нацІональний авіаційний університет

Хальдун Дакак Набіль

УДК 004.415:37.018.43 (043.3)

метод побудови програмного забезпечення

систем дистанційного навчання

01.05.03 – Математичне і програмне забезпечення обчислювальних машин і систем

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному авіаційному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Сидоров Микола Олександрович, декан факультету комп’ютерних наук, завідувач кафедри інженерії програмного забезпечення Національного авіаційного університету

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Зіатдінов Юрій Кашафович, Національний авіаційний університет, завідувач кафедри комп’ютерних інформаційних технологій

кандидат фізико-математичних наук, доцент Глибовець Микола Миколайович, Національний університет “Києво-Могилянська академія”, декан факультету інформатики, завідувач кафедри інформатики

Провідна установа:

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться "23"_червня_2006 р. в 1400 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.062.11 при Національному авіаційному університеті за адресою: 03680, м. Київ, проспект Космонавта Комарова, 1.

З дисертацією можна ознайомиться в бібліотеці Національного авіаційного університету за адресою: 03680, м. Київ, проспект Космонавта Комарова, 1.

Автореферат розісланий "_23"_травня_2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент Ю.М.Крамарзагальна характеристика роботи

Актуальність теми. Інформаційні простори різної проблемної орієнтації стають засобами, що забезпечують найбільш ефективне використання інформації та знань в життєдіяльності суспільства. Приймаючи до уваги актуальні сьогодні лозунги “освіта через усе життя” та “освіта для усіх” особливого значення набуває задача створення інформаційного освітнього простору, а світовий досвід показує, що одним з ефективних шляхів забезпечення масовості й доступності освіти являється дистанційне навчання.

Розвитку дистанційного навчання в системно-технологічному аспекті сприяли роботи таких вчених як Глушков В.М., Андон П.І., Гриценко В.І., Бепалько В.П., Глибовец М.М., Довгяло А.М., Машбіц Е.І., Полат Е.С., Тихомиров В.П.

Основу інформаційного освітнього простору в аспекті дистанційного навчання складають відповідні системи і технології, функціонування яких базується на математичному та програмному забезпеченні. Зараз в розробці програмного забезпечення поширюється застосування методів та засобів інженерії програмного забезпечення. Оскільки через програмне забезпечення систем дистанційного навчання визначається ефективність інформаційного освітнього простору в цілому, то розробка методів побудови програмного забезпечення таких систем являється актуальною задачею. Рішенню саме задачі розробки методу побудови програмного забезпечення, базуючись на досвіді інженерії програмного забезпечення присвячена дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в Національному авіаційному університеті на кафедрі інженерії програмного забезпечення в рамках наукових тем “Розробка методів та засобів створення Web-застосувань” (№0104U003789), “Проведення теоретичних досліджень і розробка методичних засобів комп’ютерно-орієнтованих систем вимірювання програмного забезпечення” (№0100U003955).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи – розробка методу побудови програмного забезпечення системи дистанційного навчання.

Для досягнення вказаної мети в дисертаційній роботі ставляться та розв’язуються наступні задачі:

- дослідити в контексті безперервного професійного навчання метод дистанційного навчання, форми, принципи, системи, технології, які забезпечують дистанційне навчання;

- розробити метод побудови програмного забезпечення систем дистанційного навчання з урахуванням сучасного стану інженерії програмного забезпечення;

- дослідити принципи, що забезпечують реалізацію запропонованого методу;

- розробити і реалізувати програмне забезпечення системи дистанційного навчання, архітектура котрого побудована на основі запропонованого в дисертації метода.

Об’єкт дослідження – програмне забезпечення систем дистанційного навчання.

Предмет дослідження – методи побудови та засоби реалізації програмного забезпечення систем дистанційного навчання.

Методи дослідження – для рішення поставлених задач використані метод системного аналізу складних процесів і об’єктів, метод метричного аналізу програмного забезпечення, методи об’єктно-орієнтованого аналізу, проектування, моделювання і науковий експеримент.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

- вперше для побудови програмного забезпечення систем дистанційного навчання розроблено метод, що базується на принципах багаторівневого представлення, який реалізує використання абстракції для поділення незалежних функціональностей; шаблонування, що реалізує використання параметризації для спрощення процесу розробки, та квантифікації, який виходячи з розгляду навчального контенту як невід’ємної частини програмного забезпечення реалізує використання кількісних оцінок властивостей контенту в трьох аспектах – навігаційному, оформлення і дидактичному;

