Аттестационная работа (ВАР/ВКР) на тему Разработка информационно-образовательного ресурса по дисциплине «Основы теории кодирования и защиты информации».

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА 7
1.1 Анализ предметной области 7
1.1.1 Общие требования к разработке ИОР 9
1.1.2 Характеристики современных интерфейсов и требования к созданию интерфейса 12
1.2 Классификация информационно-образовательных ресурсов 17
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОДИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ» 21
2.1 Функциональный анализ процесса обучения по дисциплине «Основы теории кодирования и защиты информации» 21
2.2 Структура информационно-образовательного ресурса 27
3 РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОДИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ» 31
3.1 Анализ средств разработки информационно-образовательных ресурсов 31
3.2 Разработка интерфейса информационно-образовательного ресурса 38
3.3 Разработка информационно-образовательного ресурса 44
3.3.1 Реализации БД системы. Характеристика и описание структуры БД 44
3.3.2 Программное обеспечение задачи 48
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА 58
4.1 Расчет надежности информационно-образовательного ресурса 58
4.2 Рекомендации по использованию информационно-образовательного ресурса 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
ЛИТЕРАТУРА 74
ПРИЛОЖЕНИЯ 78
Приложение А. Листинг кода (фрагменты) 78
Приложение Б. Модульная архитектура программного приложения 88
Приложение В. Классификация ИОР 89

Введение:

В настоящее время бурного развития компьютерных технологий все более актуальной задачей является разработка и использование в учебном процессе электронных обучающих систем, разрабатываемых с применением гипертекстовых и мультимедийных технологий.
Среди ЭУП встречаются как достаточно простые примеры, с точки зрения функционала и реализации, так и сложные программные комплексы или информационно-образовательные ресурсы (ИОР). ИОР обычно включают в себя различные виды и формы работы, материалы в ИОР представленные в различных формах и форматах, комплексы могут иметь дополнительный функционал анализа результатов, статистики, ведение документооборота учебного процесса.
ИОР и их интеграция в учебный процесс особенно актуальны в ситуациях отсутствия или ограниченной возможности контакта преподавателя (учителя) и студента (ученика.) Электронные информационно — образовательные ресурсы могут использоваться не только для очной, заочной и самостоятельной форм обучения, но и найти широкое применение в дистанционной форме обучения.
Объектом исследования являются электронные информационно-образовательные ресурсы, справочники и дидактические материалы, особенности их реализации и внедрения в учебный процесс.
Предметом исследования является применение программных технологий и реализация тематических программных продуктов с использованием среды программирования VisualStudio и языка программирования C#.
Цель выполнения ВКР заключается в проведении исследований, подбора материала и создании информационной базы для разработки ИОР по дисциплине «Основы теории кодирования и защиты информации».
Актуальность проведения исследований по созданию данного программного обеспечения обусловлена необходимостью создания современных мультимедийных электронных пособий с целью усовершенствования учебного процесса для различных форм обучения и более эффективного использования библиотечного фонда и Интернета в учебных заведениях. Комплексное применение современных технологий должно способствовать упрощению восприятия материала и улучшению конечного результата.
Рассмотрению вопросов связанных с использованием электронных материалов и пособий посвящено множество исследований. Так, например, Кузюк И.Г., Туч В.В. [2] оценивают место электронных средств и пособий в современном учебном процессе, исследуют роль ЭУП (электронные учебные пособия) в рамках фундаментальных принципов построения обучающего процесса. Панкратова О.П. в своей статье[3] рассматривает вопрос применения ЭУП с практической точки зрения – предлагает различные подходы и использование ЭУП в разных формах и видах обучения. Стыцина М.А.[6] рассматривает дидактические основы использования электронного обучения, Т.С. Теньковская в своей публикации [9] рассматривает возможности и перспективы использования электронных образовательных ресурсов в дистанционном обучении. Перечень исследований в этом направлении очень большой, но уже приведенные работы говорят о широте и актуальности вопроса. Актуальность определяется также и технической составляющей – технологии постоянно меняются, предоставляя педагогу все более широкие возможности. Если 10-15 лет назад большая часть пособий реализовывалась в виде презентаций, то сегодня актуальными становятся интернет публикации, мобильные приложения, системы совместного распределённого доступа, облачные технологии. Развитие технологий стимулирует поиск новых подходов и максимально широкое, с целью повышения эффективности, их использование в учебном процессе.
Задача выпускной квалификационной работы создать программный комплекс для обеспечения образовательного процесса, в частности, при изучении предмета «Основы теории кодирования и защиты информации», входящего в цикл специальных дисциплин при подготовке программистов и инженеров-разработчиков.
В ходе исследования необходимо провести анализ существующих электронных и мультимедийных разработок, используемых в образовательной деятельности и возможности применения информационных технологий. Развитие глобальной компьютерной сети определяет перспективность и необходимость удаленного обучения студентов с помощью интерактивных электронных образовательных ресурсов, как устанавливаемых на серверах, подключенных к локальной компьютерной сети или сети Интернет, так и локальных настольных приложений. Более широкое распространение таких информационных технологий в образовании позволяет не только повысить интенсивность и эффективность процесса обучения, но и существенно расширить аудиторию потенциальных слушателей ведущих учебных заведений страны, воспрепятствовать трудоемкости процесса и неотрывности процесса обучения.
ИОР является одной из новых информационных технологий, которые используют в учебном процессе. Поэтому исследование и разработка ИОР позволит усовершенствовать качество обучения студентов по наиболее популярным тематикам из многих учебных дисциплин, которые изучаются студентами на протяжении всего учебного процесса. Хотя ИОР разрабатывается по конкретной заданной дисциплине, наработки и программные решения должны предполагать определенный уровень универсальности и масштабируемости. Последнее позволит с минимальными изменениями адаптировать программный комплекс под другие предметы или дисциплины.

