автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методы проектирования компьютерных обучающих систем для образовательной сферы

На правах рукописи

ЧЕРТКОВА Елена Александровна

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СФЕРЫ

Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (технические науки)

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2007

003065466

Работа выполнена в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Софиев Александр Эльхананович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Костогрызов Андрей Иванович

доктор технических наук, профессор Гартман Томаш Николаевич

доктор технических наук, профессор Ретинская Ирина Владимировна

Ведущая организация — Федеральный институт развития образования, г Москва

Защита состоится « 16 » октября 2007 г. в ауц.Ж(9в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.200,09 при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп, 65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина

Автореферат разослан «_» сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета к т.н, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В мировой программной индустрии создание компьютерных систем сопровождается ростом трудоемкости их конструирования, по мере того как возрастает их сложность. Программные приложения имеют чрезвычайно много разновидностей, и каждая предметная область предопределяет особые проблемы, отличающиеся собственным уровнем сложности

Электронные средства обучения, представленные разнообразными типами компьютерных обучающих систем, являются важнейшими составляющими компьютерных технологий в сфере образования Специфика предметной области — электронного обучения — такова, что все современные виды компьютерных обучающих систем относятся к социотехническим программным системам и предназначены для реализации основных педагогических задач передачи знаний, умений и навыков, а также для осуществления контроля знаний Поэтому целесообразно рассматривать компьютерные обучающие системы как приложения, принадлежащие к семейству (линейке) программных продуктов социотехнического типа данной предметной области и имеющие функциональную специализацию

Ведущие отечественные специалисты в области компьютерных технологий обучения отмечают, что в современной системе образования при возникновении потребности в качественно новых учебно-методических средствах предпочтение будет отдаваться компьютерным обучающим системам Можно полагать, что по мере развития информационных технологий и совершенствования образовательной сферы компьютерные обучающие системы будут составлять ядро учебно-методического обеспечения

Развитие информационных технологий, в том числе сближение вычислительной и коммуникационной техники, определяет постоянное возрастание сложности программного обеспечения компьютерных технологий обучения Крупные проекты в этой области характеризуют, как правило, большое количество функций, процессов, элементов данных и взаимосвязи между ними, а также наличие совокупности взаимодействующих информационных и программных компонентов, имеющих локальные задачи и цели функционирования Следует отметить, что попытки улучшения существующих компьютерных обучающих систем в целях их адаптации к новейшим технологиям приводит к возникновению ряда технических и организационных проблем, связанных с необходимостью изменения требований и, соответственно, программного кода приложения.

Тенденцией настоящего времени является повышение требований к качеству и эффективности компьютерных обучающих систем, сокращению сроков разработки и трудозатрат

Проблемы создания качественного программного продукта для образовательной сферы носят как инвариантный, так и вариативный характер по отно-

шению к процессу разработки Сущностные свойства программного обеспечения (сложность, изменчивость, абстрактность и т д ) порождают инвариантные проблемы их разработки, поскольку программный продукт в значительной степени есть результат творческого ремесла или даже искусства Наличие вариативных проблем разработки обусловлено влиянием человеческого фактора, особенно значимого при создании социотехнических систем, к которым относятся компьютерные обучающие системы Это проблемы адекватного воплощения в компьютерных обучающих системах дидактических, функциональных и технологических требований заказчиков — специалистов в образовательной сфере При этом успешность проекта в значительной степени зависит от их участия в процессе разработки, регламент и визуализация рабочих продуктов которого, должны обеспечить конструктивное взаимодействие всех заинтересованных сторон

Проблема снижения общей стоимости проектов компьютерных обучающих систем и сокращение времени на их разработку и тестирование отражает тенденцию в программной индустрии снижение зависимости разрабатываемой системы от изменяющихся требований и обеспечение ее гибкости для внесения изменений.

Совокупность этих взаимосвязанных проблем отражает проблематику разработки компьютерных систем для образовательной сферы

В настоящее время разработка компьютерных обучающих систем осуществляется традиционным способом программирования или с использованием инструментальных средств — универсальных и специализированных, ориентированных на создание приложений определенного класса Этот инструментарий не решает всей совокупности проблем создания качественных компьютерных обучающих систем, отвечающих требованиям современной программной индустрии

Вопросам технологии разработки программных систем для образовательной отрасли посвящены труды многих специалистов Башмакова А И, Большакова А А, Гавриловен Т А, Гузеева В В , Домрачева В Г, Иванникова А Д, Кривицкого Б X, Кривошеева А О, Красновой Г А, Мельникова А В , Норен-кова И П, Ретинской И В , Романова А Н, Соловова А В , Тихомирова В П, Трапезникова С.Н., Филатовой Н Н и др

Вместе с тем, существующие на сегодняшний день методики и технологии разработки компьютерных обучающих систем значительно отстают от научно-технических достижений в области создания программного обеспечения для других отраслей Сложилось известное противоречие между потребностями образовательного процесса в современных электронных средствах обучения и контроля, отражающих инновации информационных и коммуникационных технологий, с одной стороны, и недостаточной эффективностью традиционных методов и средств их создания (прямого кодирования и автоматизированных систем разработки) — с другой стороны

Следует подчеркнуть, что в соответствии с современными тенденциями мировой программной индустрии особое значение имеет перенос основного акцента в разработке компьютерных систем с программирования на объектно-

ориентированное проектирование. Это обусловливает необходимость развития методологии проектирования компьютерных обучающих систем, обеспеченной соответствующей программно-инструментальной поддержкой

Весомый вклад в развитие теории анализа и практики проектирования автоматизированных информационных систем внесли отечественные и зарубежные ученые Вендров А М, Калянов Г Н, Колесов Ю Б., Липаев В В , Костог-рызов А.И., Новоженов Ю В , Силич М.П, Тельнов Ю Ф , Терехов А Н, Буч Г, Гамма Э , Грэхем И, Йордан Э., Константайн Л., Ларман К, Рамбо Дж., Якобсон А и другие Несмотря на успехи в развитии объектно-ориентированных методов проектирования и инструментария автоматизации (САБЕ-средств), возможности новых современных технологий программной индустрии недостаточно применяются в области разработки программного обеспечения для образовательной отрасли.

Для решения вышеозначенной проблематики создания компьютерных обучающих систем необходима разработка специализированных методик объектно-ориентированного проектирования с применением системного анализа, как основного методологического инструмента проектирования систем

Таким образом, создание методологии проектирования компьютерных обучающих систем, основанной на системном подходе к использованию современных методов программной инженерии, и совершенствование методов и средств проектирования является для образовательной сферы крупной актуальной научно-технической проблемой.