- вперше розроблено архітектуру програмного забезпечення систем дистанційного навчання, котра має багаторівневий характер та використовує при побудові шаблони і забезпечує використання для навчального контенту кількісних оцінок, що призводе до поділення представлень та незалежної реалізації рівнів представлення, мінімальної повторюваності коду й кількісно обгрунтованої реалізації навчального контенту;

- вперше запропоновано для реалізації навчального контенту використання комплексу метрик, який характеризує властивості контенту в наступних аспектах: дидактичному, навігації, оформлення;

- вперше розроблено узагальнені схеми (шаблони) основних форм організації навчального процесу дистанційного навчання та за допомогою використання спеціально розроблених програмних засобів виконано кількісний аналіз контенту реалізованої системи дистанційного навчання.

Практична значимість отриманих результатів. Запропонований в дисертації метод та реалізоване на його основі програмне забезпечення використовується в навчальному процесі в Національному авіаційному університеті у вигляді системи дистанційного навчання “Друга освіта” (акт впровадження від 20.10.2005), в НДР “Розробка методів та засобів створення Web-застосувань” (№0104U003789), в НДР “Проведення теоретичних досліджень і розробка методичних засобів комп’ютерно-орієнтованих систем вимірювання програмного забезпечення” (№0100U003955).

Особистий внесок здобувача. Усі головні результати дисертаційної роботи, що винесені на захист, отримані автором самостійно. В наукових роботах, які опубліковані у співавторстві, автору належать наступні результати.

В роботі [1] автору належить концепція моделі дистанційного завершення вищої освіти та основні положення, які відносяться до архітектури програмного забезпечення відповідних засобів. В роботі [2] автору належить використання принципу квантифікації при побудові контента навчальних документів. В роботі [3] автору належить застосування принципу квантифікації для побудови контенту. В роботі [5] автору належить метод побудови програмного забезпечення системи дистанційного навчання. В роботі [6] автору належать результати моделювання додатку на рівні бізнес-логіки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи докладалися та обговорювалися на міжнародній науково-практичній конференції з програмування “УкрПРОГ2004” (Кібернетичний центр ім. В.М.Глушкова Національної Академії наук Україні, м.Київ), міжнародних науково-технічних конференціях “АВІА-2002”, “АВІА-2003” та “АВІА-2004” (Національний авіаційний університет, м. Київ), Міжнародній науковій конференції студентів і молодих вчених “Політ 2004” (Національний авіаційний університет, м. Київ), науковій конференції студентів і аспірантів “Інженерія програмного забезпечення 2005” (Національний авіаційний університет, с.Жукін), наукових семінарах Національного авіаційного університету.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в 6 друкованих працях, з яких 4 в журналах й збірниках наукових праць, що входять в перелік видань, затверджених ВАК України.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновку, списку літератури та додатків. Обсяг дисертації – 150 сторінок, в тому числі: 120 сторінок основного тексту, 20 рисунків, список літературних джерел з 127 найменувань, додатку на 20 сторінках.

основнИЙ зміст дисертаційної роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми й наукових задач; сформульована мета дисертаційної роботи; визначено об’єкт і предмет дослідження; наукова новизна й практичне значення отриманих результатів; вказано особистий внесок здобувача, дані з реалізації, апробації та публікації результатів досліджень.

В першому розділі розглянуті аспекти реалізації дистанційного навчання, виконано аналіз методів і засобів побудови програмного забезпечення (ПЗ) систем дистанційного навчання, запропоновано метод побудови ПЗ, що досліджується в дисертації.

Розглядається дистанційне навчання в контексті безперервного професійного навчання, принципи, форми і технології дистанційного навчання, система дистанційного навчання як засіб ефективної реалізації принципів, форм та технологій дистанційного навчання. Обговорюються особливості метода побудови ПЗ систем дистанційного навчання, який запропоновано в дисертації.

Тенденція переходу до нетрадиційних форм навчання, що давно намітилася, й конкретно до дистанційної форми, простежується в зростанні кількості вузів, які використовують цю форму навчання. В Україні інформатизація – це державна політика, що й на законодавчому рівні підтверджено Наказом Президента України № 186/93 від 31.05.93 р. “Про державну політику інформатизації України”, постановою Кабінету Міністрів України “Питання інформатизації” № 605 від 31.08.94 р. й Концепцією державної політики інформатизації України.