Заключение:

Информационные технологии все больше проникают во все сферы человеческой деятельности, естественно и сектор образования требует внедрения современных технологий. При этом образование (особенно ВУЗы и профессиональное специализированное образование) требует первоочередного внимания. Логика достаточно проста – если специалисты в процессе обучения не ознакомлены с современными технологиями и не имеют навыков по работе с ИТ, то каким образом они могут интегрироваться в прикладные сферы, работа в которых, на текущий момент, в большей степени опирается на использование ИТ. Ускорение научно — технического прогресса, основанное на внедрении в производство гибких автоматизированных систем, микропроцессорных средств и устройств программного управления, роботов и обрабатывающих центров, поставило перед современной педагогической наукой важную задачу воспитать и подготовить подрастающее поколение, способное активно включиться в качественно новый этап развития современного общества, связанный с информатизацией. Отдельным вопросом является повышение качества образования за счет использования инновационных методик основанных на программных продуктах и информационных технологиях.
Большинство специальностей и направлений требует постоянного совершенствования, владение актуальными теоретическими знаниями и наличие навыков работы с использованием современных технологий в отрасли. Процесс проверки подобных знаний и компетенций частично может быть автоматизирован за счет использования информационной системы тестирования.
Аттестационная работа исследует вопрос именно в направлении автоматизации контроля и оценки знаний за счет внедрения системы автоматизации процесса тестирования, как составной части единого информационного пространства образовательного учреждения.
В качестве практического примера в программе реализуется информационно – образовательный ресурс. Подбор и ориентация материала работы имеют четкую направленность на дисциплину «Основы теории кодирования и защиты информации». Но программный комплекс проектировался с учетом возможности масштабирования и адаптации под другие дисциплины и курсы. Содержательное наполнение курса может быть изменено через интерфейс администратора и программное обеспечение (разработанное в качестве практической части) легко может быть адаптировано под любой другой курс.
Работа включает 4 раздела основной части.
В первом, аналитическом, разделе рассматривается предметная область. Исследуются вопросы электронных учебных комплексов и ИТ технологии в процессе обучения. Исходя из выбора практической направленности работы как подсистема тестирования – рассмотрены основные особенности тестирования как формы контроля уровня знаний. По итогам исследований поставлены требования к разработке, сформирована постановка задачи.
Второй раздел рассматривает функциональную модель образовательного процесса с использованием ИОР, разрабатываемого в работе.
Третий раздел посвящен непосредственно программной реализации. Здесь описаны все этапы проектирования и разработки приложения. Рассматриваются основные этапы проектирования: проектирование и реализация базы данных, проектирование интерфейса, общая структура программы, реализация отдельных моментов программы. В последнем пункте приводится короткая инструкция пользователя, основные моменты использования программы проиллюстрированы экранными копиями пользовательских форм. Также в разделе проводится выбор инструментов и технологий, также приводятся характеристики выбранного инструментария и технологий.
Четвертый раздел рассматривает расчет и оценку надежности реализованного программного комплекса. Во второй части 4-го раздела приводится детальная инструкция пользователя и предназначение форм приложения.
Содержание работы соответствует теме и поставленным задачам.
Практическая значимость аттестационной работы заключается в возможности применения разработанной программы в реальных условиях образовательного процесса: ознакомление с теоретическими материалами, контроль усвоения знаний посредством тестирования студентов. Практическая составляющая работы программное приложение является полностью функциональным и может быть адаптировано под различные курсы и учебные дисциплины. Реализация имеет ряд недостатков и для внедрения должна пройти этап доработки и корректировок, но даже в текущем виде система может применяться в реальных условиях реализации учебной деятельности.
Применение разработанного приложения существенно сократит время преподавателя не только на этапе проведения тестов, и на этапе оценки и анализа результатов. Вся информация о результатах тестирования сохраняется в базе

