МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО
“САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”
Кафедра прикладной математики и вычислительной техники
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной квалификационной работе бакалавра на тему:
Информационная система мотивирования и тренировки школьников и студентов в области информатики
СТУДЕНТА ГИП-111 Ковалева Никиты Владимировича
Самара 2015 г.
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа бакалавра.
Пояснительная записка 64 с., 32 рис., 12 табл., 14 источников, 4 приложения.
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА, ОЦЕНКА, СИСТЕМА ОБРАЗОВАНИЯ, ИНФОРМАТИКА, МОТИВИРОВАНИЕ.
Объектом проектирования и исследования является информационная система мотивирования и тренировки школьников и студентов в области информатики.
Цель работы - создание ИС, направленной на повышение мотивации школьников и студентов к изучению дисциплин, связанных с информатикой.
Разработана информационная система, тестирующая школьников в по тематике информационных дисциплин. В системе имеется соревновательный элемент, что должно повысить мотивацию к усвоению материала.
Информационная система реализована по методологии UML.
Объект исследования - разработка информационной системы тестирования в игровой форме.
Предмет исследования - выявление эффективности данной системы.
Методы исследования: анализ полученных результатов на реальном тестировании.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
В данной работе используются следующие сокращения:
ИС - информационная система СГАСУ - Самарский государственный архитектурно-строительный университет ФИСТ - факультет информационных систем и технологий СУБД - система управления базами данных ПО - программное обеспечение ОС - операционная система ОЗУ - оперативное запоминающее устройство ОП - оперативная память ЭВМ - электронная вычислительная машина ВУЗ - высшее учебное заведение UML - UnifiedModeLanguage - язык визуального моделирования, основанный на объектно-ориентированном подходе.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время современная система образования имеет существенное количество недостатков (подтверждением можно считать ежегодные изменения и нововведения), которые приходятся на современное поколение школьников и абитуриентов. В связи с этим может пострадать качество образования в период этих изменений. Плюс ко всему мало внимания уделяется вопросу мотивации школьников. Возможно в этой работе будет заложена именно та идея, которая позволит мотивировать школьников к учебе, следовательно повысить успеваемость и уровень образования в целом.
Все знают о пристрастии современного поколения молодежи к компьютерным играм. Казалось бы, зачастую бесполезные действия обретают куда больший смысл, чем учеба в глазах школьников. Почему бы не использовать основные концепции компьютерных игр в образовательной системе?
Компьютерные игры обладают множеством аспектов, которые привлекают внимание аудитории: сюжет, художественная составляющая, система получения опыта и навыков и т. д. На основе этого было разработано концептуальное приложение, сочетающее в себе игровые и образовательные стороны. И, поскольку, такие системы существуют в начальных состояниях, пока что нет ни одной системы, которая была бы ориентирована именно на российскую систему образования, в следствие чего упор был сделан на подготовку школьников к ЕГЭ по информатике и на школьную программу. Большинство ВУЗов не принимают по ЕГЭ по информатике даже на специальности, связанные с программированием, в следствие чего новые студенты зачастую не знакомы даже с азами этой предметной области [1].
1. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Описание и анализ предметной области
В настоящее время в школьной системе образования мало внимания уделено мотивированию школьников к обучению. Данная система спроектирована в игровой форме с соревновательным элементом в виде системы рейтинга школьников. Вход в систему может быть выполнен с тремя различными видами прав: Администратор, Преподаватель и Школьник.
Администратор имеет возможность редактировать справочник пользователей, добавлять администраторов и преподавателей, изменять рейтинг, ФИО, права.
При входе в систему с правами Преподавателя пользователь сможет сбрасывать рейтинг конкретного школьника или сразу всех.
Сам же школьник может при входе попадает в личный кабинет (или Окно профиля школьника), в котором указывается текущий рейтинг, положение в таблице рейтингов и звание. При первом входе Школьнику присваивается звание “Рекрут”, при этом он имеет право проходить только первое задание. Каждое следующее звание присваивается при накоплении определенного количества очков рейтинга. Рейтинг накапливается при прохождении заданий. Сами задания представляют из себя кроссворды, которые нужно решить за определенное время. Баллы начисляются в соответствии с количеством правильно данных ответов на вопросы кроссворда. При истечении времени прохождения задания, получаемый рейтинг уменьшается в два раза.