Аналіз форм отримання освіти показує, що дистанційна освіта (ДО) являється такою ж формою, як очна, заочна та екстернатна. При цьому в освітньому процесі ДО використовуються як традиційні, так й специфічні методи, засоби та форми навчання, які базуються головним чином на комп’ютерних і телекомунікаційних технологіях. Тому для ДО, окрім загальних, сформульовані специфічні принципи і властиві (інтерактивність, початкових знань і технічної підготовки, індивідуалізації, ідентифікації, регламентності навчання, доцільності використання засобів інформаційних технологій, відкритість та гнучкість навчання).

Особливості ДО вимагають розробки поняття і основних принципів технологій дистанційного навчання (ТДН).

Система дистанційного навчання (СДН) забезпечуючи набуття знань та доставку їх користувачам, одночасно являється й засобом ТДН, яка складається з наступного: учбові матеріали; методики навчання; засоби доставки знань тим, хто навчається; кадровий склад адміністрації, технічні спеціалісти та професорсько-викладацький склад. Усі вказані складові об’єднані організаційно, методично й технічно з метою проведення дистанційного навчання.

СДН зазвичай складається з наступних компонентів: програмне, технічне, організаційне й нормативно-правове забезпечення, репозитарій навчальних матеріалів (контент).

ТДН реалізуються в рамках інформаційного освітнього простору, інтерфейсом якого є освітній портал – одна з найважливіших складових СДН, засіб доступу до навчальних ресурсів. Друга складова СДН – змістовна це контент.

На сьогоднішній день створення контенту СДН усе частіше базується на принципах Semantic Web, які забезпечують єдині підходи до структурування, взаємозв’язку і моделюванню предметних областей.

Комітетом стандартизації технологій навчання – IEEE Learning Technology Standards Committee розробляються стандарти, які забезпечать інтеграцію СДН різних навчальних закладів в єдиний інформаційно-освітній простір.

Тому архітектура ПЗ СДН складається з чотирьох основних частин – ПЗ користувачів (для зовнішніх і внутрішніх користувачів) – портал, навчальний контент й Web-сервер.

В дисертації розглянуто методи побудови ПЗ наступних широковідомих СДН: Bleakboard, WebCT Vista, Sakai, Moodle. Усі вони засновуються на багаторівневій архітектурі та деякі використовують шаблонування. Але комплексного, послідовного застосування принципів інженерії програмного забезпечення немає у жодній СДН.

В дисертаційній роботі для реалізації ПЗ СДН пропонується метод, сутність якого полягає у послідовному використанні принципів інженерії програмного забезпечення.

У другому розділі досліджується метод побудови ПЗ СДН, який запропоновано в дисертації. ПЗ СДН являється Web-додатком, який має бути гнучким, розширюваним і керованим. Архітектура Web-додатку повинна задовольняти наступним вимогам: ефективність в умовах високої інтерактивності СДН з великою кількістю користувальницьких видів; підтримка різних клієнтів; мінімальна повторюваність коду; можливість незалежної реалізації компонентів для прискорення процесу розробки, керованість розробки контенту.

Для побудови архітектури, яка б забезпечувала задовольняння вказаних вимог, пропонується метод, сутність якого виражається у використанні при створенні СДН наступних принципів: багаторівневе представлення, шаблонування, квантифікація.

В дисертації досліджено наступні моделі побудови багаторівневої архітектури: Брауна, типових рішень Core J2EE, Microsoft DNA, Маринеску, Нільссона. В результаті, керуючись принципом багаторівневого представлення й беручи до уваги особливості ПЗ СДН та архітектурні стилі обрано, архітектуру, яка має наступні рівні – представлення, бізнес-логіка, інтеграція (рис.1).

Рис. 1. Багаторівнева архітектура ПЗ СДН

Презентаційний рівень забезпечує наступні функції: користувальницьке введення; представлення даних; управління пересуванням сторінки; делегування доступу користувача до рівня бізнес-логіки; стан сеансу додатку.

Реалізація вказаних функцій здійснюється шляхом послідовного виконання чотирьох дій (рис.2): інтерпретація запиту клієнта, передача результатів інтерпретації рівню бізнес-логіки, вибір наступного представлення, генерація представлення через заповнення його отриманими від моделі даними; доставка представлення клієнту.

Рис. 2. Сервісний цикл рівня представлення

Вказані дії (сервісний цикл) описуються наступною функцією: Wi = S(Wi-1, qi-1, qi), де: Wi – представлення, що генерується; Wi-1 – попереднє представлення; qi-1 – попередній стан бізнес-логіки; qi – змінений стан бізнес-логіки, Р – параметри.

