея качества в сфере образования основывается на своевременном применении системного комплексного подхода к решению настоящей проблемы с внедрением автоматизированных систем управления во всех сферах деятельности учебных заведений. При этом одной из основополагающих сфер является электронная библиотека.

2. Проведен анализ места библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, выявлены ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов. Сформулированы требования к современной электронной библиотеке ссуза.

3. Обоснована и разработана концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения учебного процесса в ссузе. Показано, что в структуре библиотеки должны присутствуют четыре основных подсистемы: подсистема ведения каталога источников; подсистема создания, хранения и доступа к электронным изданиям; подсистема ведения картотеки читателей; подсистема абонементного обслуживания читателей.

4. Проведен анализ проблем создания и использования электронных учебников. Сформулированы критерии создания электронных учебников и учебных пособий как неотъемлемой части современной электронной библиотеки среднего специального учебного заведения.

5. Разработана концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой составляющей электронных учебников. Сформулированы требования к системе тестирования знаний и разработана модель тестирования, в соответствии с которой по результатам тестирования можно определить оценки интенсивности приобретения и потери знаний по теме, предмету, комплексу предметов для каждого обучающегося, группы или любой другой комбинации.

6. Разработаны функциональная, информационно-логическая и интерфейсная модели электронной библиотеки, позволяющие проводить анализ и исследование предметной области, а также реализовать современную л электронную библиотеку среднего специального учебного заведения, Полученные модели учитывают функции электронной библиотеки: обеспечение ведения каталога источников (книг, журналов и т.д.); организацию учета читателей; организацию учета выдачи, возврата и потерь изданий; организацию системы поиска; организацию создания, хранения и доступа электронных изданий; организацию системы электронного архивирования; возможность обеспечения услуг Internet и библиотечных услуг через Internet. Полу-

ченные модели электронной библиотеки являются открытыми для совершенствования и добавления новых функциональных возможностей.

7. Реализована практически в среде СУБД Access и экспериментально исследована подсистема электронной библиотеки, реализующая функции ведения каталога источников (книг, журналов и т.д.); организации учета читателей; организации учета выдачи, возврата и потерь изданий; организации системы поиска; организации создания, хранения и досгупа электронных изданий; организации системы электронного архивирования; обеспечения услуг Internet и библиотечных услуг через internet.

8. Предложены методики разработки компьютерных учебников и учебных пособий для трех распространенных форматов представления электронных документов: формат справочных файлов операционной системы Windows, многоплатформенный формат PDF (Portable Document Format) и формат HTML (Hyper Text Markup Language) глобальной сети Internet. Предложенные методики доведены до простейших процедур, позволяющих создавать современные электронные документы высокого качества при минимальных знаниях по работе с компьютером и отсутствии навыков программирования Эффективность предложенных методик подтверждена примерами разработанных в рассматриваемых форматах электронных учебников по ряду дисциплин.

9 Разработаны функциональная, информационно-логическая и интерфейсная модели тестовой системы, модель определения резулыатов тестирования, позволяющие создавать системы тестирования знаний вне зависимости от области знаний и аппаратно-программной платформы, на которой реализуется тестовая система.

10. Реализована практически в среде СУБД Access и экспериментально исследована подсистема тестирования знаний. В подсистеме реализованы функции составления тестов для произвольных предметов (редактор тестов) и собственно тестирования.

11. Предложена методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

12. Данные экспериментальной проверки подтверждают эффективность формирования профессиональных знаний и умений студентов с помощью разработанной электронной библиотеки.

13. Возможности разработанной электронной библиотеки и компьютерных учебников позволяют интенсифицировать учебную и самостоятельную работу, вывести ее на качественно иной уровень, при этом отрабатываются и совершенствуются не только специальные умения и навыки, необходимые для успешного овладения дисциплиной, но и навыки самостоятельной работы, поиска и обработки необходимой информации в целом.

14. Разработанные методики, реализованные в программные продукты модели и алгоритмы, представляют собой инструменты для организации новых форм обучения с использованием информационных технологий.