Цель диссертационной работы и задачи исследования. Для решения указанной научной проблемы в работе развиты принципы системного подхода к анализу и проектированию компьютерных обучающих систем на основе методов программной инженерии, что позволит повысить эффективность процесса разработки и качество программных средств обучения для образовательной сферы

При реализации поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи

• проведено системное исследование проблем проектирования компьютерных систем для электронного обучения и выполнен анализ технологических процессов проектирования с выявлением механизмов модификации и адаптации для применения в отраслевых интегрированных средах разработки;

• разработаны принципы и методы регламентации технологического процесса объектно-ориентированного анализа и проектирования итеративного и инкрементного характера на основе современных технологий программной инженерии,

• разработаны принципы полномасштабного отражения функциональных требований к компьютерным обучающим системам в визуальных проектных моделях при формализации всей совокупности исходной информации,

• выполнен системный анализ методов идентификации ключевых абстрак-

ций и механизмов области приложения и разработаны на этой основе принципы концептуализации предметной области для визуального моделирования программных систем в образовательной отрасли,

• проведен анализ статических моделей компьютерных обучающих систем и идентифицированы проектные образцы для решения задач повторного использования компонентов в широком спектре программных продуктов для образовательной сферы;

• проведена апробация разработанных в диссертации принципов, методов и программно-инструментального обеспечения для проектирования конкретных типов компьютерных обучающих систем

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе используются методы системного анализа, теория и методы программной инженерии, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования, методы визуального моделирования.

Достоверность и обоснованность диссертационных исследований подтверждается результатами практических разработок широкого спектра электронных средств обучения, которые зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию, а также успешным внедрением разработанных методов и программно-инструментальных средств объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем в различных высших учебных заведениях и организациях

На защиту выносятся:

1 Методологическая и технологическая концепция проектирования компьютерных систем на основе методов программной инженерии, имеющая междисциплинарный характер и учитывающая как технические аспекты проблемы, так и гуманитарные

2 Метод идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложений на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного анализа

3 Технические решения ускорения процесса проектирования компьютерных обучающих систем за счет включения в их архитектуру визуальных модельных каркасов

4 Технические решения адаптивности визуальных моделей проектируемых систем к изменениям функциональных требований в течение всего жизненного цикла разработки за счет применения проектных образцов

5 Структура и принципы формирования устойчивой архитектуры компонентов компьютерных обучающих систем с использованием проектных образцов

Научная новизна. В диссертационной работе работы впервые предложен научно обоснованный подход к созданию компьютерных систем для образовательной сферы на основе объектно-ориентированной методологии визуального моделирования, системного анализа, принципов программной инженерии и

САвЕ-технологии Решена крупная научно-техническая проблема, имеющая важное значение для развития теории и практики анализа и проектирования компьютерных обучающих систем

Получены следующие основные результаты, обладающие научной новизной

• разработана и обоснована новая концепция проектирования компьютерных обучающих систем, базирующаяся на комплексном использовании подходов программной инженерии,

• предложено использование рекуррентной технологической модели проектирования компьютерных обучающих систем, которая интегрирует структуры, стратегии и проектные образцы продуктов линейки приложений социотехнического типа и реализуется в рамках регламентированного процесса;

• разработаны стратегии моделирования и образцы расширяемых визуальных моделей предметной области, анализа и проектирования компьютерных обучающих систем,

• разработана методика идентификации ключевых абстракций и механизмов предметной области на основе синтеза модельного и лингвистического информационного анализа для декомпозиции проектируемых компьютерных систем и визуализации статических моделей,

• поставлены и решены задачи стратегии повторного использования элементов моделей анализа и проектирования компьютерных обучающих систем включением в их архитектуру идентифицированных проектных образцов;

• предложено и реализовано техническое решение по адаптивности визуальных проектных моделей подсистемы поддержки графического пользовательского интерфейса на основе применения модельных каркасов,

• разработаны процедурные и структурные метрики для оценки практичности визуального прототипа графического пользовательского интерфейса компьютерных систем

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации методологический подход, принципы и методы проектирования компьютерных обучающих систем с применением визуального моделирования используются при создании широкого круга программных продуктов для образовательной сферы и корпоративного электронного обучения Применение абстрактных архитектурных конструкций компьютерных обучающих систем существенно сокращают трудоемкость процесса разработки и повышают качество конечного результата за счет использования проектных образцов и трассируемости моделей

Технология проектирования, основанная на предложенных принципах и методах, используется в учебных процессах ряда вузов при изучении студентами дисциплин по компьютерному моделированию программных систем, объектно-ориентированному проектированию и т д

Реализация результатов Разработанные методы проектирования на ос-

нове визуализации моделей компьютерных систем использованы при создании ряда программных продуктов, внедренных в образовании и корпоративном электронном обучении

• тренажерно-обучающий комплекс «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов» для подготовки специалистов по автоматизации технологических процессов и производств,

• многофункциональная тестовая оболочка «Модуль-Тест»,

• мультимедийный программно-методический комплекс «Автоматизация делопроизводства»,

• пакет тестирующих программ по дисциплинам «Делопроизводство» и «Автоматизация делопроизводства»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Системы управления химико-технологическими процессами»,

• мультимедийный программно-методический комплекс «Интегрированные системы управления делопроизводством»,

• программный тренажер «Администрирование операционной системы Windows ХР»,

• пакет адаптивных и расширяемых объектно-ориентированных проектных моделей компонентов компьютерных обучающих систем

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 15-ти международных, 9-ти всероссийских, 4-х межрегиональных, межвузовских, научно-практических конференциях и семинарах, в том числе VIII, XI - XVI Международных конференциях «Информационные технологии в образовании» (Москва, 1998, 2001 - 2006 гг ), VIII научно-практическом семинаре «Информационное обеспечение науки- новые технологии» (Москва, 1999), II Международной выставке-конференции «Наука и образование» (Москва, 2000); ХШ—XV Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Казань, 2005, Воронеж, 2006, Ярославль, 2007), ХП — XIV Всероссийских научно-методических конференциях «Телематика» (Санкт-Петербург, 2005 — 2007 it ), VI и VII Всероссийских научно-методических конференциях «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2005, 2006 гг), XV и XVI Международных конференциях «Применение новых технологий в образовании» (Троицк, 2005, 2006 гг), IV и V Всероссийских научно-практических конференциях «Технологии Интернет -на службу обществу» (Саратов, 2005, 2006 гг), VI и VII межвузовских научно-практических конференциях «Информационные технологии XXI века» (Москва, 2004, 2005 гг), X Международной научно-практической конференции «Наука - сервису» (Москва, 2005 г), I и II Всероссийских научно-практических конференциях «Информационные технологии в образовании и науке» (Москва, 2006, 2007гг)

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 63 публикациях, в том числе в 2 монографиях и 9 свидетельствах на программные продукты отраслевого фонда алгоритмов и программ Государственного координаци-

онного центра информационных технологий Федерального агентства по образованию

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, библиографический список из 204 наименований, 5 приложений. Основная часть диссертации изложена на 286 страницах, содержит 72 рисунка и 17 таблиц

Связь диссертационной работы с научными программами. Диссертация выполнена в рамках Межвузовской комплексной программы «Наукоемкие технологии образования» Министерства образования и науки РФ (2001 — 2005 гг).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность направления исследований, приводятся цель, задачи работы и методы исследования, формулируется научная новизна, практическая значимость полученных результатов, приводятся результаты внедрения, основные положения, выносимые на защиту, а также сведения о публикациях, апробации работы, объеме и структуре диссертации

Первая глава диссертации посвящена формированию концепции технологии разработки компьютерных обучающих систем На основе анализа общесистемной технологии, а также существующих технологий разработки программных информационных систем выявлены основные тенденции в развитии данных технологий

- использование процессов разработки программного обеспечения как совокупности последовательных этапов, соответствующих общесистемной последовательности принятия решений, с конкретизацией этапов для адаптации применения к различным предметным областям,