При цьому Wi – це трійка (di, gi, hi), де di – дані, які використовуються у представленні (результат виконання функцій бізнес-логіки); gi – графіка, яка використовується у представленні; hi – HTML-шаблон, через модифікацію якого генерується представлення.

На рівні бізнес-логіки СДН – це педагогічна система. Тому основу моделі СДН складає модель дидактичних процесів (Мd). З педагогічної науки відомо, що Мd, це основа технології навчання, яка може бути описана наступною трійкою: Мd = (М, А, С), де: М – мотиваційна частина дидактичних процесів (спонукання до діяльності у визначеному напрямку для задовольняння відомої потреби); А – алгоритм навчально-пізнавальної діяльності учня (аналіз відомих гіпотез і теорій засвоєння і наступний синтез продуктивної структури навчально-пізнавальних дій учня в ході засвоєння); С – алгоритм керування викладацької діяльністю, яка виконується викладачем або ТСН (система спостереження за процесом навчання, впливу на учня для підтримки стабільності і виконання А).

Рівень інтеграції здійснює відображення між рівнем бізнес-логіки і засобами збереження. Зазвичай рівень бізнес-логіки й засоби збереження використовують різні представлення даних, наприклад, на рівні бізнес-логіки – об’єктно-орієнтоване, засоби збереження – реляційне. Тому рівень інтеграції описується функцією вигляду: Ri = Т(Rj), де: Ri, Rj – відповідне представлення, Т – перетворення.

При виборі архітектури, яка відповідає описаним вище вимогам, в дисертації застосовано підхід, який засновано на використанні архітектурних стилів. Вибір відповідного архітектурного стилю здійснюється на підставі атрибутів якості ПЗ шляхом застосування методу Attribute Drive Design. Для цього визначені атрибути якості ПЗ СДН, які розглядаються в дисертації. На підставі атрибутів якості ПЗ та з урахуванням принципу багаторівневого представлення обрано архітектурний стиль – багаторівневий клієнт-сервер без збереження стану з кешированими відповідями на запитання. В контексті обраного стилю розглядалися наступні архітектури: J2ЕЕ з використанням EJB, J2ЕЕ без EJB і J2EE на базі “легкого” контейнеру. Була обрана архітектура J2ЕЕ без EJB (рис.3). Бізнес-об’єкти інкапсулюють поведінку сутностей об’єктної моделі додатку. Доступ та збереження бізнес-даних делегуються рівню доступу до даних, але контроль над цими операціями здійснюється також на рівні бізнес-логіки.

Рис. 3. Архітектура ПЗ

Для реалізації кожного рівня ПЗ СДН використовуються відповідні шаблони. Для реалізації презентаційного рівня використовується шаблон Model View Controller (MVC), який являється рекомендованим Sun шаблоном для інтерактивних Web-додатків. Робота сервісного циклу презентаційного рівня повністю забезпечується контролером MVC-шаблону, який отримує кожний HTTP-запит, визначає та запускає відповідну функцію бізнес-логіки, вибирає наступне представлення, генерує вибране представлення і доставляє його клієнту.

Для реалізації бізнес-об’єктів можна використовувати два типи шаблонів Plain Old Java Objects (POJO) і Enterprise Java Beans (EJB). В якості альтернативи EJB розглядалася можливість використання наступних засобів :

- “легкі” контейнери, для зборки та управління залежностями між компонентами додатку, які реалізують шаблон “ін’єкція залежності” (Dependency Injection), що являється частним випадком інверсії управління (Inversion of Control);

- аспектно-орієнтоване програмування, яке забезпечує ефективну реалізацію “наскрізної” логікі додатку, інкапсулуючи її в аспектах і виключає дублювання коду в різних класах або забезпечує використання більш складних шаблонів проектування;

- анотації (Java SDK), що дозволяють стандартним чином описувати для програмних елементів метадані, доступні, як при компіляції, так й під час виконання;

- об’єктно-реляційні перетворювачі, які призначені для відображення об’єктної моделі у реляційну і навпаки.

Для реалізації доступу до даних булі використані наступні шаблони проектування: об’єктно-реляційний перетворювач - Object-Relational Mapper (ORM) і об’єкти доступу до даних - Data Access Object (DAO). Використання DАО забезпечує легку заміну СУБД, спрощує бізнес-логіку та полегшує розробку доступу до даних.