Основные теоретические положения, электронная библиотека и разработанные методики создания электронных документов могут быть использованы в высших и средних специальных учебных заведениях для организации учебного процесса.

Существуют и дальнейшие перспективы как для совершенствования самой электронной библиотеки (новые функции), так и для решения проблем, связанных с ее использованием для формирования профессиональных знаний и умений в среднем специальном учебном заведении.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах автора:

1. Синицына М.В. Методика использования электронной библиотеки на уроках химии и предметах естественно-математического цикла в КОЭК. Красногорск, 2003. 24 с

2. Синицына М.В., Левонисова C.B., Кузин A.B., Демин В.М. Методология создания компьютерных учебников и пособий // Проектирование и технология электронных средств. 2004. №3. С. 70-73. (в т.ч. авторских -1с.)

3. Левонисова C.B., Синицына М.В., Кузин A.B., Демин В.М. Применение новых информационных технологий в подготовке специалистов технических специальностей вузов // Проектирование и технология электронных средств. 2004. №3. С. 74-77. (в т.ч авторских - 1 с.)

4. Синицына М.В. Методическое пособие для преподавателей, пользователей электронной библиотеки КОЭК. Красногорск, 2004. 23 с.

5. Синицына М.В. Автоматизированное рабочее место библиотекаря и пользователя электронной библиотеки: Методическое пособие. Красногорск, 2005. 20 с.

Формат 60x84 1/ 16 Заказ № 676. Объем 1,37 п.л. Тираж 100 экз.

Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д.Ушинского 150000, Ярославль, ул. Республиканская, 108

Типография Ярославского государственного педагогического университета 150000, Ярославль, Которосльная наб., 44

ï-9473

РНБ Русский фонд

2006-4 25599

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Синицына, Мария Викторовна, 2005 год

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. КОНЦЕПЦИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ КАК НЕОБХОДИМОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В СРЕДНЕМ СПЕЦИАЛЬНОМ УЧЕБНОМ ЗАВЕДЕНИИ.14 1.1. Анализ условий формирования профессиональных знаний и умений студентов средних специальных учебных заведений.

1.2. Опыт создания и использования автоматизированных электронных библиотек.

1.3. Место библиотеки в образовательном пространстве ссуза, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студента.

1.4. Обоснование и разработка концепции электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения учебного процесса в ссузе.

1.5. Проблемы создания электронных учебников и пути их решения.

1.6. Разработка концепции системы тестирования знаний.

Выводы.

Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ

БИБЛИОТЕКИ.

2.1. Методологические основы создания электронной библиотеки как примера автоматизированной системы.

2.1.1. Разработка функциональной модели системы.

2.1.2. Математический аппарат, используемый при разработке и исследовании информационно-логических моделей.

2.1.3. Представление информационно-логической модели в форме выражений реляционной алгебры.

2.1.4. Разработка модели пользовательского интерфейса.

2.2. Выбор операционной среды, аппаратной архитектуры и программной платформы для экспериментальной реализации разрабатываемой системы.

2.3. Реализация электронной библиотеки.

2.4. Разработка компьютерных учебников.

2.4.1. Разработка компьютерных учебников на основе справочных файлов Windows.,.

2.4.2. Методика разработки компьютерных учебников в формате PDF (Portable Document Format).

2.4.3. Методика разработки компьютерных учебников в формате HTML (Hypertext Markup Language).

2.5. Реализация системы тестирования знаний.

2.6. Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

2.7. Экспериментальная проверка эффективности процесса профессиональной подготовки студентов с помощью разработанной электронной библиотеки.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов"

Актуальность исследования

Развитие наукоемких высокотехнологичных производств требует обеспечения кадрами практико-ориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными умениями. В этих условиях именно среднее профессиональное образование является образовательным уровнем, способным обеспечить подъем национальной экономики России. Приказом Министерства образования Российской Федерации от 1 февраля 2000 г. №305 утверждена Программа развития среднего профессионального образования России на 2000-2005 гг., которая определила основные задачи развития среднего профессионального образования, которые необходимо решать в ближайшей перспективе [4].