- переход к инженерным принципам разработки программного обеспечения, реализующим концепции компонентной разработки (component-based software engineering - CBSE) и готовых коммерчески доступных компонентов (commercial off-the-shelf- COTS),

- применение принципа многомодельности, формирование совокупности связанных визуальных моделей, раскрывающих важнейшие программные решения;

- использование объектно-ориентированного подхода для визуального моделирования программных систем,

- применение инструментальных средств автоматизированной разработки программного обеспечения на всех этапах жизненного цикла процесса

Основными особенностями компьютерных обучающих систем, определяющими необходимость создания методологии их разработки, улучшающих их качество и сокращающих сроки разработки и трудозатраты, являются комплексность исходной проблематики и соответствующей проблеморазрешающей системы, слабая формализуемость требований и методов их спецификации, уникальность формальной компонентной структуры

Центральной концепцией теории систем и системного подхода является понятие системы с различной степенью формализации. Для формализации структур, обеспечивающих функционирование систем, реализующих технологии обучения, рассмотрена структурная схема соответствующего процесса управления электронным обучением. На основе системного анализа выделены основные элементы системы, а также подсистемы, объединяющие (группирующие) некоторые элементы по различным признакам (функциям, смысловому наполнению и т д.). Полученная высокоуровневая модель определяет границы компьютерной обучающей системы, обозначая внешние сущности и входные/выходные потоки данных между этими сущностями и системой, и может быть детализирована применительно к различным видам обучающих систем (рис 1)

| Студент |

Уйфа&шт* а

Учебные материал*! (лекции, тветы, трехмкяри)

Рис 1 Диаграмма потоков данных компьютерной обучающей системы

Для решения проблемы эффективности разработки и эксплуатации компьютерных обучающих систем в работе описаны и проанализированы факторы качества, значимые для данного класса программного обеспечения Учитывая социотехническую природу компьютерных обучающих систем, факторы качества классифицированы в зависимости от принадлежности заинтересованных лиц к разным категориям модели причастных сторон. Выявлена комбинация ряда факторов — корректности и устойчивости, расширяемости и повторного

использования, которые являются ключевыми для компьютерных систем данной предметной области. Показано, что доминирующие в настоящее время традиционные подходы к разработке компьютерных обучающих систем с использованием авторских систем и метода прямого программирования вызывают значительные трудности для обеспечения ключевых факторов качества, в том числе реальной расширяемости и повторного использования проектных компонентов Обеспечение этих качеств направлено на достижение точного соответствия выполнения задач компьютерной обучающей системой их педагогическим и дидактическим целям, а также на снижение общей стоимости проектов и сокращение времени на их разработку и тестирование

Установлено, что для раскрытия всего спектра важнейших конструкторских решений со свойствами расширяемости и повторного использования необходимо применение визуального объектно-ориентированного моделирования При обеспечении семантической информативности и полноты визуальные модели компьютерной целевой системы будут являться техническим проектом ее реализации практически на любом объектно-ориентированном языке

Исходя из вышеперечисленных особенностей компьютерных обучающих систем, формализации их структуры, выявленных ключевых факторов качества, а также с учетом тенденций программной индустрии сформулированы требования, предъявляемые к технологии создания компьютерных обучающих систем- универсальность, высокая степень обобщенности, позволяющая применять ее для разработки приложений, принадлежащих к семейству программных продуктов рассматриваемой предметной области — электронного обучения,

- базирование на основных принципах программной инженерии, лежащих в основе современных технологий разработки;

- повышение степени формализации спецификаций требований к системам,

- децентрализация архитектуры программных систем, компоненты которой автономны и взаимодействуют только через ограниченные и ясно определенные каналы

Для удовлетворения перечисленных требований предлагаются следующие принципы создания компьютерных обучающих систем- регламентация процесса проектирования,

- использование современных систем автоматизированного проектирования на основе объектно-ориентированных технологий,

- интегрируемость инструментальных средств, возможность их расширения,

- полномасштабное отражение функциональных требований к системе в проектных моделях при формализации всей совокупности исходной информации,

- визуализация проектных моделей, обобщенных архитектурными и процедурными представлениями,

- выявление и повторное использование образцов анализа и проектирования для улучшения архитектурных решений и в качестве основы для создания нового набора элементов

Данные принципы сконцентрированы в рекуррентной технологической модели, которая интегрирует структуры, стратегии и проектные образцы продуктов линейки приложений социотехнического типа и реализуется в рамках регламентированного процесса

Вторая глава посвящена анализу методов, технологий и инструментария программной инженерии для объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем с целью создания инфраструктуры программных разработок в образовательной отрасли Предложена концепция программно-инструментальной платформы объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем процесс на основе функциональной много-модельности, язык визуального моделирования, САБЕ-технология

Метод проектирования рассматривается как последовательный процесс создания объектно-ориентированных моделей, который описывает определенным образом различные стороны разрабатываемой программной системы Модель классов представляется кортежем

Сг =< ЩС^ЫрНС^ЫссЦС^МС,) >, (1)

где каждому классу С1 системы соответствует следующий набор элементов №(Сг) — имя класса, Ыр1(С1) —имя класса-предка,

7Усй?(С2) = \ncdz) — множество наследующих классов, Р(С,) = Ут} =< №(/„,),3(/т),Тра(/т)> — множество операций класса, включающее в себя

№(/т) — имя операции. Б(/т) — сигнатура операции,

Тра(/т) = {1у} — множество типов передаваемых атрибутов Модель атрибутов представлена кортежем.

Уаг(Сг) = {ук} =< %)Дс%)!%),а%)>, (2)

где каждому атрибуту принадлежащему классу Сг, соответствуют 'к) —имя атрибута, Ыс1(ук ) — имя класса атрибута, Т(Ук) — тип атрибута,

) — область допустимых значений атрибута (может отличаться от базовой области допустимых значений, определяемой типом атрибута).

Модель объектов создается на базе некоторого класса и представляет собой множество мультиобъектов и множество методов для работы с ними Модель объектов представляет собой кортеж-

ОЪАСг ) = {0]} =< Щ0] \NptiOj ) >, (3)

содержащий

N(Oj ) — множество имен объектов системы,

Npt{pj) — множество имён классов-родителей соответствующих

объектов системы

Поток проведения работ по проектированию компьютерных обучающих систем представляется как сложная иерархическая структура от общих концепций к описаниям и моделированиям прототипов до построения приложения В основу регламентации процесса проектирования компьютерных обучающих систем положена фундаментальная концепция стандартизованной интегрированной модели зрелости процессов разработки программного обеспечения (Capability Maturity Model Integration — CMMI), разработанной Институтом программной инженерии при Питтсбургском университете Карнеги-Меллона в США В эту концепцию входят

— требования, определяющие описываемый процесс,

— архитектурные и проектировочные соображения, влияющие на определение процесса,

— реализация спроектированного процесса в условиях отдельного проекта или в рамках всей организации,

— проверка описания процесса с помощью измерений, развертывание процесса в организации или проекте, для которых разрабатывался данный процесс

