скласти орієнтовний план роботи, тобто, перелік основних питань, які будуть висвітлені надалі в дослідженні. Окрім того, складання плану допомагає з’ясувати, з яких питань необхідне ознайомлення з додатковою літературою, які експериментальні установки потрібно вивчити.
Бажано на цьому етапі встановити й календарні строки виконання роботи.
Наступний етап – підготовка до проведення досліджень, ознайомлення з літературними джерелами, вивчення відповідних теорій алгоритмів і мови програмування. Зазначені етапи проводять спільно з науковим керівником, це своєрідна спільна творча праця двох дослідників – досвідченого і початківця.
Керівник пропонує молодому науковцеві необхідну літературу, оригінальні статті зі спеціальних наукових періодичних видань, спрямовує зусилля учня на пошук правильного розв’язання наукової чи практичної проблеми, на вибір ефективної та обґрунтованої методики досліджень.
Успіх написання науково-дослідницької роботи значною мірою визначається умінням працювати з літературними джерелами, до яких належать підручники, монографії та наукові статті у періодичних виданнях, збірках наукових праць, електронні ресурси на оптичних і магнітних носіях, а також ресурси мережі Internet. Важливе місце в роботі науковця посідає створення та ведення власних каталогів інформаційних друкованих та електронних ресурсів чинних стандартів [5].
39
Для складання особистої картотеки з теми певного дослідження, окрім літератури, запропонованої керівником, необхідно використовувати літературу з каталогів бібліотек.
Каталоги поділяються на:
алфавітні, в яких назви творів розташовані в алфавітному порядку від прізвища першого автора чи від назви книжки;
систематичні, в яких назви творів розташовані за галузями знань;
предметні, що містять назви творів з конкретних галузей знань.
Існують також бібліографічні довідкові видання, списки літератури в кожному підручнику, монографії тощо. Окрім того, періодичні видання в останньому номері календарного року розміщують покажчик статей, опублікованих протягом року.
Ефективність наукової роботи значною мірою залежить від уміння орієнтуватися в науковій літературі, з якою працюєте. Запропонуємо кілька порад:
не слід покладатися лише на пам’ять – цього недостатньо, необхідно вести стислі записи;
бажано виробити для себе певну систему записів, наприклад, найкраще виконувати записи на окремих аркушах певного розміру (стандартний аркуш чи аркуш розміром із поштову листівку) і, що важливо, на одному боці;
конспектування роботи буде більш результативним, якщо точно й коротко передавати основні ідеї;
для власних думок, різних нотаток, міркувань тощо радимо залишати ліворуч вільне поле розміром 15–25 мм.
Існують ще стисліше форми записів прочитаного, до яких належить складання тез чи плану книжки. Тези – це коротко сформульовані основні положення роботи без фактичного матеріалу й ілюстрацій. План – це послідовний, близький до тексту перелік питань, які висвітлюються в певній книжці, статті. План краще складати тоді, коли необхідно згадати зміст прочитаного джерела.
Обробка інформації полягає у вивченні й запам’ятовуванні. Кожне джерело має бути ретельно проаналізоване. Тому дуже важливо вміти працювати з книжкою.
Першою умовою ефективного опрацювання документів є націленість на читання. Вона активізує мислення, поліпшує пам’ять, допомагає зрозуміти прочитане, робить сприйняття більш точним.
Опрацювання науково-технічної інформації потребує творчого підходу, для чого потрібне натхнення. Але навіть якщо натхнення відсутнє, потрібно зусиллям волі примусити себе працювати над книжкою творчо.
Слід відзначити, що зосередженість над текстом визначає якість опрацювання інформації.
У процесі читання можуть діяти різні подразники – музика, шум, власні думки тощо. Вони незалежно від волі людини впливають на центральну нервову систему, погіршують умови мислення, швидше настає втома, і якість засвоєння інформації суттєво погіршується.
