Визуальное программирование в высшей школе

Рассматриваемая работа посвящена одному из современных методов программирования - визуальному. По этому методу разработан и апробирован специальный курс. Содержание данного специального курса, с помощью которого осуществляется подготовка студентов информационных специальностей к профессиональной деятельности определено современным уровнем развития программного обеспечения. Для обоснования содержания специального курса использовался метод экспертных групповых оценок. В качестве экспертов были задействованы квалифицированные специалисты по программному обеспечению, работающие на фирмах и преподаватели ВУЗов. Кроме того специальный курс был апробирован на студентах карагандинских ВУЗов. Он показал, что студенты, прослушавшие специальный курс, вполне грамотно и со знанием проектируют программы.

Современные потребности образовательных, производственных и коммерческих структур выдвинули программные обеспечения в ряд наиболее важных определяющих, и в рамках рассматриваемый задачи его роль и значимость переоценить невозможно.

Программное обеспечение может быть создано разными способами. Существует несколько различных типов процесса разработки, которые могут быть использованы в проекте: от "водопада" до объектно-ориентированного подхода. У каждого есть свои преимущества и недостатки. Здесь не указывается, какой именно процесс проектирования необходимо применять разработчикам в своей работе, а представляем лишь краткое описание процесса, связанного с визуальным моделированием.

Методики, используемые преподавателями и студентами, зависят, от комплекса различных факторов, как, например, профессионализм, уровень подготовки студента, техническая обеспеченность и многих других, и конечно же уровня информационной подготовленности.

Информационная подготовленность - это понимание не только пакета элементарных компьютерных программ, а осознание значимости и огромного потенциала процессов информатизации, осознание правовых, социальных, психологических и других аспектов функционирования и практического использования совокупности специальных программ, умения максимально эффективно применить имеющиеся возможности и найти новые пути в преодолении существующих проблем [1, c.92].

Разработка программного обеспечения - сложный процесс, и его поэтапное аккуратное выполнение не всегда возможно, система будет содержать дефекты проектирования, и некоторые требования будут потеряны, возможны и более серьезные последствия. Прошли годы, пока не научились планировать возвраты на пройденные этапы.

Таким образом пришли к интерактивной разработке. Это означает что необходимо повторить одни и те же этапы снова и снова. В объектноориентированном процессе нужно по многу раз небольшими шагами проходить этапы анализа, проектирования, разработки, тестирования системы.

Невозможно выявить все требования на ранних этапах проектирования. Необходимо учитывать появление новых требовании в процессе разработки, планируя проект в несколько операции. В рамках такой концепции проект можно рассматривать как последовательность небольших "водопадиков". Каждый из них достаточно велик, чтобы означать завершение какого-либо важного этапа проекта, но мал, чтобы минимизировать необходимость возврата назад.

Анализ показывает, что такой подход ведет к формированию всестороннее образованной личности и призвано формировать концептуальное мышление будущего специалиста, способного быстро адаптироваться в динамичной изменчивости современного общества.

Возвращаясь к визуальному программированию, с точки зрения вышесказанного, акцентируем свое внимание на нижеследующем: мы проходим четыре фазы (этапа) проекта: начальная фаза, уточнение, конструирование и ввод в действие.

Начальная фаза - начало проекта. Мы собираем информацию и разрабатываем базовые концепции. В конце этой фазы принимается решение продолжать или не продолжать проект.

В фазе уточнения детализируются варианты использования и принимаются архитектурные решения. Уточнение включает в себя некоторый анализ, проектирование, кодирование и планирование тестов.

В фазе конструирования разрабатывается основная часть кода.

Ввод в действие - это завершающая компоновка системы и установка ее у пользователей. Далее рассмотрим, что означает каждая из этих фаз в объектно-ориентированном проекте.

Теперь рассмотрим вышеуказанный материал в разрезе создания и апробирования спецкурса посвященного визуальному программированию. Содержание спецкурса, на основе которого изучаются этапы создания программных продуктов для сложных систем это системный анализ, который задает общие, верные для всей системы в целом ограничения требования. Необходимость системного анализа явно проявляется, когда формируется интерфейс программного обеспечения с другими элементами (аппаратурой, персоналом, базами данных).