В соответствии с этой концепцией для регламентации процесса проектирования компьютерных обучающих систем сформулированы ключевые рекомендации, которые учитывают аспекты проекта и создаваемого продукта, а также человеческий фактор Рекомендации отражают главное требование к проекту и конечному продукту достижение конкретных, заранее установленных целей по воплощению запросов специалистов в образовательной сфере Соответственно процесс проектирования компьютерных систем для образовательной сферы должен определять и структурировать технологию инженерии программного обеспечении в данной предметной области

Проведен анализ обобщенных моделей технологического процесса создания программного обеспечения, основанных на архитектурном подходе, которые позволяет увидеть всю структуру процесса создания программного обеспечения, абстрагируясь от частных деталей отдельных его этапов Рассмотрены классические подходы к построению технологического процесса — каскадный, итеративный и спиральный, а также усовершенствованные модели этих подходов- RAD (Rapid Application Development), DSDM (Dynamic System Development Method), RUP (Rational Unified Process), MSF (Microsoft Solution Framework) и XP (Extreme Programming) Для сравнения процессов на основе двух характеристик — формализованности и степени итеративности — составлена карта процессов, на которой также выделены области стандартизованных моделей зрелости процесса разработки программного обеспеченияСММ (Capability Maturity Model for Software) и CMMI

Анализ сравнения моделей процесса разработки показал, что определен-

ные процессы подходят для создания компьютерных обучающих систем по одним факторам и не обеспечивают выполнения других факторов Известно, что идеального процесса создания программного обеспечения не существует, но использование неподходящего процесса может привести к снижению качества и функциональности разрабатываемого программного продукта Результаты сравнительного анализа моделей процессов и соответствующая область модели зрелости процессов разработки выявили направленность совершенствования процесса разработки компьютерных обучающих систем на повышение формализованное™ проектов Соответственно, регламентация процесса должна быть направлена на обеспечение согласованного и упорядоченного моделирования проектов

Исходя из основополагающих принципов программной инженерии, направленности совершенствования процесса сформированы ключевые рекомендации для процесса проектирования компьютерных обучающих систем

• проектирование и интеграция предшествуют кодированию и тестированию компьютерных обучающих систем для их визуального моделирования с адекватным отражением архитектуры до написания программного кода,

• планирование итераций процесса направляется на преодоление основных рисков на ранних стадиях проекта для снижения стоимости проекта за счет устранения дефектов на более ранних стадиях разработки,

• процесс проектирования компьютерных обучающих систем ориентирован на последующую компонентную реализацию программной разработки с тем, чтобы уменьшить количество кода, написанного вручную, для повышения качества конечного продукта,

• процесс проектирования компьютерных обучающих систем должен быть автоматизирован для возможности прямого и обратного проектирования визуальных моделей

Процессное проектирование, направленное на разработку специализированной модели процесса, а также его регламентация с учетом всех выявленных факторов качества для компьютерных обучающих систем позволило усовершенствовать процесс разработки на основе согласованного и упорядоченного моделирования проектов

Для практических исследований, связанных с моделированием компьютерных обучающих систем, выделены четыре технологических дисциплины процесса исследование концепции и системы, моделирование предметной области, определение требований, анализ и проектирование В работе приводится описание содержания процесса проектирования компьютерных обучающих систем базовых элементов моделирования (исполнители, действия, рабочие продукты) и динамических аспектов процесса (циклы, фазы, вехи процесса) Для управления итерационными переходами процесса разработки компьютерных обучающих систем предложены регламентные критерии как точки синхронизации, в которых определенный набор целей достигнут, необходимые артефакты созданы, решение о дальнейшей разработке принято Определено содержание рецензионных оценок контрольных точек процесса, которые включают в

себя наиболее важные факторы для завершенности данной фазы

Детальное описание и четкая организация процесса дает возможность его усовершенствования и создания основ для нормирования, расчета и оценки, что в свою очередь способствует улучшению качества программного продукта, соблюдению сроков и бюджета разработки

Важнейшей составляющей частью программной инженерии является моделирование программного обеспечения, особенно объектно-ориентированных разработок Показано, что с учетом социотехнического характера компьютерных обучающих систем и неоднородного по профессиональной направленности состава лиц, участвующих в процессе разработки, необходимо визуальное моделирование системы При этом графическая нотация как синтаксис языка моделирования должна быть понятна всем заинтересованным лицам, и выполнять следующие функции

— сообщать семантику всех стратегических и тактических решений разработки,

— обеспечивать форму представления, достаточно конкретную для восприятия человеком,

— обеспечивать возможность манипуляции формой представления с помощью инструментальных средств

Таким образом, язык должен обладать мощной визуальной составляющей для построения моделей компьютерных обучающих систем на различных уровнях абстракции и детализации, а также декларативной семантикой для фиксации процедурного значения в форме декларативного предложения На этом основании, а также фактора применения унифицированного процесса выбран стандартизованный унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language - UML)

В соответствии с современными тенденциями программной инженерии методология проектирования программных систем должна осуществляться с использованием CASE-технологий, которые являются в настоящее время наиболее стабильными информационными технологиями Для автоматизации визуального моделирования компьютерных обучающих систем предложено использование CASE-средства IBM Rational Rose Являясь мощным инструментом для визуальной разработки информационных систем любого класса, Rational Rose позволяет создавать, изменять и проверять корректность моделей компьютерных обучающих систем

Этот инструмент объединяет команду разработчиков на базе языка моделирования UML и предоставляет широкие возможности для проектирования компьютерных обучающих систем с использованием лучших архитектурных принципов Выбор CASE-средства Rational Rose для разработки компьютерных обучающих систем представляется целесообразным, поскольку в этом случае процесс создания системы будет осуществляться в интегрированной среде разработки со взаимосвязанным инструментарием.

• шаблон процесса разработки компьютерных обучающих систем,

• язык моделирования — Unified Modeling Language,

• CASE-средства — программные продукты IBM Rational Software, в

том числе и Rational Rose

Следует отметить, что выбор Rational Rose продиктован также соображениями его применимости для автоматической генерации по построенным моделям программного кода и осуществления реверсного инжиниринга для повторного использования программных компонентов компьютерных обучающих систем в новых проектах Rational Rose позволяет генерировать «скелетный код» на большом количестве различных языков, включая С++, CORBA, Java и тд

Совокупность разработанного процесса проектирования, языка моделирования и CASE-средства является исходной платформой для создания предметно-ориентированной интегрированной среды автоматизированной разработки компьютерных социотехнических систем для образовательной отрасли

В третьей главе диссертации рассматривается и обосновывается концепция визуального моделирования сложных компьютерных обучающих систем с целью преодоления вариативных и инвариантных по отношению к процессу проблем разработки

Сформулированы основные принципы визуального моделирования компьютерных обучающих систем для поддержания непротиворечивости артефактов разработки

• выбор моделей во взаимосвязи с подходом к решению проблемы,

• выбор уровня детализации, соответствующий цели использования модели,

• принцип реалистичности модели для предотвращения существенных потерь при реализации системы,

• принцип многомодельности для обеспечения семантической информативности и представления совокупности моделей как технического проекта реализации практически на любом объектно-ориентированном языке

Показано, что при визуальном моделировании компьютерных обучающих систем должны быть решены следующие задачи определение структуры или поведения системы, получение образца, позволяющего сконструировать систему; документирование принимаемых решений на основе полученных моделей Унифицированный язык моделирования Unified Modeling Language, дополненный процедурами для решения вопросов моделирования предметной области и требований представляется как метод анализа и проектирования компьютерных социотехнических систем

