ВВЕДЕНИЕ 5
1. СТРУКТУРНО-ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ДИДАКТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 8
2. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДЕРЕВЬЕВ 11
2.1. Модель «Родитель-потомок» 11
2.2. Модель материализованного пути 12
2.3. Модель «вложенные множества» 14
3. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ 16
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 21
4.1. Архитектура системы ECoD 21
4.2. Проектирование редактора курсов 25
5. РЕАЛИЗАЦИЯ 31
6. ТЕСТИРОВАНИЕ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
ЛИТЕРАТУРА 52
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация вариантов использования 55
Актуальность
В настоящее время очевидна актуальность развития форм образования с использованием интернета и информационных технологий. Получение образования по такой форме позволяет учащемуся заниматься в удобное для себя время, в удобном месте, а также позволяет существенно снизить затраты на подготовку специалистов. При этом учащемуся необходимо иметь лишь компьютер, подключенный к сети интернет [3].
Этот вариант образования появился в России в 1990-е годы, а в 2003 стал юридически признанным. Но наибольшей активности его реализация достигла в последнее десятилетие. Из статистических данных [9] следует, что знания стареют каждые 3-5 лет, а профессиональные знания - каждые 2-3 года, в связи с чем необходимо их постоянное совершенствование. Дистанционное образование дает возможность массового непрерывного обучения.
При формировании единой информационной среды образования возможность передачи электронных учебных курсов и их частей с сохранением дидактической структуры образовательного контента от одного участника к другому приобретает особую важность [13]. Такой обмен сделает возможным для образовательных учреждений хранение и многократное использование не только различных курсов, но и их элементов. В связи с этим различными организациями были разработаны стандарты на структуру и представление элементов содержания электронных учебных курсов. Одним из таких стандартов является SCORM [15-18]. Стандарт SCORM определяет структуру пакета учебных материалов и интерфейс среды выполнения [2].
Однако, стандарты, определяющие принципы формирования дидактической структуры электронных учебных курсов, на сегодняшний день отсутствуют [6]. По этой причине перенос дидактических блоков из одного курса в другой затруднен. В связи с этим использование стандарта SCORM недостаточно для получения максимального эффекта при внедрении электронного образования.
По этой причине на кафедре системного программирования ЮУрГУ была разработана структурно-иерархическая дидактическая (СИД) модель электронного образования. Основой СИД модели является граф-план курса, представляющий собой ориентированное дерево, узлами которого являются образовательные модули. В настоящее время программную поддержку СИД модели обеспечивает система ECoD (Electronic Course Designer), прототипом ECoD является система UniCST, которая описана в работах [3, 4, 7]. Таким образом, реализация интерфейса для работы с иерархическими структурами тесно связана с предложенным подходом, а поиск и реализация эффективного алгоритма хранения иерархических структур в реляционных базах данных являются актуальными задачами.
Постановка задачи
Целью выпускной квалификационной работы является разработка компонента «Редактор курсов» для программной системы ECoD. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. изучить структурно-иерархическую дидактическую модель;
2. провести обзор моделей представления деревьев в реляционных СУБД;
3. провести обзор инструментов для визуализации деревьев;
4. спроектировать и реализовать систему;
5. провести тестирование системы и внедрить редактор в систему ECoD.
Структура и содержание работы
Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 58 страниц, объем списка литературы - 21 источник.
В первой главе описывается структурно -иерархическая дидактическая модель, которая используется рассматриваемой системой ECoD для хранения образовательного контента.
Вторая глава посвящена обзору различных моделей хранения деревьев в базах данных, в ней рассматриваются примеры деревьев и их представлений и производится их сравнение по различным критериям с целью подбора наиболее подходящей модели для хранения деревьев в рамках выполняемой работы.
В третьей главе рассматриваются различные библиотеки JavaScript для отображения древовидных структур на веб-страницах и производится их сравнение по различным критериям с целью подбора наиболее подходящей библиотеки для отображения деревьев в рамках выполняемой работы.
В четвертой главе представлена архитектура системы ECoD и использующейся ей базы данных, рассмотрены функциональные и нефункциональные требования к системе, приведена диаграмма вариантов использования системы, а также описана архитектура приложения и приведен макет пользовательского интерфейса .
В пятой главе детально описывается реализация приложения, разработанного на основе составленного списка требований.
В шестой главе приведены результаты тестирования разработанного приложения, подтверждающие корректность работы его основных функций.
В приложении А содержится спецификация вариантов использования разработанного редактора курсов.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была изучена структурно-иерархическая дидактическая модель электронного обучения. Далее был проведен обзор моделей представления деревьев в реляционных СУБД, а также обзор средств визуализации древовидных структур в рамках веб-приложения. После выбора наиболее подходящих для поставленной задачи модели представления и средства визуализации было выполнено проектирование редактора курсов для программной системы ECoD и его реализация. Редактор был протестирован и передан заказчику.
По результатам работы была написана статья «Редактор электронного учебного курса для структурно-иерархической дидактической модели» [6], принятая к публикации в журнале «Наука ЮУрГУ 2019», а также статья «Application of a Hierarchical Approach for Determining an Individual Study Trajectory» [12], принятая к публикации на международной научной конференции «FarEastCon - 2019».
В настоящий момент производится интеграция разработанного веб - приложения в систему ECoD. В будущем планируется продолжать разработку и улучшение веб-приложения, в частности реализовать поиск учебных модулей для сопоставления с узлами граф-плана, работу с образовательными компетенциями и др.
