Інформаційна система автоматизації планування навчального навантаження кафедри

1
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»
Теплоенергетичний факультет
Кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів і систем
До захисту допущено:
Завідувач кафедри
________ Олександр Коваль
«___»_____________2021 р.
Дипломна робота
на здобуття ступеня бакалавра
спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення»
освітня програма «Інженерія програмного забезпечення розподілених
систем»
на тему: «Інформаційна система автоматизації планування навчального
навантаження кафедри»
Виконав: студент IV курсу, групи ТВ-71
Осипов Владислав Ігорович
__________
Керівник:
Асистент
Діденко Олексій Олександрович
__________
Рецензент:
__________
Засвідчую, що у цій дипломній роботі немає запозичень з праць інших авторів без відповідних посилань.
Студент _____________
Київ – 2021 року

2
Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
Факультет теплоенергетичний
Кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів і систем
Рівень вищої освіти перший рівень спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення» освітня програма «Інженерія програмного забезпечення розподілених систем»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри
______
Олександр Коваль
(підпис)
”___”___________2021р.
ЗАВДАННЯ
на дипломну роботу студенту
____________________Осипову Владиславу Ігоровичу_________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1.Тема роботи ___інформаційна система автоматизації планування навчального навантаження кафедри____________________________________
__________________________________________________________________
керівник роботи __асистент Діденко О.О.____________________
(прізвище, ім’я, по батькові науковий ступінь, вчене звання) затверджена наказом вищого навчального закладу від ”_24_” травня 2021р.
№ 1267-с______
2. Строк подання студентом роботи ________________________________
3. Вихідні дані до роботи _робочий навчальний план; навчальне навантаження кафедри_______________________________________________
__________________________________________________________________
4.Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)__Аналіз задачі автоматизації планування навчального навантаження кафедри; огляд існуючих алгоритмів та інформаційних технологій; вибір засобів розробки програмного продукту; проектування алгоритму обчислення величин; розробка програмного забезпечення та його тестування; підготовка опису програмного продукту для користувача._______________________________________________________
5. Перелік ілюстративного матеріалу

3
___Актуальність, Існуючі системи, Постановка задачі, Засоби розробки,
Програмна реалізація,
Тестування,
Взаємодія з системою,
Висновки._________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
6. Консультанти розділів роботи
Розділ
Прізвище, ініціали та посада консультанта
Підпис, дата завдання видав завдання прийняв
7. Дата видачі завдання ”___”_______________202___ р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ з/п
Назва етапів виконання дипломної роботи
Термін виконання етапів роботи
Примітки
1.
Затвердження теми роботи
2.
Вивчення та аналіз задачі
3.
Розробка архітектури та загальної структури системи
4.
Розробка структур окремих підсистем
5.
Програмна реалізація системи
6.
Оформлення пояснювальної записки
7.
Захист програмного продукту
13.05.2021 8.
Передзахист
27.05.2021 9.
Захист
15.06.2021
Студент ___________ __________Осипов В.І._______
(підпис) (прізвище та ініціали,)
Керівник роботи ___________ __________Діденко О.О._______
(підпис) (прізвище та ініціали,)

4
АНОТАЦІЯ
За обсягом робота займає 48 сторінок, містить 32 рисунки, 3 додатки та посилається на використані джерела з 8 найменувань.
Метою даною дипломної роботи є розробка системи для автоматизації процесу планування навчального навантаження кафедри.
У роботі розглянуто використання бібліотек, програмних рішень, що дозволяють розробити програмне забезпечення, що дозволить мінімізувати похибку та прискорити планування навчального навантаження кафедри. Задля зручності використання та збереження незалежності від технологій користувача реалізовано сервіс, що розгортається на стороні користувача та надає прикладний веб-інтерфейс для взаємодії користувача з системою.
Ключові слова: робочий навчальний план, навчальне навантаження кафедри,
JavaScript, веб-сторінка.
ABSTRACT
The thesis consists of 48 pages, contains 32 pictures, 3 attachments, refers to
8 references.
The aim of the thesis is to implement system for automating the process of planning the workload of the cathedra. For the sake of usability while keeping technology-independency the self-hosted service, which provides web interface to connect with user, was developed.
Keywords: working curriculum, workload of cathedra, JavaScript, web page.