В соответствии с разработанными принципами моделирования в диссертационной работе представлены стратегии и образцы визуальных моделей анализа и проектирования со свойствами адаптивности и расширяемости для компьютерных обучающих систем

Для расширения семантических свойств динамических моделей проектируемых компьютерных обучающих систем и преодоления проблем нечеткой формализации задач проектирования разработаны визуальные формы сценариев интерпретации взаимодействия объектов с элементами программного кода Визуальные сценарии отражают упорядоченную во времени последователь-

ность действий, реализуемых в системе, для выполнения конкретного варианта ее использования Визуальные модели ключевых сценариев были разработаны для понимания сути последовательности взаимодействия самых важных объектов Анализ результатов проектирования с использованием визуальных сценариев показал следующее

• визуальные сценарии вариантов использования системы позволяют обнаружить дополнительные объекты структуры, не выявленные при предварительной идентификации,

• совершенствуется распределение и обновление обязанностей между объектами,

• улучшается понимание динамики взаимодействия объектов системы за счет схематического визуального представление сценариев,

• повышается степень полноты проектной модели

Для проведения объектно-ориентированного моделирования на этапах анализа и проектирования предлагается метод декомпозиция проблемы на классы и объекты с соответствующими свойствами на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного подхода Выявление общих свойств объектов помогает найти общие ключевые абстракции и механизмы, что в свою очередь приводит разработчиков к построению более простой архитектуры системы.

Единичное решение декомпозиции системы на объектном уровне не дает возможности разработчикам достигнуть продуктивности потенциальных улучшений, присущих объектно-ориентированной парадигме По мере накопления опыта разработки программных систем для сферы электронного обучения систематически изучались, анализировались и программировались удачные решения Такой подход позволил развить модели анализа и проектирования, осуществить их автоматическую реализацию и разработать теорию, обобщающую найденные решения для проектирования компьютерных обучающих систем, что в свою очередь совершенствует дальнейшую практику их разработки

Теоретическую основу анализа составили классическая категоризация (классификация по свойствам) и концептуальная кластеризация (классификация по понятиям). Итеративный подход к классификации предопределил процедуру конструирования иерархии классов и объектов при разработке компьютерных обучающих систем. При этом взятая за основу определенная структура классов постепенно совершенствуется в процессе проектирования программной системы

В работе предложен метод идентификации классов на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного подхода для применения при проектировании компьютерных обучающих систем Практика разработки компьютерных обучающих систем показала, что при выборе декомпозиции проектируемой системы целесообразно учитывать и алгоритмический, и объектно-ориентированный аспекты При таком подходе разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий, а разделение по объектам придает особое значение агентам, которые являются либо объектами, ли-

бо субъектами действия

При рассмотрении данной проблемы был учтен важный момент поскольку традиционные средства системного анализа связаны с определением данных или спецификацией процессов, они могут быть использованы для поиска объектов Для этого предложено использовать следующие средства традиционного системного анализа диаграммы потоков данных (или их варианты, включающие в себя контекстные диаграммы), диаграммы «сущность-связь» и диаграммы «состояния-переходы». Эти средства охватывают три независимых системных представления процесс, данные и динамику (или управление). Объектно-ориентированная методика объединяет два из этих аспектов (данные и процесс), инкапсулируя локальное поведение с данными В то же время в контексте поставленной задачи целесообразно применить диаграммы потоков данных Метод модельного анализа проектируемых компьютерных обучающих систем был дополнен лингвистической составляющей Использованы два метода лингвистического информационного анализа (ЛИА)

• частотный анализ фраз — поиск в выбранном текстовом ресурсе описания проблемной области для идентификации терминов, которые могут обозначать понятия области приложения

• матричный анализ с использованием таблицы, строки и столбцы которой представляют собой понятия области приложения, генерирующие исходное множество идентифицированных объектов; предназначен для поиска объектов, которые не были выделены при первоначальном применении частотного анализа

Таким образом, предлагаемая методика идентификации объектов и классов является результатом синтеза модельного и лингвистического информационного анализа систем

Результатом применения частотного анализа к ресурсу области приложения может быть достаточно длинный список понятий, многие из которых окажутся впоследствии иррелевантными Для систематического пересмотра списка частотного анализа и идентификации исходного множества компонентов объектно-ориентированного анализа (объектов, классов, атрибутов и т д ) предложена таблица конвертации списка понятий Введение в таблицу конвертации критериев классификации понятий в соответствии с объектно-ориентированным подходом позволяет использовать результаты анализа таблицы непосредственно для дальнейшего процесса проектирования системы Использование лингвистического информационного анализа совместно с таблицей конвертации приводит к объектно-ориентированной методике проектирования, так как понятия, выделенные на этапе частотного анализа, классифицируются в таблице по объектному подходу

Применение предложенного метода идентификации классов и объектов осуществляется для построения модели предметной области в виде диаграммы классов без дополнительного указания атрибутов, мощностей (кратностей) связей, операция и т д Дальнейшие действия по идентификации классов осуществляются по методологии объектно-ориентированного анализа, поскольку конечной целью будет являться построение объектно-ориентированной модели

предметной области

Схема взаимосвязи описанных методик поиска и идентификации объектов и классов представлена на рис 2.

Рис 2 Взаимосвязь методик идентификации объектов и классов

Практическое применение представленной методики дает возможность выполнить выбор множества объектов при проектировании компьютерных систем в соответствии с формализованной структурой, что является непременным условием для повторного применения моделей анализа и проектирования и расширения системы

Четвертая глава диссертации посвящена разработке методов совершенствования архитектурных решений для компьютерных обучающих систем

В данной главе представлены методы реализации концепции современной программной инженерии по применению образцов проектирования — проектных паттернов и модельных каркасов — применительно к моделям компьютерных социотехнических систем. Предложены и реализованы технические решения по повторному использованию элементов моделей включением в их архитектуру идентифицированных проектных образцов Выявленные образцы могут прилагаться к существующим элементам конкретного проекта, чтобы улучшить прежнее решение архитектуры, или служить основой для создания нового набора элементов на стадии анализа программной системы

Возможность повторного использования неотделима от показателя расширяемости программной системы Это означает, что апробированные в режиме повторного использования компоненты компьютерных обучающих систем будут оставаться открытыми для адаптации к характерным в процессе разработки изменениям, касающихся требований, алгоритмов, представления данных и т д.