ОRM забезпечують виконання операції збереження і відновлення об’єктів не в термінах відносин та їх атрибутів, а в термінах об’єктів та їх властивостей. Процес об’єктно-реляційного перетворення описується метаінформацією, в якій представляються відносини наступних типів: клас – відношення реляційної бази даних; поле класу – атрибут відносин; поле класу – зв'язок між відносинами

Третій розділ присвячено дослідженню принципу квантифікації. Використання принципу квантифікації при побудові контентної частини ПЗ СДН забезпечується можливістю інтерпретації гіпертексту графом. В дисертації проектування навчального контенту розглядається в трьох аспектах – дидактичному, навігаційному та оформлення.

Як відомо, гіпертекст може бути представлено двома формалізмами, які забезпечують метричний аналіз – орієнтований граф (дозволяє візуалізувати структуру гіпертексту), матриця суміжності (забезпечує кількісний аналіз властивостей гіпертексту). Крім матриці суміжності в метричному аналізі використовуються проміжні матриці, однією з яких є матриця відстаней. В ній значення Nij вказує на мінімальну кількість переходів для переміщення від вузла “i” до вузла “j”.

В літературі з педагогіки існують роботи з метрик, однак в переважній більшості випадків їх характер якісний. Серед робіт виділяються системністю і послідовністю роботи В.П. Безпалько, тому в дисертаційній роботі для оцінки контенту в дидактичному аспекті використовується система дидактичних показників В.П.Беспалько (табл.1).

Таблиця 1

Зведена таблиця дидактичних показників

№ | Метрика | Формула | Пояснення

1 | Рівень засвоєння

матеріалу | ?=0,1,2,3,4 | Глибина проникнення і якість володіння учнями навчальним матеріалом. Значення: 0 - розуміння, 1 - упізнавання, 2 - відтворення, 3 - застосування, 4 - творча діяльність. | 2 | Володіння навчальним матеріалом | К? = Р1 / Р2 |

Ступінь володіння матеріалом учня. При К? < 0.7 слід продовжувати вивчення, при К? ? 0.7 матеріал вивчено. | 3 | Рівень представлення матеріалу | ?=1,2,3,4,5 | Рівні абстракції: 1-феноменологіч-ний; 2-синтетичний; 3-аналітико-си-нтетичний, 4-математичний, 5-аксі-оматичний | 4 | Автоматизація засвоєння

матеріалу | Кt = t1 / t2 | Ступінь володіння вивченим матеріалом як навичкою, необхідною в процесі навчання. Кt має бути більший за 0.7 | 5 | Якість засвоєння

матеріалу | ?=1,2,3 | Усвідомленість (1), вміння обгрунтувати вибір способу дії (2) та його план (3). |

Усі навчальні документи контенту з точки зору оформлення можна характеризувати наступними властивостями (табл.2): художнє оформлення; застосування мультимедійних можливостей; кількість типів шрифтів; розмір шрифтів; кількість текстової інформації; наповнення гіперпосиланнями; наповнення ілюстраціями.

В аспекті навігації в дисертації розглядаються дві групи метрик. Перша базується на властивості централізації вузла, яка характеризує доступність вузла як адресата або вихідної точки. Властивість централізації вузла розглядається в аспектах зв’язаності і спрямованості. Зв’язаність гіпертексту характеризує метрика компактності.

Таблиця 2

Зведена таблиця метрик оформлення та їх оптимальні значення

№ | Метрика | Формула | Пояснення

1 | Кількість шрифтів |

QF | Кількість типів шрифтів на вузлі. | 2 | Розмір шрифту | Оптимальний розмір шрифту (висота шрифту в пікселях). | 3 | Текстове заповнення екрану | FD вузла не повинна пере-вищувати 5*FD оптимального. | 4 | Наповнення гіперпосиланнями | Оптимальна кількість допустимих посилань. | 5 | Ілюстративне наповнення | Кількість ілюстрацій відносно тексту на одній гіпертекстовій сторінці. |

Друга група базується на властивості лінійності гіпертексту (метрики лінійності гіпертексту). До них відносяться наступні метрики: компактність, стан вузла, контрстан, престиж, стратифікація (табл.3).

Таблиця 3

Зведена таблиця навігаційних метрик для гіпертекстових навчальних документів

№ | Метрика | Формула | Пояснення

1 | Компактність |

Ступінь зв’язаності вузлів в мережі між собою. Діапазон від 0 до 1 – мережа повністю зв’язана, 1 – повна відсутність зв’язку. | 2 | Стан вузла | Залежить від кількості вузлів, які залежать від нього. | 3 | Контрстан вузла | Залежить від кількості суперординат (головних вузлів), що впливають на вузол. | 4 | Престиж |

Рn=Sn-CSn | Приймає позитивне значення для вузлів, які стоять високо в ієрархії; близьке до нуля - для вузлів в середині ієрархії, негативне - в нижній частині ієрархії. | 5 | Стратифікація | Відображує лінійне упорядкування в структурі мережі. |

В даному розділі також розглядається архітектура ПЗ засобу, реалізованого в дисертації для здійснення принципу квантифікації (рис.4).