Содержание данного спецкурса, с помощью которого осуществляется подготовка студентов информационных специальностей к профессиональной деятельности, определено современным уровнем развития программного обеспечения. Для обоснования содержания спецкурса использовался метод экспертных групповых оценок. В качестве экспертов были задействованы квалифицированные специалисты по программному обеспечению, работающие во внедренческих фирмах и преподаватели ВУЗов. Обработка результатов проводилась с помощью автоматизированной информационной системы анализа логической структуры учебного материала. Проведенное исследование позволило скорректировать и продолжить программу спецкурса, отвечающего требованиям, предъявляемым к современному специалисту в области программного обеспечения. В рамках спецкурса исследуется каждая из вышеперечисленных фаз (этапов). Итак, начальная фаза - это начало работы над проектом. Затем кто-то еще изучает идею, и менеджер спрашивает, сколько времени потребуется на ее реализацию, сколько это будет стоить, и насколько она выполнима. Начальная фаза и заключается в том, что бы найти ответы на эти вопросы. Мы исследуем свойства системы на высоком уровне и документируем их. Определяем действующих лиц и варианты использования, но не углубляемся в детали вариантов использования, ограничиваясь одним или двумя предложениями. Готовим так же оценки для высшего руководства. Итак, применяя Rose для поддержки нашего проекта, создаем действующих лиц и варианты использования. Начальная фаза завершается, когда данное исследование закончено и для работы над проектом выделены необходимые ресурсы [2, c.275].

Начальная форма проекта в основном последовательна и итеративна. В отличие от нее другие фазы повторяются несколько раз в процессе работы над проектом. Так как проект может быть начат только один раз, начальная фаза так же выполняется лишь однажды. Поэтому в начальной фазе должна быть решена еще одна задача - разработка плана итераций. Это план, описывающий, какие варианты использования, на каких итерациях должны быть реализованы. Если, например, в начальной фазе было выявлено 10 вариантов использования, можно создать следующий план:

Итерация 1 Варианты использования 1, 5, 6

Итерация 2 Варианты использования 7, 9 Итерация 3 Варианты использования 2, 4, 8 Итерация 4 Варианты использования 3, 10 План определяет, какие варианты использования надо реализовать в первую очередь. Построение плана требует рассмотрения зависимостей между вариантами использования. Если для того чтобы мог работать Вариант использования 5, необходима реализация Варианта использования 3, то описанный выше план неосуществим, поскольку Вариант использования 3 реализуется на четвертой итерации - значительно позже после использования Варианта использования 5 из первой итерации. Такой план нужно пересмотреть, что бы учесть все зависимости.

Некоторые задачи начальной фазы включают в себя определение Вариантов использования и действующих лиц. Rose можно применять для документирования этих вариантов использования и действующих лиц, а так же для создания диаграмм, показывающих связи между ними. Полученные диаграммы вариантов использования можно показать пользователям, что бы убедиться, что они дают достаточно полное представление о свойствах системы.

Опыт показывает, что использование и создание программного продукта с применением визуального программирования (начальной фазы) в значительной степени способствует формированию и развитию интеллектуального потенциала обучаемого, совершенствованию форм и содержания учебного процесса, внедрению инновационных процесса, внедрению инновационных методов в обучение и дают возможность разрешать на новом уровне имеющиеся проблемы.

В этом смысле следует понимать следующую фазу - фазу уточнения. В ней выполняется некоторое планирование, анализ и проектирование архитектуры. Следуя плану итерации, уточнение проводится для каждого варианта использования в текущей итерации. Уточнение включает в себя такие аспекты проекта, как кодирование прототипов, разработка тестов и принятие решения по проекту.

Основная задача фазы уточнения - детализация вариантов использования. Предъявляемые к вариантам использования требования низкого уровня предусматривает описание потока обработки данных внутри них, выявление действующих лиц, разработку диаграмм Взаимодействия для графического отображения потока обработки данных, а также определение всех переходов состояний, которые могут иметь место в рамках вариант использования. Из требований, определенных в форме детализированных вариантов использования, составляется документ под названием "Спецификация требований к программному обеспечению".