Для повторного применения моделей анализа и проектирования, а также расширения программных обучающих систем в данной работе реализована

стратегия проектирования с повторным использованием на основе применения удачных модельных решений в серии разработок компьютерных обучающих систем Предпосылкой ускорения процесса перехода на компоненты многократного использования явилось применение стандартного языка моделирования Unified Modeling Language, обладающего свойствами расширяемости и хорошо определенной семантикой Очевидным результатом повторного использования компонентов в компьютерных обучающих системах является снижение общей стоимости проекта и сокращение времени на его разработку и тестирование

Преимущественная роль для многократного использования была отведена идеям и примерам кооперативного взаимодействия объектов в проектных моделях компьютерных обучающих систем, хорошо зарекомендовавшим себя в практике разработки и ведущим к понятным и масштабируемым решениям В проектных образцах были именованы и идентифицированы ключевые аспекты структуры общего решения, которые позволили применить их для создания повторно используемых архитектурных конструкций

Обобщенная проектная модель интегрированной обучающей системы была представлена в виде пакетов, объединяющих их элементы по классам, которые являются абстрактными представлениями конкретных составляющих модулей компьютерных учебников, тестов и тренажеров Эта процедура упростила идентификацию проектных образцов для каждого отдельного модуля системы и придала ей свойства расширяемости, так как пакетная архитектура позволяет добавлять новые модули в обобщенную модель компьютерной системы

Одним из решений повторного использования образцов в проектных моделях компьютерных обучающих систем явилось применение структурного образца Decorator для компоновки объектов с целью получения новой функциональности Это позволило обеспечить независимость абстрактного представления материалов компьютерного учебника от их физического наполнения и сформировать представление учебных материалов в проектной модели На рис 3 представлена схема применения в проектной модели компьютерной обучающей системы образца Decorator

Дополнительная гибкость данного решения обусловлена возможностью изменить композицию объектов во время выполнения, что недопустимо для статической композиции классов Применение проектного образца Decorator отделило процедуру создания цепочки объектов от процедуры ее непосредственного использования и, тем самым, исключило изменения в них в связи с появлением новых дополнительных требований по расширению функциональности (в данном примере — типов мультимедийное™ фрагментов лекции) Таким образом, проектный образец Decorator позволил описать динамическое добавление объектам новых обязанностей и рекурсивно компоновать объекты с целью реализации заранее неизвестного числа дополнительных функций

Анализ общности и изменчивости как первичный инструмент выделения объектов, позволил найти концептуальное решение (общность) и подготовить решение на уровне реализации (каждая конкретная вариация) для идентифика-

ции проектного образца Strategy в модулях компьютерной обучающей системы «Тест» и «Тренажер» (рис 4).

Пользователь

Декоратор

Компонент Лекции

«enttty» Лекция

^Формирование Лекции()

~ж-

»»ИдНомер int ♦Имя лекции string ♦Предмет s'ring ♦Путь к файлу string ♦Доступ для просмотра bool

*3агрузка() ^Создание лекции() ^Разрешить доступ() ^Удаление лекцииО

Лекционный Декоратор ^Лекция Лекция

^Формирование Лекции()

i

Декоратор Ссылки

^Формирование Лекции{) Сформирование Ссылки{)

Декоратор Текста

^Формирование Лекции!) Сформирование Текста()

Декоратор Изображения

Сформирование Лекции() ^Формирование ИзображенияО

Декоратор Заголовка Декоратор Звука Декоратор Видео

^Формирование лекции<) ^Формирование заголовка{) ^Формирование Лекции() ^Формирование Зэука() ^Формирование Лекции() ^Формирование Видео()

Рис 3 Схема применения в проектной модели компьютерной обучающей системы образца Декоратор (Decorator)

Применение образца Strategy в вышеназванных модулях обусловлено необходимостью идентификации алгоритмов генерации наборов учебно-тренировочных заданий, а также обработки изменений в алгоритмах независимо от модулей Проектный образец Strategy — это способ определить семейство алгоритмов, решающих концептуально одну и ту же задачу, но различающихся между собой способом ее решения

Включение данного проектного образца в модель позволило упростить

добавление новых алгоритмов генерации набора заданий (вопросов) для теста и тренажера и отделить процедуру выбора алгоритма от его реализации При этом класс «Стратегия генерации» определяет, как будут использоваться алгоритмы генерации комплекта заданий, класс «Контекст» использует конкретные алгоритмы посредством ссылки на тип абстрактного класса «Стратегия генерации», классы «Стратегия генерации» и «Контекст» взаимодействуют с целью реализации выбранного алгоритма генерации набора заданий тренажера

Рис. 4 Схема применения в проектной модели компьютерной обучающей системы проектного образца Стратегия (Strategy)

Применение проектного образца Strategy в модулях компьютерных обучающих систем позволяет отказаться от использования переключателей и/или условных выражений, которые заметно усложняют стойкость систем к изменению требований за счет инкапсуляции каждого поведения в отдельный класс Strategy

Следует отметить, что решение проблемы в контексте выявленных образцов проектирования при разработке компьютерных обучающих систем не только упрощает дизайн будущей системы, но и оптимизирует программный код

Таким образом, системный анализ наиболее продуктивных проектов компьютерных обучающих систем, которые были созданы с участием автора и реализованы в образовательной сфере, позволил идентифицировать проектные образцы, повторное применение которых в последующих проектах способствовало более быстрому конструированию моделей и уменьшению зависимости от изменяющихся требований

Разработка компьютерных систем отличается широким спектром проектных действий, от проектирования компонентов системы до проектирования графического пользовательского интерфейса (graphical user interface — GUI), являющегося в настоящее время стандартом для интерактивных систем При этом значительную часть стоимости разработки всего приложения в целом составляют затраты на проектирование и реализацию такого интерфейса Для совершенствования архитектуры проектных решений в диссертационной работе предложено и реализовано техническое решение по адаптивности визуальных проектных моделей подсистемы поддержки графического пользовательского интерфейса компьютерных систем на основе применения модельных каркасов Этот подход, направленный на результативное проектирование расширяемой архитектуры, ускоряет процесс проектирования и делает возможным получение унифицированной модели интерфейса для компьютерных социотехнических систем целевого назначения, например для образовательной сферы

Разработанная модель подсистемы поддержки интерфейса, позволяет проектировать обучающие системы, встраивая модель GUI в общую модель системы в соответствии с ее функциональными и системотехническими структурами Подобный подход положительно сказывается на модернизации проектной модели интерфейса и легкости ее перенесения на другие платформы и операционные системы

Для реализации в объектно-ориентированном проекте GUI механизмов расширения и модификации в соответствии с потенциальными изменениями функциональности и контекста интерфейса при формировании архитектуры был создан один из видов проектных образцов — модельный каркас Window Creation, представляющий собой шаблон как связанную группу пакетов с базовой структурой многократного использования Модельный каркас Window Creation отражает пример параметризованного сотрудничества, параметры которого именуют элементы, связываемые пользователем с конкретными сущностями, соответствующими решаемой задаче, что дает возможность формировать объекты интерфейсных окон в рамках одной архитектуры (рис. 5)

Логическое представление подсистемы графического пользовательского интерфейса в виде диаграммы классов (рис 6), отражающей взаимосвязи между отдельными сущностями данной предметной области и описывающей их внутреннюю структуру и типы отношений, может служить дальнейшим развитием концептуальной модели проектируемого интерфейса

В проектной модели системы поддержки графического пользовательского интерфейса компьютерной обучающей системы реализованы базовые функции оконного интерфейса с возможностью их расширения и дополнения Применение модельного каркаса Window Creation позволило объединить однотип-

ные операции по созданию окон различных типов в одну, а также сделать эту операцию компактной Предложенный подход к разработке графического пользовательского интерфейса на основе идеи модельного каркаса существенно ускоряет процесс проектирования и делает возможным получение унифицированной модели интерфейса