- развитие информатизации образования;

- развитие форм обучения и их гибкого сочетания в образовательном процессе, развитие дистанционного образования;

- введение новых технологий и методов обучения (включая личностно-ориентированные, модульные, интенсивные, информационные технологии).

Большинство учебных заведений России активно реагируют на перемены. Они открывают новые, пользующиеся спросом направления и специальности, совершенствуют учебные планы и программы, расширяя профиль подготовки, внедряют новые информационные технологии. Таким образом, идея качества в сфере образования основывается на своевременном применении системного комплексного подхода к решению настоящей проблемы с использованием методов всеобщего управления качеством, в том числе с внедрением автоматизированных систем управления во всех сферах деятельности учебных заведений.

Активно развивающиеся инновационные процессы способствовали появлению новых типов профессиональных образовательных учреждений, а также моделей и форм образовательного процесса. В этих условиях все более актуальной становится задача создания единого образовательного и информационного пространства учебных заведений при сохранении вариативных функционирующих моделей непрерывного образования и придании образовательному процессу непрерывности и целостности [4].

В свете сказанного становится очевидной важность исследования роли библиотеки среднего специального учебного заведения в формировании практико-ориентированных специалистов, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями.

Сказанное свидетельствует также о том, что в теории и практике среднего специального образования имеет место противоречие, состоящее, с одной стороны, в возрастающей потребности общества в практико-ориентированных специалистах, обладающих профессиональной квалификацией, многофункциональными знаниями и умениями, готовых к продуктивному взаимодействию с информацией, а с другой - в недостаточной теоретической и научно-методической разработанности основ формирования необходимых знаний и умений будущих специалистов средствами информационных технологий библиотеки ссуза.

Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки студентов в среднем специальном учебном заведении.

Предметом исследования является методика использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

В связи с выдвинутой гипотезой в исследовании предстояло решить следующие задачи:

2. Обосновать и разработать концепцию электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения. 3. Создать, опираясь на разработанные принципы построения, электронную библиотеку и разработать методику ее использования в процессе профессиональной подготовки студентов.

Философской основой исследования являются работы В.Г. Афанасьева, Н.А. Бердяева, JI.H. Буевой, JI.A. Воловича, И.П. Смирнова, О. Тоффлера, В.П. Ширшова, Ю.А. Шрейдера и др.

Психолого-педагогическую основу исследования составляют работы Б.Г. Ананьева, Ю.К. Бабанского, А.В. Брушлинского, В.В. Давыдова, П.Д. Кирилловой, В.В. Краевского, Н.В. Кузьминой, B.C. Лазарева, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, Г.В. Мухаметзяновой, Е.П. Тонконогой, A.M. Новикова, П.Н. Новикова, Н.Д. Никандрова, М.И. Поташника, М.И. Рожкова, Л.Г. Семушиной, В.Н. Смирнова, Н.Ф. Талызиной, Р.Х. Шакурова и др.

В области информатики опорными являлись труды В.А. Белавина, Б.С. Гершунского, Г.Н. Кириловой, А.В. Кузина, В.В. Лаптева, B.C. Леднева, В.И. Монахова, И.В. Роберт, А.Н. Тихонова и др.

В области системного подхода мы опирались на работы П.Ф. Анисимова, А.В. Богданова, В.И. Байденко, В.М. Демина, В.М. Жураковского, О.Н. Олейниковой, Ф.И. Перегудова, Ф.П. Тарасенко, Ю.А. Урманцева, В.М. Филиппова, Н.Г. Ярошенко и др.

Исследование осуществлялось в несколько этапов.

На первом этапе (первая половина 2002 г.) были определены исходные положения исследования: были выявлены основные противоречия, определена проблема исследования, проведен анализ публикаций по теме, обобщен опыт других исследований по изучаемой проблеме.