Рис.4 Архітектура програмних засобів

Програмний засіб має наступні входи і виходи:

- URL – для пошуку гіпертексту в глобальній мережі Інтернет;

- File-адрес гіпертекстового файлу – для пошуку гіпертексту в локальній мережі або на комп’ютерних носіях;

- значення метрик для гіпертексту;

- матриця суміжності й проміжні матриці.

ПЗ засобу складається з чотирьох модулів, які забезпечують наступне: отримання гіпертексту, обробка вузлів и побудова матриці суміжності, обчислення метрик гіпертексту, візуалізація та збереження результатів обчислення.

В четвертому розділі розглянуті питання розробки навчального контенту на основі принципів шаблонування та квантифікації.

Відомо три найбільш поширені форми представлення навчального матеріалу: лекції; лабораторні роботи; практичні роботи. Реалізація, як форм навчальних матеріалів, так й окремих елементів може варіювати в залежності від предмету і спеціальності, до яких відноситься даний курс. Однак досвід показує, що для їх реалізації може бути використано шаблон. Тому виділимо три типи шаблонів, що відповідають трьом основним формам представлення навчального матеріалу. Шаблон являє собою універсальний набір гіпертекстових вузлів, які мають однакову структуру незалежно від дидактичного навантаження.

Лекція має максимальне інформаційне навантаження для будь-якого курсу. При проектуванні лекції необхідно брати до уваги усі три аспекти проектування (дидактичний, оформлення, навігаційний).

Структура шаблону модуля лекції представляється у вигляді орієнтованого графа, де кожна вершина – це гіпертекстовий документ. Теоретичний матеріал, як окремий елемент, може бути представлений декількома гіпертекстовими документами, тому на орієнтованому графі теоретичний матеріал буде представлено декількома вершинами.

Результати аналізу метрик для модуля лекцій дисципліни “Основи програмування і алгоритмічні мови” приведені в таблиці 4.

Таблиця 4

Вимоги до метрик навчальних модулів лекцій

№ | Вузол | Метрики

Навігаційні | Оформлення

S | CS | P | FD | FL | Fh | QF | FI

1 | Методичні рекомендації до лекції | >CS | <S |

max | <5FD | 1 - 2 |

23 | 1 - 2 | 0,1

2 | Зміст лекції | >CS | <S | - | 1FD | max | - | 1 - 2 | 0

3 | Теоретичний матеріал | CS | S | 0 | <5FD | - | 23 | 2 - 4 | 0,25

4 | Тезаурус | max | min | max | - | 1 - 2 | - | 1 - 2 | 0

5 | Мультимедійні ілюстрації | max | min | max | - | 1 - 2 | - | 2 - 4 | 4

6 | Система тестування й контролю знань | 1 |

max |

min | - | 1 - 2 | 23 | 1 - 2 | 0

7 | Додаткова література | 0 | max | min | <5FD | 1 – 2 | 23 | 1 - 2 | 0

Таким чином проектування й побудову контенту СДН пропонується виконувати за наступною схемою:

- визначити дисципліну, для якої створюється частина контенту СДН;

- виділити навчальні модулі;

- виконати дидактичний аналіз отриманого матеріалу експертом-дидактиком за допомогою метричного аналізу; розділити інформацію на лекції, побудувати навчальні елементи для дисципліни з відповідними таблицями;

- виконати аналіз оформлення отриманого матеріалу дизайнером;

- коригувати оформлення аналізуючи його за допомогою засобу метричного аналізу;

- визначити структуру модулів; побудувати загальну структуру сайту, використовуючи шаблон.

- виконати аналіз навігаційних характеристик отриманих структур за допомогою засобу аналізу; коригувати гіпертекстову структуру для покращення показників навігації.

Приклад результату роботи засобу метричного аналізу наведено на рис.5.

Рис.5. Приклад результату аналізу

Висновки

Дисертаційна робота являється теоретично обґрунтованим дослідженням, містить узагальнення й практичні рішення важливої науково-технічної задачі, сутність якої – розробка методу побудови ПЗ СДН. Основу запропонованого методу складають принципи інженерії програмного забезпечення - багаторівневе представлення, шаблонування і квантифікація. Застосування методу забезпечує запропонований підхід, який базується на використанні архітектурних стилів, атрибутів якості ПЗ та методу Attribute Drive Design. Метод забезпечує побудову гнучкого, розширюваного й керованого ПЗ СДН.