Фрагмент текста работы:

1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА
1.1 Анализ предметной области
Информационно-образовательный ресурс (ИОР) – это универсальное методическое пособие, которое содержит широкий круг вопросов различных учебных дисциплин, изложенных в сжатой форме и предназначенных для использования в обучении[10].
Анализ литературных источников показал, что большинство первых электронных учебных изданий представляли собой электронные копии печатных изданий и в основном не учитывали компьютерных возможностей подачи материала[5]. Однако в последнее время значительное внимание уделяется разработке именно комплексных решений, работу над которыми можно рассматривать, как попытку сделать серьезный шаг к решению проблемы создания ИОР нового поколения.
Для того, что бы электронный образовательный ресурс наилучшим образом отвечал предъявляемым требованиям, необходимо, чтобы ИОР соединял в себе функции учебника и учителя, справочно-информационного пособия и консультанта, тренажера и контролирующего знания программы. Для решения этой проблемы предложено использовать системный подход к созданию ИОР. Системный подход рассматривает объект как систему, состоящую из множества взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность и обладающих системными свойствами.
Системный подход позволяет не ориентировать учебное пособие на конкретную группу пользователей, а создавать его таким образом, что им может воспользоваться практически любой. В зависимости от потребностей и уже имеющихся знаний, пользователь сам выбирает материал для изучения, его объем, технологию обучения[4].
Создание различных моделей представления знаний, что в одном случае представляют объекты, характерные для логического мышления, а в другом – образы-картины, с которыми оперирует образное мышление, дает возможность оптимизировать процесс обучения. Наличие системы тестов на начальном этапе работы с учебным пособием позволяет идентифицировать личностные качества обучаемого, а затем осуществить настройку на него и рекомендовать соответствующую методику обучения.
Контроль знаний после изучения каждого раздела может осуществляться различными способами (с помощью тестов контрольных вопросов и т.п.).
В зависимости от того, насколько пользователь усвоил материал, можно при необходимости повторить изученный раздел, или откорректировать, изменить методику обучения. При низких результатах возможно выяснение мнения самого пользователя о причинах плохого усвоения материала.
Применение системного подхода при создании ИОР позволяет расширить область применения ИОР и круг потенциальных пользователей. За счет включения в пособие блока новых разработок, квазиполнотекстовой и проблемно-ориентированной базы данных, его можно использовать более длительное время и востребованность его будет выше[4].
Использование мультимедиа, аудио- и видео-компонентов повышает наглядность представления материала, а также дает возможность использовать его людям, имеющим различные патологии (нарушения слуха, зрения и т.п.). За счет этого возможно резкое увеличение количества пользователей и эффективности использования ИОР. Включение перечисленных компонентов в электронное пособие позволяет перейти от познавательной модели образования к прагматической, в которой обучаемый, становится активным объектом образования.
В конкретной разработке (учитывая тематику и рассматриваемую дисциплину), возможно, применения мультимедия-материалам (виде, аудио) не уместно. Но в других дисциплинах особенно общеобразовательного цикла использование таких материалов существенно повышает уровень наглядности и интерес к материалу.
Таким образом, использование системного подхода в разработке ИОР позволяет сделать серьезный шаг на пути перехода от познавательной к прагматической модели образования и способствует решению проблем создания образовательных ресурсов нового поколения. Активное использование ИОР в образовательном процессе дает возможность увеличить количество пользователей, повысить наглядность представления материала, свести к минимуму затраты на поиск и подбор литературы, осуществлять автоматизированный контроль полученных знаний и др.
1.1.1 Общие требования к разработке ИОР

Электронные информационно-образовательные ресурсы должны удовлетворять требованиям корректного и однозначного использования и условных обозначений.
Учебные материалы в электронной форме должны, по возможности, создаваться в той программной среде, слушатель овладел в соответствующих разделах курса информатики, предшествующего данной дисциплине. При использовании материалов программных продуктов их освоение не должно создавать дополнительную нагрузку для слушателя и отвлекать его от содержания дисциплины[2].
Учебные материалы в электронной форме с использованием гиперсреды должны удовлетворять требования простоты ориентации слушателей при передвижении ссылками. В предисловии к учебным материалам необходимо объяснить условные обозначения, применяемые для ссылок, а также дать советы по рациональным приемам навигации с использованием гиперссылок[2].