WindowCreation I

Рис. 5. Модельный каркас Window Creation

Ч>

г-О1

Window

WmdowType Byte Windowspec Byte WmdowOpenO

ShowFormO UseiChoiseO CloseWmdowO

WorkController

GetLinkRuleO

SecWindowUn

SecWindowUnOpenO ShowFormUnO UserChoiseUnO Close WindowUnO

SecWmclowPar

SecWmdowParOpenO ShowFormParO UseiChoisePaiO CIoseWmdowPaiQ

MamWindowStatusO

UpdateStatusf)

GetChoiseO

SecWmdowMod

SecWmdowModOpenO ShowFonnModO UserChojseModO CloseWindowModO

Рис 6 Диаграмма классов модели подсистемы поддержки 01Л

Продолжением сущностного моделирования подсистемы поддержки графического пользовательского интерфейса явилась разработка метрик для оценки практичности нефункционального визуального прототипа интерфейса Были представлены следующие процедурные и структурные метрики, построенные на основе сущностных элементов модели прецедентов — обобщенных элементов, определенных в виде намерений пользователей и обязательств системы сущностная эффективность, согласованность задач, визуальная связность

Учитывая акцент авторских направлений разработок на анализе и проектировании компьютерных обучающих систем, для которых важны решения как по организации их функционирования, так и по содержательному наполнению, для оценки проектирования прототипов были разработаны процедурные и структурные метрики в следующих вариантах

• структурные метрики, базирующиеся на тех поверхностных свойствах архитектурных решений пользовательского интерфейса, которые легко сопоставить с конкретными цифрами (количество визуальных компонентов на экране, число экранов прямого доступа и т п ),

• процедурные метрики, позволяющие понять соотношение различных задач и данного проектного решения в терминах контента и организации.

Для оценки реального взаимодействия пользователя с системой в качестве показателя соответствия принятого интерфейсного решения тому, которое выражено сущностной моделью вариантов использования системы, предложена процедурная метрика сущностной эффективности прототипа интерфейса Величина сущностной эффективности СЭ, отраженной в функциях пользовательского интерфейса, определена как отношение длины сущностного описания к длине воплощения сценария

g

СЭ = 100 сущн , (4)

S реальн

где 8сущн — количество шагов, приводящих к решению поставленной задачи по модели вариантов использования системы, SpeanoH — количество шагов, необходимых для решения задачи в реальности

Для оценки соответствия сложности задач, реализуемых на терминалах, ожидаемой частоте их использования введена процедурная метрика согласованности задач Принято, что согласованность — это упорядоченная корреляция между частотой использования задачи и сложностью ее решения, измеряемая статической мерой — коэффициентом корреляции Kendall Tau Correlations

(г)

Рассчитывается согласованность задач СЗ следующим образом

С3 = 100 т = 100 —, (5)

Р

где D — мера несогласованности, равная числу пар задач, корректно отсортированных по реальному количеству шагов, Р — число всех возможных пар задач

„ ЩИ-1)

Если сложность или длина всех задач разная, то Р = ■———1, где N -

число упорядоченных задач Значение согласованности задач может принимать значения от -100% до 100% (соответственно г =-1, т=1) Чем ближе полученное значение к -100%, тем сложнее является решение наиболее часто возникающих перед пользователем задач. При нулевом значении параметра согласованности считается, что связь между частотой выполнения и количеством шагов отсутствует Для вычисления т все задачи, реализуемые на конкретном терминале, упорядочиваются по ожидаемой частоте применения и сложности исполнения, которая определялась количеством действий для решения задачи

Для оценки архитектуры графического пользовательского интерфейса в целом, а также качества его структурированности предложено использование структурной метрики визуальной связности Общая концепция связности, используемая в теории и практике программной инженерии, отражает тот факт, что чем выше связность компонентов, тем проще их интерпретировать, независимо от того, какие цели при этом преследуются программирование, повторное использование, расширение или модификация Непосредственное приложение метрики связности к диалоговым окнам и другим сложным компонентам интерфейса нецелесообразно, поскольку связность в ее классической интерпретации не учитывает размещение и группировку этих компонентов, а учитывает только их наличие или отсутствие.

Было выполнено расширение качественной метрики связности, в соответствии с которым может быть оценена семантическая и концептуальная взаимосвязь компонентов экрана терминала интерфейса При этом степенью визуальной связности оценивается аспект архитектуры интерфейса, который в значительной степени влияет на понятность, простоту изучения и использования приложения Следует отметить, что контекст взаимодействия для каждого сценария реализации варианта использования системы остается вопросом проектирования графического пользовательского интерфейса При этом его визуальное воплощение можно выразить в прототипе интерфейса и оценить через метрику связности.

Визуальная связность для любой группы компонентов экрана интерфейса определена как отношение количества тесно связанных пар визуальных элементов к общему количеству рассматриваемых пар Тогда суммарная связность проекта для данного контекста взаимодействий будет вычисляться рекурсивным суммированием связности всех групп, подгрупп и т. д Для каждого уровня группировки визуальная связность ВС равна

V*

ВС =100

(6)

где Рк ~ , Л^ — число визуальных компонентов группы к, Сч

V*,.//1*/

— семантическая связанность между компонентами г и у в группе к, причем 0 <

с„<1

Введенные метрики оценки практичности ^функционирующего графического пользовательского интерфейса предложены как альтернатива субъективным пользовательским оценкам и тестированию практичности, проводимого после создания функционального прототипа Практическое применение данных метрик дает возможность выявить проблемные места интерфейса и принять оптимальное проектное решение Метрики практичности нефункционирующих визуальных прототипов графических пользовательских интерфейсов могут дополнять и поддерживать другие формы оценки и анализа проектов компьютерных систем

В пятой главе диссертации описываются результаты применения созданной методологии проектирования для разработки компьютерных систем линейки приложений для образовательной сферы

На основе предложенных методов визуализации разработаны расширяемые объектно-ориентированные модели анализа и проектирования интегрированной компьютерной обучающей системы, модуля генерации учебно-тренировочных заданий, тренажерно-обучающего комплекса Для организации упорядоченного подхода к распределению задач и ресурсов проектов, а также детальной проработки всех этапов применен регламентированный процесс проектирования для компьютерных социотехнических систем Автоматизация процессов анализа и проектирования осуществлялась с использованием инструментального объектно-ориентированного средства IBM Rational Rose, основанного на применении стандартного языка моделирования Unified Modeling Language

Разработанные визуальные модели анализа и проектирования интегрированной компьютерной обучающей системы, специфицированные на языке UML, являются адаптивными по факторам детализации проектов, принадлежащих линейке образовательных компьютерных систем различной степени сложности Фактически, представленные модели являются формализованной документацией, которая может поддерживаться и использоваться для исследования проблем проектирования компьютерных систем для образовательной сферы и последующих итераций развития системы

Проектная модель компьютерной обучающей системы представлена в виде пакетов, объединяющих их элементы по классам, которые являются абстрактными представлениями конкретных составляющих модулей интегрированной обучающей системы компьютерных учебников, тестов и тренажеров Проектная модель компьютерной обучающей системы обобщена с использованием архитектурных представлений Логическое представление отражает декомпозицию системы в набор логических элементов (классов, подсистем, пакетов и взаимодействий), а процедурное представление отображает эти элементы в процессы и подпроцессы (потоки) системы Проектная модель представлена следующей совокупностью рабочих продуктов

• документ-концепция проекта, представляющий высокоуровневое определение системы и отражающий основные требования к ней,