В личном кабинете школьник может заходить в таблицу рейтинга и сравнивать свой результат с результатами своих соперников.
Всего в системе реализовано шесть званий: рекрут, сержант, офицер, лейтенант, мастер и генерал. По достижении определенного ранга пользователю открывается возможность проходить большее количество заданий.
1.2 Обзор аналогов и прототипа
В настоящее время в интернете появляется все больше и больше электронных обучающих систем. Наиболее популярные сервисы на территории СНГ - JavaRush и Code.org.
1.2.1 “JavaRush”
Сервис JavaRush (рисунок 1) сделан в виде онлайн игры. Пользователь берет задание, выполняет его и получает за него награду. Задачи разнообразные: чтение кода, решение задач, видео-уроки, исправление ошибок в коде.
В курс включены необходимые темы по языку Java, которые должен знать новичок, чтобы устроиться на работу.
Курс разбит на 80 уровней. перейти на следующий уровень можно только при прохождении большинства задач текущего уровня.
Задачи решаются и проверяются прямо на сайте. Обучение занимает от 3-х до 6-ти месяцев.
Из минусов сервиса можно отметить незаконченность самого сервиса, сейчас работа над ним завершена процентов на 30, так же этот сервис узконаправленный строго по языку Java.
Рисунок 1 - JavaRush
1.2.2 “Code.org”
Code.org (рисунок 2) - общественная организация или проект, ориентирован на популяризацию программирования и ставит перед собой цель облегчить доступ обычного человека к обучению программирования.
Здесь собраны курсы пошаговых онлайн-уроков по обучению одних из наиболее часто встречаемых языков программирования PHP, JavaScript, Python, Ruby и пр. с доступным описанием и возможностью отработать “выученное” прямо на сайте в виде заданий.
Одним из преимуществ Code.org является возможность обучения детей практически всех возрастов, в том числе дошкольного.
Рисунок 2 - Code.org
1.2.3 Другие аналогичные обучающие системы
1) Codecademy - [2];
2) Skillshare - [3];
3) Treehouse - [4];
4) Code School - [5];
5) Learn Code The Hard Way - [6];
6) Udemy - [7];
7) General Assembly - [8];
8) Udacity - [9];
9) GoogleCode University - [10].
1.2.4 Сравнительный анализ обучающих систем
В таблице 1 приведен сравнительный анализ вышеперечисленных систем. По этой таблице мы можем определить эффективность и актуальность каждого аналога по конкретным параметрам.
Таблица 1- Таблица сравнения обучающих систем
|
|
JavaRush |
Codeacademy |
Skillshare |
Treehouse |
Code School |
Learn Code The Hard Way |
Udemy |
General Assembly |
Udacity |
Google Code University |
ИС мотивирования и тренировки школьников и студентов в области информатики |
|
|
Количество пользователей |
1000 |
100000 |
50000 |
- |
- |
500 |
10000 |
14000 |
- |
60000 |
5000 |
|
|
Количество запросов в день |
10000 |
- |
75000 |
- |
- |
1000 |
15000 |
28000 |
- |
180000 |
50000 |
|
|
Глубина просмотра |
10 |
- |
1,5 |
- |
- |
2 |
1,5 |
2 |
- |
3 |
10 |
|
|
Доступность материала |
5 |
3 |
4 |
3 |
1 |
4 |
5 |
3 |
4 |
1 |
5 |
|
|
Размер БД |
- |
- |
- |
3 |
- |
5 |
- |
- |
3 |
3 |
1 |
|
|
Индексация данных |
- |
- |
0 |
- |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Актуальность |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Наглядность |
5 |
4 |
1 |
2 |
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
1 |
5 |
|
|
Систематизация информации |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
Игра |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
Подготовка к ЕГЭ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
Универсаль-ность |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
70
На рисунке 3 изображен информационный кластер, показывающий информативность таблицы.
Рисунок 3 - Информационный кластер
Исходя из выполненных пунктов, были сделаны условные выводы:
1) На основе суммарных оценок (таблица 1) видно, что лидером по всем найденным объектам можно считать JavaRush, т. к. он имеет наивысшую оценку.
2) Ввиду ограниченности времени, удалось найти не все характеристики объектов. Систематизирование фактографической информации в табличной форме позволило понять, в каких направлениях нужно искать недостающую информацию.