В фазе уточнения выполняются и такие задачи, как уточнение предварительных оценок, изучение модели вариантов использования с точки зрения качества проектируемой системы, анализ рисков. Можно уточнить модель вариантов использования, а также разработать диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы для графического представление потока обработки данных. Кроме того, в этой фазе проектируется диаграммы классов, описывающие объекты, которые необходимо создать. Фаза уточнения завершается, когда варианты использования полностью детализированы и одобрены пользователями, прототипы завершены настолько, чтобы уменьшить риски, разработаны диаграммы классов. Иными словами, эта фаза пройдена, когда система спроектирована, рассмотрена и готова для передачи разработчикам [3, c.341].

Для подтверждения эффективности фазы уточнения был проведен педагогический эксперимент по разработанной методике. Имеющейся количество учебных групп позволило осуществить опытно-экспериментальную работу на базе Карагандинского экономического университета. Объем выборки (количество студентов информационных специальностей контрольный и экспериментальной групп) обеспечивающей репрезентативность данных был определен в 276 человек (138 - в экспериментальной группе и 138 в контрольной), проходивших обучение в КЭУ с 2012 по 2013 годы.

Анализ данных формирующего эксперимента показывает, что в результате внедрения в учебный процесс информационных специальностей экспериментальных групп фазы уточнения разница между средними значениями групп составляет 0,5 балла, то есть уровень формирования к профессиональной деятельности в экспериментальной группе по сравнению с контрольный возрос на 11,1%

Следующая фаза визуального программирования - конструирование.

Конструирование - процесс разработки и тестирования программного обеспечения. Как и в случае уточнения, эта фаза выполняется для каждого набора вариантов использования на каждой итерации. Задачи конструирования включают в себя определение всех оставшихся требований, разработку и тестирование программного обеспечения (ПО). Так как ПО полностью проектируется в фазе уточнения, конструирование не предполагает большого количества решений по проекту, что позволяет команде работать параллельно. Это означает, что разные группы программистов могут одновременно работать над различными объектами ПО, зная, что по завершении фазы система "сойдется". В фазе уточнения мы проектируем объекты системы и их взаимодействие. Конструирование только запускает проект в действие, а новых решений по нему, способных изменить это взаимодействие, не принимается.

Конструирование можно считать завершенным, когда программное обеспечение готово и протестировано. Важно убедиться в адекватности модели и программного обеспечения. Модель будет чрезвычайно полезна в процессе сопровождения ПО.

Фаза ввода в действие наступает, когда готовый программный продукт передают пользователям. Задачи в этой фазе предполагают завершение работы над финальной версией продукта, завершение приемочного тестирования, завершение составления документации и подготовку к обучению пользователей. Чтобы отразить последние внесенные изменения, следует обновить спецификацию требований к программному обеспечению, диаграммы вариантов использования, классов, компонентов и размещения. Важно, чтобы ваши модели были синхронизированы с готовым продуктом, поскольку они будут использоваться при его сопровождении. Кроме того, модели будут неоценимы при внесении усовершенствований в созданную систему уже через несколько месяцев после завершения проекта.

Безусловно, внедрение новейших информационных технологий во все сферы деятельности современного вуза обеспечивает качественное улучшение форм и содержания обучения, создает возможность формирования у будущих специалистов не только навыков работы с вычислительной техникой, поиска и корректной обработки информации при решении профессиональных задач, а главное - способствует формированию современного, умеющего адаптироваться в изменчивом и динамично меняющемся пространстве информационнограмотного и культурного профессионала [4].

 

Список литературы:

  1. Шаяхметова Б.К., Омаров Т.Е. О предполагаемых подходах к совершенствованию содержания образования специалистов по информационным системам. // Вестн. Караганд. Унта Сер. Педагогика, 2006-№1 (41) - с. 92-95
  2. Егоров В., Омаров Т., Шаяхметова Б. Использование понятий системного анализа в процессе преподавания программирования. - Калининград: Изд. КГТУ, 2006 - с. 275-279
  3. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose/ пер. с англ. И. Афанасьева; под ред. А. Вендрова - М.: Лори, 2001 - 580 с.
  4. ГОСТ - 19. Единая система программной документации. УДК 651.7/.78:681.3.06:002:006.354. Группа Т55 СССР.
Год: 2014
Город: Караганда
Категория: Экономика