Основні наукові і практичні результати роботи містяться в наступному:

1. Вперше запропоновано метод побудови ПЗ СДН, який забезпечує гнучкість, розширювання та керованість; в методі вперше, базуючись на тому, що контент представлено гіпертекстом, використано принцип квантифікації, який дозволяє кількісно оцінити характеристики навчального контенту в наступних аспектах: дидактичному, навігаційному і оформлення.

2. В контексті розробки ПЗ СДН запропонована модель рівня бізнес-логіки і вперше - комплексний набір метрик, що забезпечує аналіз навчального контенту у вказаних аспектах; на основі аналізу існуючих підходів і моделей шляхом застосування архітектурних стилів, методу Attribute Drive Design та атрибутів якості вибрано архітектуру ПЗ СДН та шаблони, які забезпечують їх реалізацію.

3. Розроблена архітектура програмних засобів для виконання метричного аналізу ПЗ СДН (навчального контенту), що реалізована у вигляді програмних засобів.

4. Запропоновано шаблони і методики реалізації основних форм навчальних матеріалів (лекція, лабораторна та практична роботи), що апробовані на прикладі конкретного контенту.

5. Реалізовано ПЗ СДН на основі запропонованого методу, яке застосовано в Національному авіаційному університеті на кафедрі інженерії програмного забезпечення в навчальному процесі другої освіти.

Список опублікованих робіт по темі дисертації

1. Лідер Д., Калугін К., Хальдун Дакак Модель дистанционного завершения высшего образования в области информационных технологий // Матеріали молодіжної наукової конференції. – К.: НАУ. – 2003 р. – С. 80-82.

2. Лідер Д.А., Хальдун Дакак Портал для завершения высшего образования в области информационных технологий // Проблемы программирования №2-3. – 2004 р. – С 605-612.

3. Лідер Д., Калугін К.Я., Хальдун Дакак Модель дистанционного образовательного портала //НАУКА і МОЛОДЬ. ПРИКЛАДНА СЕРІЯ: Збірник наукових праць. – К.: НАУ. – 2004 р. – С.67-70.

4. Сидоров М., Сташук В., Хальдун Дакак Метрический анализ учебных документов дистанционного обучения // Проблеми системного підходу в економіці. Збірник наукових праць. Випуск 6. – К.: НАУ. – 2004 р. – С.177-179.

5. Лідер Д.А., Козін П., Хальдун Дакак, Петрук А.Г., Іванова Л.Н. Метод построения программного обеспечения системы дистанционного обучения. Проблеми системного підходу в економіці. Збірник наукових праць: Випуск 7. – К. НАУ. – 2004 р. – С.118-121.

6. Хальдун Дакак Модель уровня бизнес-логики в архитектуре программного обеспечения системы дистанционного обучения. Інженерія програмного забезпечення 2005. Матеріали конференції аспірантів і студентів. – К.: НАУ. – 2005 р. – С.25-29.

Анотація

Хальдун Набіль Дакак. Метод побудови програмного забезпечення систем дистанційного навчання. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченої ступені кандидата технічних наук по спеціальності 01.05.03 – Математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. – Національний авіаційний університет, Київ, 2006.

Дисертаційна робота присвячена розробці методу побудови програмного забезпечення систем дистанційного навчання.

Основу інформаційного освітнього простору в аспекті дистанційного навчання складають відповідні системи і технології, функціонування яких базується на математичному та програмному забезпеченні. Оскільки через програмне забезпечення систем дистанційного навчання визначається ефективність інформаційного освітнього простору в цілому, то розробка методів побудови програмного забезпечення таких систем являється актуальною задачею. Рішенню саме цієї задачі присвячена дисертаційна робота.

Для побудови програмного забезпечення систем дистанційного навчання запропоновано метод, сутність якого полягає у використанні принципів інженерії програмного забезпечення – багаторівневе представлення, шаблонування, квантифікація. В контексті розробки програмного забезпечення запропоновано модель рівня бізнес-логіки і комплексний набір метрик, який забезпечує аналіз навчального контексту в дидактичному, навігаційному та оформлюваному аспектах; на основі аналізу існуючих підходів і моделей шляхом застосування архітектурних стилів, методу Attribute Drive Design та атрибутів якості архітектурі ПЗ обрано архітектуру ПЗ СДН та шаблони, які забезпечують реалізацію.

