Разработка информационной системы

• Введение

      В настоящее время во многих образовательных  учреждениях активно развернулся  процесс информатизации учебно-воспитательного  процесса. Очень актуальным становится использование школами различных  информационных систем. В образовательный  процесс любого учебного заведения активно внедряются новые формы обучения, связанные с информационными технологиями. Школы оборудуются компьютерной техникой и периферийными устройствами. Компьютер необходим для воспроизведения обучающих систем, использования учебных видео и аудиозаписей, электронных учебников и словарей, для участия в сетевых сообществах по различным темам и направлениям, для внедрения электронных образовательных ресурсов в учебный процесс, проведения тестирования и решения прочих образовательных задач. Идёт массовое подключение к Интернету и наполнение фондов библиотек и медиа центров цифровыми образовательными ресурсами разных компаний-производителей.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 1. Постановка цели  и задач разработки                         информационной системы

      Разрабатываемая информационная система общеобразовательного учебного заведения должна предоставлять данные  об учителях, учениках, классах, предметах, кабинетах, в которых ведутся уроки, а также должна иметь функцию составления расписания и ведения журнал об успеваемости учеников.

      Расписание  должно содержать информацию о дне  недели, времени проведения занятий, классах, в которых проходят уроки, предметах, которые проводятся учителем в определенное время и классах. Необходимо предусмотреть, чтобы в  одно и то же время преподаватель вел только один урок, и чтобы класс для проведения урока не был «занят».

      Электронный журнал кроме стандартной информации о предмете, учителе и учениках с соответствующими оценками на уроке  должен содержать дополнительную информацию о полученной оценке. Например, за какой вид ответа она была поставлена (устный теоретический ответ, решение задачи у доски, решение задачи самостоятельно в тетради на уроке, за плохое поведение или неготовность к уроку). Иными словами, данная информация позволит получить более подробную картинку успеваемости ученика не только для него самого, но и для учителя и его родителей.

      Для реализации этих функций необходимо разработать базу данных, которая должна состоять из таблиц, содержащих всю необходимую информацию. В системе должна быть предусмотрена возможность добавления, редактирования и удаления записей из таблиц, а также поиск необходимой информации.

      Необходимо  описать предметную область с  помощью CASE-средств, которая будет представлена в ER-диаграмме. Провести моделирование и анализ входной и выходной информации. Разработать структуру БД и базовых таблиц. А также разработать средства защиты данных и программы от постороннего вмешательства.

• 2. Обзор существующих  аналогов информационных  систем
 


      В настоящее время существует довольно много информационных систем для учебных заведений.

      Ярким примером информационной системы учебного заведения является: «1С: Управление школой», который предоставляет  следующие возможности:

• систематизация данных о сотрудниках и учащихся;
• оперативный сбор, учет и анализ результатов учебной деятельности учащихся;
• автоматизация вопросов планирования и организации учебного процесса;
• управление административно-финансовой и хозяйственной деятельностью;
• автоматизация библиотечной деятельности;
• организация учета питания.

      Следующий аналог – «Управление школой - ООО  «Хронобус».  
Программа предоставляет широкие возможности для:

• создания базовой информации, включая информацию общего доступа и периодизированных компонент;
• автоматизации кадровой работы;
• систематизации данных об учащихся;
• администрирования учебно-воспитательного процесса;
• поддержки содержания образования;
• автоматизации финансовой и хозяйственной деятельности образовательного учреждения.

      Информационная  система управления учебным заведением РГУПС  предназначена для:

• создания единой информационной среды для вуза, филиалов, техникумов;
• реализации миссии учебного заведения по качественной подготовке высококвалифицированных специалистов отрасли в современных условиях;
• информационного обеспечение основного и вспомогательных бизнес-процессов учебных заведений;
• автоматизации документооборота.

     Следующая система-аналог – Net-school. Это комплексная информационная система позволяет эффективно решать административные задачи, и вести мониторинг текущего учебного процесса, и наладить оперативное общение между всеми участниками этого процесса. 
Сотрудникам школы NetSchool позволяет перевести в электронный вид множество бумажных отчётов, экономя время на их составление, делая их наглядными и доступными для анализа. NetSchool помогает информировать родителей об успеваемости их детей путем SMS-сообщений.

      Система электронных журналов Баллов.нет  – удобный, мощный, полностью бесплатный инструмент для создания единого информационно-образовательного пространства учебного заведения и взаимодействия образовательного учреждения с родителями учащихся (родители могут контролировать успеваемость ребенка и выполнение им домашних заданий, узнать вовремя о родительском собрании, получать все замечания учителя). Плата берется только с тех родителей, которые подписаны на смс рассылку. Предусматривается также публикация расписания для каждого класса, возможность задавать собственное названия класса, публикация информации о школе, ведение электронного дневника учащегося, контроль учебного процесса, смс-дневник.