На втором этапе (2002 - 2003 гг.) были определены место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роль в процессе профессиональной подготовки студентов. Обоснована и разработана концепция электронной библиотеки как необходимой составляющей обеспечения процесса профессиональной подготовки студентов среднего специального учебного заведения.

На третьем этапе (2003 - 2004 гг.) осуществлялась опытно-экспериментальная работа, суть которой состояла в разработке методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов и проверке ее эффективности. Была осуществлена систематизация и обобщение результатов исследования.

Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается внутренней непротиворечивостью результатов исследования и их соответствием теоретическим положениям педагогики, информатики, математики, естествознания; соответствием теоретических положений и результатов обучающего эксперимента; надежностью использованных методик.

Научная новизна и теоретическая значимость данного исследования заключается:

- в обосновании и разработке концепции современной электронной библиотеки ссуза;

- в разработке концепции системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника;

Практическая ценность диссертации заключается:

На защиту выносятся следующие положения:

2. Предложенные методики разработки компьютерных учебников и учебных пособий для трех распространенных форматов представления электронных документов: формат справочных файлов операционной системы Windows, многоплатформенный формат PDF (Portable Document Format) и формат HTML (Hyper Text Markup Language) глобальной сети Internet, доведены до простейших процедур, позволяющих создавать современные электронные документы высокого качества при минимальных знаниях по работе с компьютером и отсутствии навыков программирования.

Личный вклад автора. Автором получены следующие основные результаты: обоснованы место библиотеки в образовательном пространстве среднего специального учебного заведения, ее функции и роли в процессе профессиональной подготовки студентов; обоснована и разработана концепция современной электронной библиотеки ссуза; проанализированы проблемы создания и использования электронных учебников как неотъемлемой составляющей электронной библиотеки; разработана концепция системы тестирования знаний как неотъемлемой части электронного учебника; теоретически обоснована и экспериментально проверена эффективность методики использования электронной библиотеки в процессе профессиональной подготовки студентов.

Апробация и внедрение результатов исследования.

О результатах исследований сообщалось на следующих конференциях: научно-практической конференции в Красногорском оптико-электронном колледже (Красногорск, КОЭК, 2003, 2004, 2005); международных конференциях по проблемам информатизации СПО России в рамках проектов: Ирландия-Россия, Финляндия-Россия, Нидерланды-Россия (2003, 2004); научно-практической конференции «Проблемы, тенденции и перспективы развития СПО России» (Москва, Институт проблем развития СПО Министерства образования и науки РФ, 2004); совместной конференции КОЭК и Института стали и сплавов по проблеме информатизации российского образования (2003).

Основное содержание диссертации отражено в 5 публикациях автора.

Результаты исследования использовались в учебном процессе Красногорского оптико-электронного колледжа.

Структура диссертации. Цели, задачи и методы исследования определили структуру диссертации, которая состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

Входы

Механизм

Рис.2.1. Функциональный блок и интерфейсные дуги Построение функциональной модели может начинаться с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом.

Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.

В результате функциональная модель будет представлять собой серию диаграмм, разбивающих сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы.

Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Разбиение функциональной модели на более детальные составляющие

2.1.2. Математический аппарат, используемый при разработке и исследовании информационно-логических моделей

Метод информационно-логического моделирования служит стандартным средством определения данных и взаимосвязей между ними, применяемым при проектировании всех информационных систем (ИС) и автоматизированных систем управления (АСУ). Он существенно повышает качество системы и продуктивность программного обеспечения, создаваемых на его основе.

Цель метода информационно-логического моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных.

Информационно-логическая модель (ИЛМ) - совокупность информационных объектов (сущностей) предметной области и связей между ними. Эта модель представляет данные, подлежащие хранению в базе данных.

Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (Entity-Relationship Diagrams -ERD). С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). ERD непосредственно используются для проектирования реляционных баз данных.

Нотация ERD была впервые введена П. Ченом (Chen) [20] и получила дальнейшее развитие в работах Баркера [97, 98].

Первый шаг метода информационно-логического моделирования - извлечение информации из предметной области и выделение сущностей.