40
Водночас, як показують психологічні дослідження, робота у повній
ізоляції від зовнішнього середовища призводить до появи завад у вигляді власних думок, відволікання. Без напруження думки та уяви ефективність опрацювання інформації знижується.
Самостійність
праці – важливий фактор успішної роботи над
інформацією. Кожну сторінку потрібно неквапливо проаналізувати, обдумати щодо поставленої мети. Лише вдумливий, самостійний аналіз прочитаного дасть змогу переконатися у своїх судженнях, закріпити думку, поняття, уявлення.
Дуже важливими факторами під час опрацювання літератури є
наполегливість
і систематичність. Часто, особливо під час читання складного нового тексту, чітко збагнути його з першого разу не вдається. Доводиться читати й перечитувати до повного розуміння матеріалу.
Систематичне старанне читання за планом, з обдумуванням та аналізом прочитаного є набагато продуктивнішим за безсистемне читання.
Продуктивність опрацювання інформації істотно залежить від розумової працездатності, яку зумовлює вміння правильно розподілити свою роботу в часі, вміло використовувати фізіологічні перерви. Після 1–2 годин роботи слід робити перерви на 5–7 хвилин, фізичні вправи, обтирати тіло й обличчя теплою водою, посилено глибоко дихати. Усе це стимулює центральну нервову систему
і підвищує працездатність. Інколи під час читання важкого тексту корисно відволіктися на 2–3 хвилини.
Опрацьовуючи текст, необхідно прагнути зрозуміти кожну думку автора.
В окремих випадках потрібно не лише зрозуміти, а й запам’ятати текст на той або інший період. Кожен науковий працівник має володіти мистецтвом запам’ятовування.
Для учнів, які виконують наукову роботу дослідницького характеру, настає останній і найбільш відповідальний етап – критичне узагальнення зібраного матеріалу та його літературне оформлення.
Перш ніж розпочати експериментальні дослідження, необхідно скласти план цього експериментального проекту, розробити схему експериментального програмного продукту й відповідний програмний продукт.
Наступним етапом роботи є випробування програмного продукту, залежно від специфіки на напрямі розробки, в умовах роботи на окремому персональному комп’ютері, у локальній та глобальній (за потреби) мережах.
Останнім етапом підготовки наукової роботи є її оформлення. Цей етап найвідповідальніший, бо потребує зосередженості і значних витрат часу. Адже не є таємницею, що таку роботу ви готуєте вперше, отже, слід звернути увагу на грамотність, стиль написання, простоту і виразність формулювань.
Підготовлену роботу потрібно ретельно перечитати, перевірити її зміст і правопис. Зміст роботи має бути викладений лаконічно, з чітким формулюванням думки і дотриманням певної структури. Під час написання роботи слід дотримуватись вимог, які щорічно затверджуються наказом
Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України «Про проведення
41
Всеукраїнського конкурсу-захисту науково-дослідницьких робіт учнів – членів
Малої академії наук».
2.3. Основні вимоги до оформлення науково-дослідницької роботи
учня
Робота має бути побудована за певною структурою. Основними її елементами в порядку розташування є: титульний аркуш, тези, зміст, перелік умовних позначень (за потреби), вступ, основна частина, висновки, список використаних джерел, додатки (якщо потрібні).
Під час написання вступу науково-дослідної роботи слід викласти відомі з літературних джерел і власні міркування щодо обґрунтування вибору теми
дослідження. Коротко висвітлити історію її вивчення, закцентувати увагу на суперечливих і не розкритих питаннях теми, зазначити тенденції та загальні положення у дослідженнях цього напряму, що існують. Тобто, продемонструвати доцільність запланованих досліджень.
Обґрунтовують мету роботи і шляхи її реалізації. Для якісного і чіткого виконання експерименту (дослідження) необхідно коректно і чітко визначити мету дослідження і сформулювати її в тексті звіту про науково-дослідну роботу. Мета може бути сформульована як у вступній частині роботи, так і внаслідок аналізу (після аналізу) літературних джерел з обраної тематики. Як правило, мета дослідження вже закладена у самій назві обраної для дослідження теми. Мета дослідження з інформатики може бути найрізноманітнішою і спрямованою на:
виявлення зв’язків між певними явищами;
виявлення залежностей чи закономірностей, що існують між величинами;
розкриття можливостей удосконалення процесів, технологій тощо.