      Разрабатываемая информационная система отличается от рассмотренных в первую очередь  тем, что является бесплатной. Более  того, эта система предоставляет  возможность составления расписания с возможностью проверки уникальности и непротиворечивости каждой записи. Электронный журнал, составленный в данной системе, также обладает рядом особенностей: возможность хранения наиболее развернутой информации об оценке ученика (поведение на уроке или вид ответа).

     Так как основным назначением информационной системы общеобразовательного учебного заведения является автоматизация деятельности школы, можно отнести разрабатываемую информационную систему к автоматизированным системам управления.

      Автоматизированная  система управления (АСУ) – комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая, подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

      Образование относится к социально-культурной сфере, что накладывает особую специфику на процессы автоматизации. В отличие от производственной сферы, результаты нематериальной деятельности здесь не так очевидны: производимый продукт практически с трудом поддается количественному измерению, критерии эффективности образовательной деятельности не имеют четкого и однозначно понимаемого определения.

     При проектировании автоматизированной программной  системы общеобразовательного учебного заведения можно выделить следующие  задачи:

• анализ операций в учебном заведении и выбор основных из них, которые следует, а главное, возможно автоматизировать;
• разработка и автоматизация методики составления расписания;
• реализация электронного журнала с возможностью просмотра дополнительной информации о каждой оценке ученика.

      

• 3. Выбор системы управления базой данных
 


     Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических  средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз  данных. Основные функции СУБД:

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержка языков баз данных (язык определения данных, язык манипулирования данными).

     Программное обеспечение разработано под  операционную систему Windows,  поскольку  это одна из наиболее распространенных и наиболее удобных в использовании  на данный момент операционных систему. Комплекс программ включает разработку баз данных. Наиболее распространенными среди программных сред,  поддерживающих разработку баз данных, являются Visual Basic,  Microsoft Access, Delphi и C++ Builder с поддержкой различных форматов баз данных, таких как Dbase/FoxPro, Paradox, InterBase.

     Среда разработки Visual Basic будет исключена  из рассмотрения, в связи с тем, что данный язык является достаточно медленным, поскольку является интерпретируемым, то есть программы компилируются  в p-код, который затем исполняется  виртуальной p-машиной.

     Среды разработки программного обеспечения Delphi и C++ Builder обладают практически одинаковыми  характеристиками, однако наиболее удобной  для создания системы, использующей базы данных, является Delphi, поскольку C++ Builder предполагает написание достаточно трудно читаемого программного кода, что может в значительной степени усложнить работу программиста.

     Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую  производительность, необходимую для  построения приложений в архитектуре  «клиент-сервер». Этот компилятор в настоящее время является самым быстрым в мире. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си (как это часто требуется в других языках, например Visual Basic) или ручного написания кода.

     В процессе построения приложения разработчик  выбирает из палитры компонентов  готовые компоненты и еще до компиляции видит результаты своей работы. После  подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде. В этом смысле проектирование в Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции получается код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем то же самое, сделанное при помощи интерпретатора.

     Объектно-ориентированная  модель программных компонент позволяет  разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует.

     Среда Delphi включает в себя полный набор  визуальных инструментов для скоростной разработки приложений (RAD - rapid application development), поддерживающей разработку пользовательского интерфейса и подключение к корпоративным базам данных. VCL - библиотека визуальных компонент, включает в себя стандартные объекты построения пользовательского интерфейса, объекты управления данными, графические объекты, объекты мультимедиа, диалоги и объекты управления файлами, управление DDE и OLE.

     Объекты БД в Delphi основаны на SQL и включают в  себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения. Разработчик в среде Delphi, проектирующий информационную систему для локальной машины может использовать для хранения информации файлы формата .dbf (dBase или Clipper) или .db (Paradox). В случае использования локального InterBase for Windows (встроенный локальный SQL-сервер) приложение будет способно работать и в составе большой системы с архитектурой клиент-сервер.

     Проектируемая информационная система общеобразовательного учебного заведения должна быть доступна широкому кругу людей, чтобы любой пользователь мог получить информацию о расписании, об успеваемости или какие-то данные информационного характера об учебном заведении дистанционно. Следовательно, удобнее представить такую информационную систему в виде интернет-ресурса.