Сущность (Entity) (информационный объект) - реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению.

Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:

- каждая сущность должна иметь уникальное имя, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация. Одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;

- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;

- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности;

- каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

Например, применительно к исследуемой нами предметной области Учебный процесс можно выделить несколько сущностей: Группа, Предмет, Преподаватель, Изучение.

Следующим шагом метода информационно-логического моделирования является идентификация связей.

Связь (Relationship) - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь -это ассоциация между сущностями, при которой, как правило, каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя. Таким образом, экземпляр сущности-потомка может существовать только при существовании сущности родителя.

На практике часто используются связи, устанавливающие различные виды соответствия между объектами "связанных" типов - "один к одному", "один ко многим", "многие ко многим".

Связь "один к одному" означает, что каждому экземпляру первого объекта (А) соответствует только один экземпляр второго объекта (В) и наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) соответствует только один экземпляр первого объекта (А).

Связь "один ко многим" характеризуется тем, что каждому экземпляру одного объекта (А) может соответствовать несколько экземпляров другого объекта (В), а каждому экземпляру второго объекта (В) может соответствовать только один экземпляр первого объекта (А).

Связь "многие ко многим" означает, что каждому экземпляру одного объекта (А) могут соответствовать несколько экземпляров второго объекта (В) и наоборот, каждому экземпляру второго объекта (В) могут соответствовать тоже несколько экземпляров первого объекта (А).

Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола и помещаемое возле линии связи. Имя каждой связи между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена связей в модели не обязаны быть уникальными. Имя связи всегда формируется с точки зрения родителя, так что предложение может быть образовано соединением имени сущности-родителя, имени связи, выражения степени и имени сущности-потомка.

Степень связи и обязательность графически изображаются следующим образом (рис. 2.3).

М Много Необязательная

1 Один Обязательная

Рис. 2.3. Изображение степени связи и обязательности

Таким образом, связь сущности Группа с сущностью Изучение, графически будет выражена следующим образом (рис. 2.4).

Группа 1 М Изучение

Рис. 2.4. Связь "один ко многим" между двумя сущностями (объектами) предметной области

Совокупность типов сущностей предметной области и типов связей между ними характеризует (типовую) структуру предметной области.

Описав также связи остальных сущностей, получим следующую схему (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Схема связей между объектами предметной области

Последним шагом метода информационно-логического моделирования является идентификация атрибутов.

Атрибут - любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.). Экземпляр атрибута - это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. В ER-модели атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.

Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным. Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений (null values). Атрибут может быть либо описательным (т.е. обычным дескриптором сущности), либо входить в состав уникального идентификатора (первичного ключа).

Уникальный идентификатор - это атрибут или совокупность атрибутов и/или связей, предназначенная для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности. В случае полной идентификации каждый экземпляр данного типа сущности полностью идентифицируется своими собственными ключевыми атрибутами, в противном случае в его идентификации участвуют также атрибуты другой сущности-родителя.

Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым грамматическим оборотом существительного, описывающим представляемую атрибутом характеристику. Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока ассоциированной сущности, причем каждый атрибут занимает отдельную строку. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и выделяются знаком "#". Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой.

Каждая сущность должна обладать хотя бы одним возможным ключом. Возможный ключ сущности - это один или несколько атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. При существовании нескольких возможных ключей один из них обозначается в качестве первичного ключа, а остальные - как альтернативные ключи.

Сущности могут иметь также внешние ключи (Foreign Key), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках.

Одна из важнейших задач проектирования ИЛМ - устранение избыточности данных, которое обеспечивается нормализацией.

Нормализация позволяет избежать сложностей при операциях вставки, изменения и удаления данных, т.к. при избыточности данных одна и та же информация может храниться в нескольких местах. Общее понятие нормализации подразделяется на несколько "нормальных форм".

Информационный объект (или сущность) находится в первой нормальной форме (1НФ), когда все его атрибуты имеют единственное значение. Если в каком-либо атрибуте есть повторяющиеся значения, объект (сущность) не находится в 1НФ, и упущен еще по крайней мере один информационный объект (еще одна сущность).