В основній частині викладають теоретичні основи дослідження, описують експериментальні установки, результати експериментальних досліджень та їх аналіз, наводять розрахунки похибок вимірювань. Базою для оформлення цієї частини роботи можуть слугувати поглиблені теоретичні знання з курсу
інформатики, математики та інших природничих дисциплін, які вивчають у школі. Висвітлюючи теоретичні основи закономірностей і процесів, що досліджуються в конкурсній роботі, слід дати їх чіткі формулювання, пояснити зміст і зазначити допустимі межі використання.
Після теоретичного обґрунтування дослідження слід перейти до опису самого експерименту. Описати експериментальні установки, на яких здійснені дослідження, навести похибки вимірювання. Далі слід описати технологію експерименту, процес виготовлення об’єктів дослідження, складність та особливість процесів, методику вимірювання й одержані закономірності.
Аналіз експериментальних результатів може мати традиційну форму, а саме, порівняння змін, спостережуваних у цьому досліді, з відомими результатами із літературних джерел. Дослідник пояснює причини таких відхилень на підставі відомих законів і закономірностей. Важливого значення при цьому набуває достовірність одержаних результатів, а тому виникає
42 потреба провести розрахунок похибок вимірювань. Для теоретичних досліджень достовірність результатів визначається, зокрема, їх порівнянням із відомими даними з літератури.
Заключна частина роботи включає в себе висновки та перелік літературних джерел, використаних у процесі написання роботи. Висновки до наукової роботи мають бути добре продумані, конкретні, містити пропозиції щодо використання результатів роботи в умовах школи чи поза школою.
Бажано, щоб міркування, узагальнення й висновки в роботі будувалися на конкретному аналізі фактичного матеріалу і не мали абстрактного характеру.
Інша крайність – нагромадження експериментальних даних, теоретичних положень або інших фактів без їх достатнього осмислення й узагальнення.
Під час написання роботи слід дотримуватися наукової етики, не перекручувати факти або чужі думки видавати за власні. Чужу думку, як правило, в роботі слід цитувати з посиланням на джерело. Посилання здійснюється за допомогою символу [N], де цифра в середині символу зазначає порядковий номер джерела в списку літератури [5].
Слід приділити увагу тому, щоб розділи роботи були логічно пов’язані між собою, а науковий зміст, за можливості, не містив зайвої інформації.
2.4. Створення і впровадження програмних продуктів
2.4.1. Проектування програмного продукту
Перш ніж розпочати експериментальні дослідження, необхідно розробити відповідний програмний продукт.
Наступним етапом роботи є випробування програмного продукту, залежно від специфіки на напрямі розробки, в умовах роботи на окремому персональному комп’ютері, у локальній та глобальній (за потреби) мережах.
Проектування програмного продукту – процес, спрямований на вдосконалення об’єкта управління, що передбачає створення та впровадження комплексного розв’язання поставлених завдань із застосуванням сучасних комп’ютерів і технічних засобів управління об’єктом [11].
Таким об’єктом може бути будь-яка модель, що описує систему, процес чи певну сукупність об’єктів. Система як об’єкт має складну внутрішню структуру. Нею, наприклад, може бути підприємство, науково-дослідні та проектні організації, навчальні установи, виробничі процеси тощо.
Мета проектування програмного продукту полягає у створенні проекту системи оброблення інформації, тобто технічної документації з докладним описом усіх проектних рішень щодо створення та експлуатації цього програмного продукту.
Під час проектування програмного продукту використовують локальний або системний підходи [11].