     Для разработки интернет-ресурса можно  использовать HTML (HyperText Markup Language), потому что этот язык разметки гипертекста представляет собой довольно простой набор команд, описывающих структуру документа. Он позволяет выделить в документе отдельные логические части: заголовки, абзацы, таблицы, списки-перечисления и т.д., но не задает конкретные атрибуты форматирования. Конкретный вид форматирования определяет сам браузер при чтении документа.

     Интернет-ресурс должен содержать динамические Web-приложения, потому что динамический HTML обеспечивает возможность взаимодействия HTML – документов с пользователем и полного их изменения на клиентском компьютере. Динамический HTML (DHTML) построен на объектной модели, которая расширяет традиционный статический HTML – документ.

     Реализация  DHTML основывается на трех основных компонентах, придавая простому документу HTML качественно новую возможность изменения своего содержимого без перезагрузки WEB – страницы. Этими компонентами являются:

1. непосредственно сам HTML;
2. каскадные таблицы стилей (Cascade Style Sheets — CSS);
3. язык сценариев (JavaScript и VBScript).

     Каскадные таблицы стилей (Cascade Style Sheets – CSS) представляют собой простую технологию определения  и присоединения стилей к документам HTML. Это все то, что определяет внешний вид документа HTML при его отображении в окне браузера: шрифты и цвета заголовков разных уровней, фон документов, стили отображения рисунков и т. д. CSS представляет собой отдельный код, который позволяет расширять возможности HTML, позволяя переопределять уже существующий HTML-теги.

     Существует  два основных языка написания  сценариев для Web: JavaScript и VBScript. JavaScript – язык, основанный на объектах, который может интерпретироваться  средствами браузера. Язык программирования JavaScript разработан фирмой Netscape для создания интерактивных HTML-документов. Он предоставляет наибольшие возможности и поддерживается многими браузерами, именно поэтому он будет использоваться в данном курсовом проекте.

     Для динамического обновления информации используется CGI (Common Gateway Interface) – часть web-сервера, которая может взаимодействовать с другими программами, выполняющимися на этом же web-узле, и в этом смысле является шлюзом для передачи данных, полученных от клиента, программам обработки (таким, как СУБД, электронные таблицы и т. д.).

     Одним из языков разработки CGI-приложений является PHP. РНР — это быстро развивающееся средство программирования, работающее на очень многих серверах в Интернете. PHP – это скрипт-язык, который непосредственно встраивается в HTML-код и выполняется сервером. Благодаря языку PHP появляется возможность легко создавать динамические сайты.

     Что касается, например, популярного языка  программирования Perl, то это – очень  хороший, мощный язык, но слишком велики системные издержки во время вызова программы на каждый запрос страницы, особенно в Windows. Поэтому наиболее удачным будет использование PHP.

     Для того чтобы изменять информацию на сайте или добавлять новую, необходимо использовать СУБД. Для решения этой задачи можно использовать СУБД типа Access, InterBase или FireBird. Наиболее удачным решением является FireBird, так как обладает всеми необходимыми инструментами, к тому же является бесплатным программным продуктом.

     При выборе средств размещения сайта  следует определиться, что платформой будет служить ОС Windows. Данная ОС является наиболее распространенной, к тому же в целом, она является стабильной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


      

• 4. Разработка структуры базовых таблиц и                              общая структуры базы данных
 


      Для реализации всех вышеописанных функций  информационной системы необходимо хранить следующие виды информации:

• информация об учителях;
• информация об учениках и их оценках;
• информация о предметах;
• информация об аудиториях;
• информация о расписании занятий и звонков.

Эта информация будет храниться в  соответствующих таблицах: 


Таблица 1 – Структура таблицы «Кабинеты»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
CABINET_ID	Номер кабинета	INTEGER	Первичный ключ
CABINET_NUMBER	Номер кабинета	INTEGER
CABINET_NAME	Описание кабинета	VARCHAR(50)

 


Таблица 2 – Структура таблицы «Классы»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
CLASSES_ID	Номер класса	INTEGER	Первичный ключ
CLASSES_NAME	Название класса	VARCHAR(50)
CLASSES_TEACHER	Классный  руководитель	INTEGER	Внешний ключ

 


Таблица 3 – Структура таблицы «Журнал  оценок»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
JOURNAL_ID	Номер записи	INTEGER	Первичный ключ
JOURNAL _MISTAKE	Оценка	INTEGER
JOURNAL _DATE	Дата оценки	DATE
JOURNAL_DESVRIPTION	Описание оценки	VARCHAR(1000)
PUPILS_ID	Ученик	INTEGER	Внешний ключ
TEACHERS_ID	Учитель	INTEGER	Внешний ключ
PREDMET_ID	Предмет	INTEGER	Внешний ключ

 