5
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ................................................................... 6
ВСТУП..................................................................................................................... 7 1.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ............................................................................. 9 2.
АНАЛІЗ ПРОБЛЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ОБЧИСЛЕННЯ
ПЕДАГОГІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ КАФЕДРИ........................................ 10 2.1. АНАЛІЗ НАВЧАЛЬНОГО ПЛАНУ КАФЕДРИ........................... 10 2.2. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ СИСТЕМ ДЛЯ УНІВЕРСИТЕТІВ............ 12 3.
ЗАСОБИ РОЗРОБКИ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ............................ 14 3.1. СЕРЕДОВИЩЕ РОЗРОБКИ VISUAL STUDIO CODE................ 14 3.2. МОВА РОЗМІТКИ HTML 5........................................................... 15 3.3. CSS.................................................................................................... 16 3.4. МОВА ПРОГРАМУВАННЯ JAVASCRIPT.................................. 17 3.5. BOOTSTRAP.................................................................................... 19 4.
ОПИС ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ......................................................... 22 4.1. ЗЧИТУВАННЯ ДАНИХ.................................................................. 22 4.2. ПРОВЕДЕННЯ ОБЧИСЛЕНЬ.........................................................25 4.3. СТВОРЕННЯ ПРЕДСТАВЛЕННЯ................................................ 36 5.
РОБОТА КОРИСТУВАЧА З СИСТЕМОЮ............................................ 40 5.1. СИСТЕМНІ ВИМОГИ.................................................................... 41 5.2. СЦЕНАРІЙ РОБОТИ КОРИСТУВАЧА З СИСТЕМОЮ............ 41
ВИСНОВКИ.......................................................................................................... 47
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ............................................................ 48
ДОДАТОК А......................................................................................................... 49
ДОДАТОК Б.......................................................................................................... 51
ДОДАТОК В......................................................................................................... 60

7
ВСТУП
З розвитком технологій та так званою «діджиталізацією» більшості процесів у сучасному світі комп’ютер стає невід’ємною частиною суспільного життя. Вища освіта також не стоїть на місці — з кожним роком студенти мають отримувати все більше інформації, щоб бути конкурентоспроможними спеціалістами. Цей процес майже повністю залежить від програми навчання, основною складовою якого є навчальний план.
Робота викладача пов’язана не тільки з навчанням інших, а й з заповненням великої кількості документації з предметів, які вони викладають.
Та на деяких лягає ще серйозніша роль — формування робочого навантаження для кафедри, що базується на навчальному плані. Основною проблемою, з якою стикається працівник — це формат отримуваних даних, роботу з яким досить важко автоматизувати, що змушує перераховувати усі дані самостійно, що призводить до збільшення витраченого часу та ймовірності помилки у розрахунках через людський фактор.
Щоб уникнути таких проблем, рекомендується створити систему, яка може обробляти документи. Система має наступні завдання:
1. зчитати всі необхідні дані з плану
2. виконати всі необхідні обчислення
3. надати можливості додавання даних про виправлення
4. створити новий документ із даними результатів у необхідному форматі.
Актуальність даної теми безумовна, оскільки на цьому етапі успіх розрахунку навчального навантаження повністю залежить від уваги та точності працівників, які беруть участь у розрахунку. І оскільки план тренувань щороку змінюється з метою адаптації до сучасної реальності, навантаження постійно змінюється, що призводить до необхідності автоматизації цього процесу.