Сутність локального підходу до проектування програмного продукту полягає у послідовному нарощуванні завдань, що розв’язуються в системі управління. За таких обставин проектування програмного продукту складається з розв’язування завдань, орієнтованих на задоволення потреб конкретних підрозділів, або вимог, пов’язаних із реалізацією конкретних функцій
43 управління. При цьому дані організовують в окремі логічно структуровані
(виходячи з реальних потреб) файли. Цей метод має серйозні недоліки:
• надмірність інформації. Дані зберігають у двох-трьох копіях. Наприклад, у багатьох організаціях відбувається множинне дублювання файлу запасу. Така
інформація зберігається у файлах складу, відділу збуту, бухгалтерії. Більша частина інформації при цьому повторюється;
• суперечливість. Надмірне використання пам’яті й дублювання інформації можуть призвести до протиріч. Якщо дані зберігають і вводять кілька разів, то застосування різних програм, перевірка або оновлення файлів у різний час спричинюють збільшення суперечливої інформації. Наприклад, дві версії файлів запасів можуть істотно різнитися внаслідок того, що файл складу оновлюється щоденно, а файл бухгалтерії – раз на тиждень;
• швидкість оброблення. Застосування фрагментарних файлів даних орієнтоване на пакетне оброблення. Для більшості програмних продуктів, в основному, підходить оперативний режим оброблення даних;
• низька стандартизація програмного забезпечення. Програми розробляють для окремих завдань, масивів, хоча й використовують окремі стандартні програмні модулі;
• негнучкість. Низька швидкість оброблення даних та їх залежність (фізичні дані зберігаються окремо від даних логічного рівня) не дають системі змоги адекватно реагувати на динамічні зміни навколишнього середовища, що ускладнює його експлуатацію. Оскільки запити управлінського персоналу, в основному, не регламентовані, система має бути досить гнучкою, щоб своєчасно реагувати на запити користувачів.
Системний
підхід
, будучи загальною методологічною базою проектування програмних продуктів, ґрунтується на концепції інтеграції даних, які описують усі сфери діяльності об’єкта управління. Необхідною умовою і завданням інтеграції програмних продуктів є їх сумісність, тобто, здатність взаємодіяти через обмін даними, що характеризують такі керовані стани об’єктів як прогнозований, потрібний і практичний. Цей метод характеризується такими особливостями: передбачає розгляд усіх елементів і складових процесу проектування в їх взаємозв’язку, взаємозалежності і взаємовпливі в інтересах оптимального досягнення як окремих, так і загальних потреб створення програмного продукту; є методологічною основою, виходить з обов’язкової передумови – процесу проектування в їх взаємозв’язку на основі широкого застосування сучасних кількісних методів дослідження.
Сутність системного підходу до проектування програмного продукту полягає в:
• одночасному охопленні проектуванням невеликої кількості завдань об’єкта управління;
• максимальній типізації і стандартизації проектних рішень;
• багатоаспектному поданні структури програмного продукту як системи, що складається з багатьох компонентів (підсистем, елементів) та відносної автономності їх розроблення;
• ключовій ролі централізованих масивів інформації;
44
• локальному впровадженні та накопиченні функціональних завдань.
За системного підходу до проектування програмного продукту необхідно дотримуватися таких настанов:
• усунення дублювання робіт під час розроблення системи. Це потребує визначення меж окремих систем (підсистем, комплексів завдань) та виділення сфер їхньої діяльності;
• забезпечення збалансованої послідовності розроблення системи. Розроблення підсистем, комплексів завдань потрібно виконувати у логічно обґрунтованій послідовності. Це потребує оптимального щодо ефективності розподілу в процесі проектування програмного продукту технічних, фінансових, трудових та інших ресурсів;
• можливість подальшої інтеграції. Відповідно, заздалегідь має бути запланована можливість інтеграції системи. Хоча можна припустити розроблення підсистем, комплексів завдань із високим ступенем незалежності, проте, необхідно зважати на перспективу розвитку всієї системи;
• забезпечення адаптованості. Це – вимога до комплексу технічних засобів, які важко розвивати й пристосовувати у подальшому розвитку системи;
• зниження вартості системи. Досягти цього можна скороченням дублювання робіт;
• розроблення стандартів для обміну інформацією, документообігу;
• розроблення ефективної стратегії розвитку програмного продукту.