Таблица 4 – Структура таблицы «Предметы»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
PREDMET_ID	Номер предмета	INTEGER	Первичный ключ
PREDMET_ NAME_FULL	Полное название	VARCHAR(55)
PREDMET_ NAME_SHORT	Краткое название	VARCHAR(15)

 


      Таблица 5 – Структура таблицы «Ученики»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
PUPILS_ID	Номер ученика	INTEGER	Первичный ключ
PUPILS _NAME	Имя	VARCHAR(25)
PUPILS _SURNAME	Фамилия	VARCHAR(25)
PUPILS_OTCH	Отчество	VARCHAR(25)
PUPILS_ADDRESS	Адрес	VARCHAR(55)
PUPILS_PHONE	Телефон	VARCHAR(7)
PUPILS_BIRTHDAY	Дата рождения	DATE
PUPILS_CLASS	Класс	INTEGER	Внешний ключ

 


      Таблица 6 – Структура таблицы «Учителя»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
TEACHERS_ID	Номер учителя	INTEGER	Первичный ключ
TEACHERS_SURNAME	Фамилия	VARCHAR(55)
TEACHERS_NAME	Имя	VARCHAR(25)
TEACHERS_OTCH	Отчество	VARCHAR(35)
TEACHERS_ADDRESS	Адрес	VARCHAR(55)
TEACHERS_PHONE	Телефон	VARCHAR(7)
TEACHERS_POSITION	Должность	INTEGER	Внешний ключ

 


      Таблица 7 – Структура таблицы «Должности учителей»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
TEACHER_ POSITION_ID	Номер должности	INTEGER	Первичный ключ
TEACHER_ POSITION_NAME	Название должности	VARCHAR(55)

 


      Таблица 8 – Структура таблицы «Расписание»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
RASPISANIE_ID	Номер записи	INTEGER	Первичный ключ
RASPISANIE_ DAY_WEEK	День недели	INTEGER
RASPISANIE _CABINET	Кабинет	INTEGER	Внешний ключ
RASPISANIE_NUMBER	Номер урока	INTEGER	Внешний ключ
RASPISANIE_CLASS	Класс	INTEGER	Внешний ключ
RASPISANIE_PREDMET	Предмет	INTEGER	Внешний ключ
RASPISANIE_TEACHER	Учитель	INTEGER	Внешний ключ

 


      Таблица 9 – Структура таблицы «Расписание  звонков»

Название  поля	Описание	Тип поля	Ключ
RASP_CALL_ID	Номер записи	INTEGER	Первичный ключ
RASP_CALL_NUMBER	Номер урока	INTEGER
RASP_CALL _BEGIN	Начало урока	TIME
RASP_CALL _END	Конец урока	TIME

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


      Заключение 


     Создание  и совершенствование компьютеров  привело и продолжает приводить к созданию новых технологий в различных сферах научной и практической деятельности. Одной из таких сфер стало образование – процесс передачи систематизированных знаний, навыков и умений от одного поколения к другому. Будучи само по себе мощной информационной сферой и обладая опытом использования различных классических (не компьютерных) информационных систем, образование быстро откликнулось на возможности современной техники.

     Современная школа также использует новые  достижения. В большинстве школ имеются или создаются сайты, которые, с одной стороны выполняют представительские и рекламные функции для школы, но, с другой стороны, в большей степени освещают хозяйственную и нормативную стороны образовательного процесса.

     В то же время, современные технологии обучения требуют использования Интернет и Интернет технологий, например, создание образовательных ресурсов, доступ к которым возможен из компьютерных сетей.

     Целью настоящей работы является разработка информационной системы общеобразовательного учебного заведения, т.е. разработка приложения, направленного на организацию взаимосвязи в учебном процессе преподавателей, учащихся и их родителей с использованием компьютерных средств и сети Интернет. 
 
 
 
 
 


     Список  используемой литературы 


     1. Якушина Е.А. Информационные системы для школы. http://www.openclass.ru/io/22/yakushina

     2. Автоматизированные системы управления. http://www.acs-ltd.ru

     3. Системы программ 1С:Образование. http://edu.1c.ru

     4. Управление школой – ООО «Хронобус». http://www.chronobus.ru

     5. Автоматизированная система управления  учебным заведением (АСУ УЗ).  http://ui.rgups.ru/pages.php?id=39

     6. NetSchool - электронный журнал, дневник,  управление школой, мониторинг качества  обученности, тестирование, учебные  курсы, дистанционное обучение. http://www.net-school.ru

     7. Бесплатная система электронных  школьных дневников. http://www.ballov.net

     8. Фараонов В.В. Программирование  баз данных в Delphi 7. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2003. – 459 с.: ил.