9 1.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
З розвитком технологій всю документацію почали зберігати не тільки у паперовому, а й у електронному вигляді, що полегшує роботу з нею у декілька разів. Та проблемою залишається формат даних, який є застарілим та досить важким у роботі. Так як замінити форму збереження даних для усього університету є досить важкою та довгою задачею, то потрібно знайти спосіб полегшити обробку даних хоча б на рівні кафедри.
Навчальний план є регулюючим документом університету, який характеризує зміст навчання та керує організацією навчального процесу зі спеціальності (спеціалізації). Розробка навчальних планів є одним з найбільш важливих та відповідальних видів організаційної роботи для наукових та педагогічних працівників. Навчальні плани встановлюються робочою групою випускової кафедри, а за потреби також беруть участь представники інших кафедр.
Так як наразі змінити спосіб формування навчальних планів неможливо за відсутності підходящого забезпечення та довготривалого процесу його розробки, потрібно створити систему, що зможе обробляти файл таблиць
Excel.
Задача включає в себе такі етапи:
– аналіз предметної області;
– обрання формату системи;
– можливість завантажити у систему файл для обробки;
– можливість вводити дані, що можуть змінюватись за рішенням кафедри;
– виводити результуючі дані у зручному вигляді
Додаток написаний мовою JavaScript.

10 2.
АНАЛІЗ ПРОБЛЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ОБЧИСЛЕННЯ
ПЕДАГОГІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ КАФЕДРИ
Навчальний план є направляючим документом, що формулює зміст освіти та регулює організацію професійного (спеціалізованого) навчального процесу. Відповідно до цього документу розраховується навчальне навантаження кафедри.
Розрахунок педагогічного навантаження є одним з ключових методичних занять, і з цього формується план освітнього процесу на наступний навчальний рік. Аналіз існуючих систем показує, що в даний час не
існує програмного продукту, який би дозволяв виконувати це завдання автоматично.
2.1. Аналіз навчального плану кафедри
Навчальний план - основний нормативний документ навчального закладу, за допомогою якого організований навчальний процес. Програма бакалавра (із зазначенням певної спеціальності) складаються у відповідному форматі. План включає графік навчального процесу, його план за семестрами та розподіл залікових кредитів між дисциплінами. Він характеризує перелік та обсяг навчальних дисциплін, обсяг та формат лекцій, лабораторних робіт та
іншиї виів занять, форми проведення поточного та підсумкового контролю, а також державної атестації.
Педагогічне навантаження кафедри визначає процес навчання наступного року. Від цього залежить план навчання, кількість предметів, які буде викладати кожен вчитель тощо.

11
Плани базуються на відповідній освітньо-професійній програмі і визначають:
1. Кількість часу (години)
2. Каталог, обсяг та порядок вивчення нормативних та факультативних предметів.
3. Тип та обсяг навчальних курсів.
4. Час для самостійної роботи студентів.
5. Форма семестрового контролю.
6. Вид, обсяг та терміни практики.
7. Форму проведення державної атестації.
Робочі плани розробляються індивідуально для кожного освітньо- кваліфікаційного рівня та формату освіти. Педагогічне навантаження затверджується кафедрою і є основою для формування навчального процесу у наступному навчальному році. Графік навчального процесу для різних семестрів та форм навчання щороку встановлюється відділом університетської освіти та затверджується першим проректором. План повинен містити таку
інформацію:
1. Нормативну частину навчальної програми, яка відповідає нормативній частині змісту освітньо-професійної програми.
2. Вибіркову частину програми (самойстійний вибір ВНЗ і вільний вибір студентів).
3. Назва нормативного та варіативних навчальних дисциплін.
4. Шифри та назви практик.
5. Дипломна робота.
6. Кредити та години ECTS з кожного предмета.
7. Розподіл загальної кількість годин на заняття (лекції, практики або семінари, лабораторні роботи або комп'ютерні практикуми) та самостійну роботу студентів.
8. Семестровий контроль (іспити, заліки, диференційовані заліки).
9. Курсові проекти (роботи).