Информационный объект находится во второй нормальной форме (2НФ), если он уже находится в первой нормальной форме, и каждый описательный атрибут полностью зависит от всего уникального идентификатора информационного объекта. Если некий атрибут не зависит полностью от уникального идентификатора сущности, значит он внесен ошибочно и должен быть удален. Может быть создан новый информационный объект или определен уже существующий, в который атрибут должен быть помещен.

Информационный объект (или сущность) находится в третьей нормальной форме (ЗНФ), если он уже находится во второй нормальной форме и ни один описательный атрибут не зависит от каких-либо других описательных атрибутов. Атрибуты, зависящие от других неидентифицирующих атрибутов, нормализуются путем перемещения зависимого атрибута и атрибута, от которого он зависит, в новый информационный объект.

Процесс выделения информационных объектов предметной области, отвечающих требованиям нормализации, может производиться на основе интуитивного или формально го подхода.

При интуитивном подходе легко могут быть выявлены информационные объекты, соответствующие реальным объектам. Однако получаемая при этом информационно-логическая модель, как правило, требует дальнейших преобразований, в частности, преобразования многомногозначных связей между объектами. При таком подходе возможны существенные ошибки, если отсутствует достаточный опыт. Последующая проверка выполнения требований нормализации обычно показывает необходимость уточнения информационных объектов.

Рассмотрим формальные правила, которые могут быть использованы для выделения информационных объектов: на основе описания предметной области выявить документы и их атрибуты, подлежащие хранению в базе данных; определить функциональные зависимости между атрибутами; выбрать все зависимые атрибуты и указать для каждого все его ключевые атрибуты, т.е. те, от которых он зависит; сгруппировать атрибуты, одинаково зависимые от ключевых атрибутов. Полученные группы зависимых атрибутов вместе с их ключевыми атрибутами образуют информационные объекты.

С учетом имеющейся информации дополним построенную ранее диаграмму (рис. 2.6) и получим информационно-логическую модель.

Рис. 2.6. Информационно-логическая модель предметной области Помимо перечисленных основных конструкций модель данных может содержать ряд дополнительных.

Можно сформулировать несколько общих правил, которым должна подчиняться информационно-логическая модель:

- каждая сущность, каждый атрибут и каждая связь должны иметь имя;

- имя сущности должно быть уникально в рамках модели данных;

- имя атрибута должно быть уникально в рамках сущности;

- каждый атрибут должен иметь определение типа данных.

Полученная информационно-логическая модель является формализованной, систематизированной и структурированной основой для разработки баз данных, информационных систем, автоматизированных систем обработки информации и управления. Она не зависит от реализационной платформы, используется практически всеми современными СУБД, а также рядом распространенных CASE-средств (Computer Aided Software Engineering), в частности, ERwin, Design/IDEF [97, 98].

2.1.3. Представление информационно-логической модели в форме выражений реляционной алгебры

Реляционная алгебра представляет собой теоретическую основу операций с множествами, которые включают данные таблиц реляционных баз данных. Другими словами, реляционная алгебра выполняет операции над таблицами данных, результатами которых также являются таблицы данных. Реляционная алгебра составляет основу языка запросов SQL (Structured Query Language), являющегося стандартным реляционным языком, в настоящее время поддерживаемым практически всеми программными продуктами, представленными на рынке.

В форме реляционной алгебры информационный объект (сущность) представляется следующим выражением:

Имя объекта (#Имя ключевого атрибута, #Имя внешнего ключевого атрибута (FK Имя вносящего ключ объекта), .Имя неключевого атрибута) (2.1)

Вышеуказанные выражения служат основой для построения всех SQL-запросов и процедур обработки данных в таблицах разработанной автоматизированной системы управления деятельностью среднего учебного заведения.