Розроблена архітектура програмних засобів для виконання метричного аналізу ПЗ СДН (навчального контенту), що реалізована у вигляді програмного засобу. Запропоновано шаблони і методика реалізації основних форм навчальних матеріалів (лекція, лабораторна та практична роботи), що апробовані на прикладі конкретного контенту. Реалізовано ПЗ СДН на основі запропонованого методу, яке застосовується в Національному авіаційному університеті на кафедрі інженерії програмного забезпечення в навчальному процесі другої освіти.

Ключові слова: програмне забезпечення, дистанційне навчання, багаторівневе представлення архітектури, метрики, архітектурний стиль, інженерія програмного забезпечення, шаблонування, метричний аналіз.

Аннотация

Хальдун Набиль Дакак. Метод построения программного обеспечения систем дистанционного обучения. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.05.03 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и систем. – Национальный авиационный университет, Киев, 2006.

Диссертационная работа посвящена разработке метода построения программного обеспечения систем дистанционного обучения.

Основу информационного образовательного пространства в аспекте дистанционного обучения составляют соответствующие системы и технологии, функционирование которых базируется на математическом и программном обеспечении. Так как программное обеспечение систем дистанционного обучения определяет эффективность информационного образовательного пространства в целом, то разработка методов построения программного обеспечения таких систем является актуальной задачей. Решению именно этой задачи посвящена диссертационная работа.

Для построения программного обеспечения систем дистанционного обучения предложен метод, суть которого состоит в использовании принципов инженерии программного обеспечения – многоуровневое представление, шаблонирование, квантификация. В контексте разработки программного обеспечения предложена модель уровня бизнес-логики и комплексный набор метрик, который обеспечивает анализ обучающего контента в дидактическом, навигационном и оформительском аспектах; на основе анализа существующих подходов и моделей путем применения архитектурных стилей, метода Attribute Drive Design и атрибутов качества архитектуры ПО выбрана архитектура ПО СДО и шаблоны, обеспечивающие реализацию.

Разработана архитектура программных средств для проведения метрического анализа ПО СДО (обучающего контента), которая реализована в виде программного средства. Предложены шаблоны и методика реализации основных форм обучающих материалов (лекция, лабораторная и практическая работы), которые апробированы на примере конкретного контента. Реализованное ПО СДО на основе предложенного метода, применяется в Национальном авиационном университете на кафедре инженерии программного обеспечения в обучающем процессе второго образования.

Ключевые слова: программное обеспечение, дистанционное обучение, многоуровневое представление архитектуры, метрики, архитектурный стиль, инженерия программного обеспечения, шаблонирование, метрический анализ.

Annotations

Khaldoun Nabil Dakak. The Method of the building of software of the remote education systems. – Manuscript.

Ph.D. dissertation, spesialty 01.05.03 – Mathematical and software of the computing machines and systems. – National aviation university, Kiev, 2006.

In work are

The dissertation work is dedicated to development of the method of the building of software of the remote education systems.

The Base information educational space in aspect of the remote education form the corresponding to systems and technologies, which operation is based on mathematical and software provision. Since on software of the systems of the remote education is defined efficiency information educational space as a whole, that development of the methods of the building of software of such systems is an actual problem. The Decision exactly this problems is dedicated to the dissertation work.

For building of software of the remote education systems is offered method, essence which in use principle of the software engineering - a layered presentation, pattern, quantifications. In context of the software development is offered model level business-logic and complex set of the metrics, which provides the analysis training context in didactic, navigational and registration aspects; on base of the analysis existing approach and models by using the architecture styles, the method Attribute Drive Design and attribute quality architecture of software is chose software architecture of SDO and patterns, providing their realization.

The Designed software programs architecture for undertaking the software metric estimation of SDO (training content), marketed in the manner of software programs. The offered patterns and methods to realization of the main forms training material (the lecture, laboratory and practical work), are approved on example concrete content. Marketed software of SDO on base of the offered method, is used in National aviation university on the software engineering department in training process of the second education.

Key words: software, remote education, layered presentation of architecture, metrics, architecture styles, engineering software, pattern, metric analysis.

Підписано до друку 23.05.06. Формат 60х84/16. Папір офс.

Офс. друк. Ум. друк. арк. 0,93. Обл.-вид.арк. 1,0.

Наклад 100 прим. Замовлення № 104-1. Видав. № 23/IV.

Видавництво НАУ

03680. Київ-680, проспект Космонавта Комарова, 1.

Свідоцтво про внесення до Державного реєстру ДК № 977 від 05.07.2002