12 10. Кількість аудиторних годин на курс та семестр.
11. Загальна кількість годин аудиторного роботи на тиждень.
12. Кількість екзаменів.
13. Кількість заліків.
14. Кількість курсових проектів (робіт).
Рисунок 2.1 — зразок робочого навчального плану
2.2. Огляд існуючих систем для університетів
Попередні дослідження демонструють, що створення системи для обчислення педагогічного навантаження кафедри є досить проблематичним.
Головною перешкодою для розробки є незручний формат збереження даних в університеті. Проблемою формату є нездатність до його автоматизації. Якщо у таблиці додається хоча б один стовпчик або рядок, то програма почне деякі дані обчислювати абсолютно неправильно. Також не виключається можливість розбіжностей між планами різних навчальних закладів.

13
Ці фактори спричинюють неможливість створення загальної системи обчислення педагогічного навантаження для вищих навчальних закладів. Якби така система і існувала, то обсяг коду був би величезним, так як програма проходила б велику кількість перевірок на різні формати даних та знаходження текстових даних. А знайти чисельні дані при зміні формату взагалі неможливо. Все вищезгадане породжує необхідність створення локальної системи для обчислення педагогічного навантаження кафедри.

14 3. ЗАСОБИ РОЗРОБКИ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ
Для розробки програмного продукту було використано наступні засоби:
–
середовище Visual Studio Code;
–
мова програмування JavaScript 6;
–
мова розмітки HTML;
–
таблиця стилів CSS;
–
фреймворк Bootstrap
3.1. Середовище розробки Visual Studio Code
Visual Studio Code [1] - це редактор вихідного коду, розроблений
Microsoft. Позиціонується як "полегшений" редактор коду для крос- платформної розробки веб-і хмарних додатків. Включаючи налагоджувач,
інструмент пошуку Git, підсвічування синтаксису, інструмент рефакторингу.
Він також має широкий спектр параметрів налаштування: власні теми, комбінації клавіш, велику кількість плагінів для покращення роботи певних
інструментів тощо. Поширюється безкоштовно та розроблений як програмне забезпечення з відкритим кодом. Код Visual Studio заснований на Electron і реалізований через веб-редактор Monaco, розроблений для Visual Studio
Online.
На рисунку 3.1 зображено інтерфейс Visual Studio Code.

15
Рисунок 3.1 – інтерфейс Visual Studio Code
3.2. Мова розмітки HTML 5
Мова розмітки HTML [2] - стандартизована мова розмітки у Всесвітній павутині. Більшість веб-сторінок містять описи розмітки у форматі HTML (або
XHTML). HTML інтерпретується браузером; сформований відформатований текст відображається на моніторі комп'ютера або екрані мобільного пристрою.
У Всесвітній павутині сторінки HTML зазвичай передаються із сервера в браузер за допомогою HTTP або HTTPS, простого тексту або за допомогою шифрування.
У HTML ви можете вбудовувати код мови програмування JavaScript для контролю поведінки та вмісту веб-сторінок. Крім того, CSS, що міститься в HTML, описує зовнішній вигляд і макет сторінки. Усі HTML документи є наборами елементів, а початок і кінець елемента представлені спеціальними тегами. Елемент може бути порожнім, тобто він не містить жодного тексту чи

16
інших даних. У цьому випадку кінцевий тег зазвичай не вказується
(наприклад, тег розриву рядка
є одиничним і не потребує закриття). Крім того елемент може мати атрибути, які визначають будь-яку з його властивостей (наприклад, атрибут href = "" у посиланні). Атрибути вказані у початковій роботі.
Окрім елементів, в документах HTML є англійські сутності -
"спеціальні символи". Сутність починається з символу & і має форму &name; або &#NNNN;, де NNNN - код символу Unicode у десяткових записах.
Кожен документ HTML, який відповідає будь-якій версії специфікації
HTML, повинен бути у версії HTML
Потім початок і кінець документа позначається тегами