3) Выводы, полученные в пункте 1 нельзя признать достаточно достоверными, потому что ряд клеток таблицы не заполнен. Отсутствующая информация может изменить итоговые выводы. Более достоверные выводы можно сделать на основе кластера информативности. Последний столбец показывает преимущества разрабатываемой системы с достоверностью 89%, в отличие от достоверности этого вывода по всему массиву информации (около 80% информации).
4) По анализу вышеперечисленных систем были выделены как плюсы, так и минусы, представленные в таблице 2. Из Таблицы 2 видно, что моя система имеет ряд существенных преимуществ, которые позволяют облегчить ее доступность для школьного сегмента:
Таблица 2 - Плюсы и минусы аналогичных систем
|
Плюсы: |
Минусы: |
|
|
Игровая форма |
Отсутствие универсальности |
|
|
Поддержка иностранных языков |
Отсутствие ориентировки на российскую систему образования (в частности, подготовка к ЕГЭ) |
|
|
Глубина освоения материала |
Платные сервисы |
1.3 Цели создания информационной системы
Основные причины, побуждающие к созданию обучающей информационной системы, выделим следующие:
1) ориентирование системы на российскую школьную программу;
2) мотивирование школьников к освоению школьной программы;
3) оценка знаний школьника по нескольким информационным направлениям.
1.4 Модель анализа UML
1.4.1 Диаграмма вариантов использования
Модель вариантов использования включает диаграммы вариантов использования и соответствующие сценарии, описывает функциональные требования к системе и ее поведение при взаимодействии с пользователями [11].
На рисунке 4 изображена разработанная диаграмма вариантов использования. Актанты “Школьник”, “Преподаватель” и “Администратор” обобщают актанта “Пользователь”, который связан с вариантами использования “Вход в систему” т “Регистрация” при помощи ассоциации.
Актант “Школьник” связан с вариантами использования “Прохождение заданий” и “Просмотр таблицы рейтингов” при помощи ассоциации.
Актант “Преподаватель” связан с вариантами использования “Просмотр таблицы рейтингов” и “Сброс рейтингов” при помощи ассоциации.
Актант “Администратор” связан с вариантом использования “Ведение справочника пользователей” при помощи ассоциации.
Рисунок 4 - Диаграмма вариантов использования
1.4.2 Сценарий варианта использования
Сценарий - текстовое описание последовательности действий, необходимых для выполнения экземпляра варианта использования. Сценарий пишется по определённому шаблону. При создании сценариев тщательно прорабатывается интерфейс системы и учитываются отношения между вариантами использования. Для абстрактных вариантов использования, являющихся обобщениями конкретных вариантов, сценарии обычно не пишут.
Вариант использования: Прохождение заданий.
Краткое описание. Дает возможность школьнику проходить тестирование.
Актант. Школьник.
Предусловия. Вариант использования “Вход в систему” выполнен с правами Школьника. На экране - главная форма приложения с пунктами меню, настроенными на права Школьника: выпадающий список с выбором уровней сложности, кнопки “Пройти!”, “Открыть таблицу рейтингов”, “Справка”, “Отмена” и “Выход”.
Основной поток событий:
1. Школьник выбирает из выпадающего списка уровень сложности и нажимает кнопку “Пройти!”.
A1: Открытие таблицы рейтингов.
A2: Справка.
А3: Отмена.
А4: Выход.
2. Система выводит на экран форму теста с заданной сложностью. На форме расположено окно со списком вопросов, поля для ввода ответов, поле с таймером, который отсчитывает расчетное время прохождения теста, кнопки “Готово!”, “Отмена” и “Справка”.
3. Школьник читает вопросы и вводит ответы в соответствующие поля. После занесения всех ответов на вопросы, школьник нажимает кнопку “Готово!”.
А5: Отмена тестирования.
А2 Справка.
4. Система выводит на экран сообщение о прохождении теста и информацию о том, насколько повысился рейтинг школьника. На окошке с сообщением располагается кнопка “Ок”.
5. Школьник нажимает кнопку “Ок”.
6. Школьник нажимает на кнопку “Отмена”. На экране снова главная форма приложения, настроенная на права школьника.
7. Школьник нажимает на кнопку “Выход”. Система закрывает программу и возвращает пользователя на рабочий стол операционной системы. Вариант использования завершается успешно.