2.1.4. Разработка модели пользовательского интерфейса

Модель пользовательского интерфейса представляет собой диаграмму последовательности форм и показывает, какие формы появляются в приложении и в каком порядке, взаимосвязь между каждой формой и определенной структурной схемой алгоритма обработки данных, взаимосвязь между каждой формой и одним или более объектами информационно-логической модели. Пример модели пользовательского интерфейса приведен на рисунке 2.7. Модель пользовательского интерфейса позволяет понять идеологию функционирования разрабатываемой системы и не зависит от платформы, на которой реализуется разрабатываемая система.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Синицына, Мария Викторовна, Москва

1. Система тестирования знаний должна включать в себя две необходимых составляющих:подсистему подготовки тестов (редактор тестов); собственно саму программу тестирования.

2. Ведение картотеки читателей-Данные для1. Добавление записей1. Обновление записей1. Редактирование записей1. Систематизация данных1. И Поиск источников1. Абонементное обслуживание1. Оформление заказов1. Оформление возвратов1. Оформление потерь

3. Данные для обновления каталога источников

4. Определение задолженностей

5. Определение взятых читателем источников

6. Формирование статистических отчетов1. Данные каталогаисточников -►

7. Систематизированные данные каталога источников1. Результаты поиска

8. Данные картотеки читателей1. Систематизированныеданные картотеки читателей1. Результаты поиска1. Данные озаказах -►1. Данные о возвратах1. Данные о потерях

9. Данные о задолженностях -►1. Данные о взятыхисточниках -►1. Данныеотчетов -►

10. Рис. 2.8. Функциональная модель электронной библиотеки

11. Авторы (#Код автора, Автор, Сведения)

12. Издательство (#Код издательства, Издательство, Адрес, Телефон) Категория источника (#Код категории, Наименование категории) Категория читателя (#Код категории, Категория читателя) Издание (#Код издания, Издание)

13. Читатель (#Код читателя, ФИО, Адрес, Телефон, Дата рождения,

14. Код категории (FK Категория читателя)) Возврат (#Код возврата, Код читателя (FK Читатель), Дата) Возвращено (#Код возврата, #Код источника (FK Каталог источников),

15. Код читателя (FK Читатель), Каталог обновлен) (2.2)

16. Заказ (#Код заказа, Код читателя (FK Читатель), Дата выдачи, Дата возврата)

17. Заказано (#Код заказа, #Код источника (FK Каталог источников),

18. Код читателя (FK Читатель), Каталог обновлен) Потеря (#Код потери, Код читателя (FK Читатель), Дата) Потеряно (#Код потери, #Код источника (FK Каталог источников),

19. Категория источника Каталог источников Заказано Заказ

20. Код категории 1 #Код источника 1 #Код заказа М 1 #Код заказа

21. Наименование Код категории М #Код м Код читателякатегории м (FK) источника (FK) (FK)м Код автора (FK) М Код читателя Дата выдачи1. FK)

22. Авторы М Код издательства Каталог Дата возврата1. FK) обновлен 1. Код автора Название

23. Автор Аннотация Возвращено Возврат

24. Сведения Год издания #Код возврата м 1 #Кодвозврата

25. М Код издания (FK) м #Код Код читателяисточника (FK) м (FK)

26. Издательство Число страниц Код читателя (FK) Дата возврата1. Код Тираж Каталог издательства обновлен 1. Издательство УДК

27. Адрес ISBN Потеряно Потеря

28. Телефон Шифр #Код потери м 1 #Код потери

29. Количество #Код Код читателям источника(FK) м (FK)

30. Издание Доступно м Код читателя (FK) Дата

31. Код издания 1 Корпус Каталогобновлен 1. Издание Этаж 1. Комната

32. Категория читателя Полка

33. Код категории 1 Электроннаяссылка 1. Категория 1. Читатель 1. Код читателя 1 м ФИО Адрес Телефон Дата рождения Код категории 1. FK)

34. Рис. 2.9. Информационно-логическая модель предметной области "Электронная библиотека" в форме сущность-связь

35. Процедура обработки события Sub КнопкаИзменениекаталогаСНск()