Системний підхід до проектування і створення програмного продукту має значні переваги, а саме:
• унеможливлення надмірного дублювання масивів інформації;
• унеможливлення (мінімізація) дублювання у програмуванні завдяки використанню типових і стандартних програм;
• типізація технологічних процесів оброблення даних;
• можливість побудови інтегрованої системи оброблення даних;
• можливість системного технологічного забезпечення програмного продукту.
На практиці застосовують різні принципи проектування програмних продуктів, найпоширенішими серед них є такі:
• проектування на основі математичної моделі;
• спадне (згори вниз) проектування;
• модульний принцип;
• структурний підхід;
• принцип інтеграції даних;
• принцип неперервності розвитку системи.
Усі вони належать до організаційних методів проектування.
Проектування програмного продукту є особливо важливим етапом, адже саме тоді закладаються його базові характеристики (споживчі властивості), найголовнішими серед яких є якість і надійність. Це означає, що програмний продукт у процесі свого функціонування має забезпечити:
• інформаційні потреби користувачів;
•адекватність програмного продукту реальним інформаційним і технологічним процесам;
• високу економічну ефективність.
45
Під час розроблення програмного продукту слід зважати на те, що
інформаційні потреби користувача залежать від рівня структури управління, на якому він перебуває.
Перший
, найнижчий рівень (управління робочим місцем) – оперативне управління; Саме таким є управління процесом випуску продукції. Суть його полягає в тому, що інженерно-технічний персонал під час управління виносить оперативні рішення, які визначаються набором різноманітних чітко визначених правил. Наприклад, прийняття рішення щодо збільшення запасів матеріалів, якщо їхній рівень стає нижчим від установленого.
Другий
рівень стосується технічного або адміністративного втручання
(управління відділом). Працівники цього рівня можуть приймати як регламентовані, так і нерегламентовані рішення. Управління будується на основі застосування методів моделювання процесів.
На цих рівнях прийняття управлінських рішень про виконання завдань програмного продукту повинні бути добре структурованим, а також мають бути задані правила вироблення рішень для можливих ситуацій, крім аварійних.
На третьому рівні реалізується стратегічне управління, що є функцією вищого управлінського персоналу.
Процес прийняття рішень нерегламентований, тому особливо важливою для нього є довідкова функція програмного продукту. Керівники системи управління, які не володіють формальними методами програмування, можуть використовувати мову запитів для доступу до інформації, що зберігається у файлах, не вдаючись до посередництва технічного персоналу. Тому під час проектування програмного продукту слід брати до уваги вимоги, пов’язані з функціями управління об’єктом, які вона має задовольняти:
• релевантність (лат. relevant – суттєвий, доречний). Одержувана
інформація мусить бути відповідною запитам будь-якого рівня (директора, декана та ін.). Існують відмінності між даними й інформацією. Інформація – це дані, релевантні споживачеві;
• управління за відхиленнями. Це не потребує значної кількості детальної
інформації. Користувачі повинні бути поінформовані про критичні чинники, що впливають на результати підприємства (фірми, навчального закладу);
• точність. Дані, на основі яких формується інформація, мають бути адекватними і відображати поточний стан об’єкта управління (не застарілі);
• своєчасність. Інформація має бути подана тоді, коли вона потрібна користувачеві;
• пристосованість. Система повинна задовольняти різні запити користувача. Наприклад, запит підсумковий (про обсяг збуту продукції, загальні результати сесійного контролю), запит детальний (про обсяг збуту продукції за споживачами, результати навчання кожного студента за модулями).
Під час проектування до програмного продукту мають бути закладені адаптивні властивості, які б давали змогу оперативно модернізувати його згідно зі змінами, які виникли в інформаційній та організаційних системах управління об’єктом, а також в інформаційно-обчислювальній системі.