• визуальная модель предметной области в виде UML-диаграммы клас-

сов, отражающая формализацию концептуальных объектов, выявленных по документу-концепции компьютерной обучающей системы,

• визуальная модель прецедентов (вариантов использования системы) в виде UML-диаграммы Use Case, отражающая функциональные требования к системе,

• документ развернутого описания функций системы в виде сценариев как совокупности прецедентов;

• визуальная расширенная модель предметной области с атрибутами в виде UML-диаграммы классов сущностей с атрибутами,

• визуальная модель взаимодействия в виде UML-диаграмм последовательности и кооперации, описывающая динамику всех прецедентов системы,

• визуальная модель проектирования в виде развернутой UML-диаграммы классов, описывающую реализацию прецедентов системы и служащую в качестве абстрактного представления исходного программного кода компьютерной обучающей системы,

• визуальная модель базы данных UML-диаграмма показывающая взаимодействие таблиц входящих в базу данных, а так же подробное описание атрибутов операций и связей между этими таблицами

Модель проектирования компьютерной обучающей системы является основой для последующей деятельности по реализации и тестированию и пригодна к многократному использованию

Полный пакет адаптивных и расширяемых визуальных моделей компьютерной обучающей системы приведен в приложении к диссертационной работе

Для компьютерных обучающих систем, в состав которых входят компьютерные учебники, тренажеры и тестовые программы проверки знаний, разработана проектная модель модуля генерации учебно-тренировочных заданий Модуль спроектирован как программный интерфейс для работы с базой данных, содержащей вопросы и задания для различных форм контроля знаний обучаемых, а также практические работы тренажерного модуля В отличие от реализованного в общей проектной модели стандартного механизма доступа к базе данных, неадаптивного для структурных изменений контента, модуль содержит механизм адаптации, позволяющий добавлять новые алгоритмы генерации тестовых и учебно-тренировочных заданий в соответствии с вводимыми сценариями тестирования и тренажа, что расширяет дидактические и технологические возможности компьютерной обучающей системы

В работе представлены визуальные модели анализа и проектирования тренажерно-обучающего комплекса «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов», предназначенного для подготовки специалистов в области автоматизации технологических процессов и производств в промышленности В состав тренажерно-обучающего комплекса входят модули активных методов обучения (программные тренажеры) и модули декларативных знаний

Проектирование тренажерно-обучающего комплекса (ТОК) «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов» осу-

ществлялось по разработанному регламенту процесса, управляемого моделями На основе объектно-ориентированного метода с использованием CASE-средства IBM Rational Rose создан пакет расширяемых визуальных моделей анализа и проектирования тренажерно-обучающего комплекса.

Следует отметить, что реализация имитационных моделей систем автоматического регулирования осуществлялась прямым программированием Для написания программного кода и уточнения некоторых деталей при моделировании диаграмм взаимодействия были разработаны диаграммы деятельности как аналоги блок-схем Выделение и группировка повторяющихся элементов в алгоритме работы системы при имитации системы автоматического регулирования осуществлялась для создания обобщенной диаграммы деятельности Алгоритм обобщенной диаграммы может использоваться для расширения проектной модели тренажерно-обучающего комплекса при включении модулей имитации систем автоматического регулирования различных типов

В результате анализа и проектирования функциональные требования к разрабатываемому тренажерно-обучающему комплексу были трансформированы в предварительный системный проект и создана стабильная основа архитектуры системы При этом детализированное проектирование было сконцентрировано на кооперации объектов структурные аспекты кооперации представлены диаграммами классов, а поведенческие аспекты — в виде диаграмм взаимодействия Визуальная модель проектирования тренажерно-обучающего комплекса, сохраняя структуру системы, определенную в модели предметной области, является чертежом для программирования системы с частичной автоматической кодогенерацией Последующие действия по реализации проектной модели тренажерно-обучающего комплекса в программный код заключаются в кодогенерации классов объектов, программировании процедур методов, наполнении баз данных и размещении компонентов по узлам вычислительной сети Все визуальные модели комплекса являются техническим проектом реализации практически на любом объектно-ориентированном языке

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Решена крупная научная проблема создания методологии проектирования компьютерных обучающих систем, основанной на системном подходе к использованию современных методов программной инженерии Предложенная методология объединяет подходы, выработанные в рамках таких научных направлений, как системный анализ, программная инженерия, CASE-технологии проектирования программных систем и вносит значительный вклад в развитие теории анализа и синтеза проблеморазрешающих систем

2 Выполнен анализ перспективных технологических процессов проектирования программных систем с выявлением механизмов модификации и адаптации для применения в отраслевых интегрированных средах разработки Показано, что процесс автоматизированного проектирования компьютерных обучающих систем должен базироваться на комплексном использовании подходов программной индустрии, модельной функциональности и обладать свой-

ствами итеративности, инкрементности и архитектурного центризма

3 Разработан метод идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложений на основе синтеза модельного и лингвистического информационного анализа систем. Метод использован при объектно-ориентированном анализе для декомпозиции проектируемых компьютерных обучающих систем

4 Разработаны визуальные формы и алгоритм создания сценариев интерпретации взаимодействия системных объектов с элементами программного кода для расширения семантических свойств динамических моделей компьютерных систем и преодоления проблем нечеткой формализации задач проектирования

5 Впервые поставлены и решены задачи создания объектно-ориентированных расширяемых моделей компьютерных обучающих систем при реализации стратегии повторного использования включением в их архитектуру идентифицированных проектных образцов

6 Предложены и конструктивно проработаны решения, позволившие ускорить процесс проектирования компьютерных обучающих систем за счет включения в их архитектуру модельных каркасов.

7. Разработаны процедурные и структурные метрики для оценки практичности визуальных прототипов графического пользовательского интерфейса компьютерных систем, направленные на выявление проблемных элементов модельной конструкции и дополняющие формы и оценки анализа проектов в целом

8. Разработанные принципы, методы и программно-инструментальное обеспечение использованы для проектирования компьютерных систем линейки приложений для электронного обучения Внедрение разработанных автором регламента анализа и проектирования, визуальных моделей и сценариев позволило решить проблему повышения эффективности процесса разработки и качество программных продуктов для образовательной сферы

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1 Черткова Е А Разработка компьютерных обучающих систем Монография - Саратов. Сарат гос техн ун-т, 2005 -175 с

2 Софиев А.Э, Черткова Е А Компьютерные обучающие системы Монография - М.: Изд. ДеЛи, 2006 - 296 с

Статьи в журналах, периодических изданиях, включенных в список ВАК РФ

3. Черткова Е А Концепция спецификации требований для проектирования компьютерных обучающих систем // Вестник Саратовского государственного технического университета - 2005 № 4 (9) С 90-97

4 Черткова Е А Объектно-ориентированное проектирование графического пользовательского интерфейса // Системы управления и информационные технологии - 2006 № 1 (23) С 63-67

5 Черткова Е А Автоматизация анализа и проектирования компьютерных обучающих систем // Вестник Саратовского государственного технического университета -2006 № 1 (11), Вып 2 С 98-103

6 Софиев А Э, Черткова Е А Тренажерные комплексы для обучения операторов потенциально опасных химико-технологических производств. // Приборы -2006 № 12 С 57-59

7 Черткова Е А Автоматизация моделирования требований для проектирования компьютерных обучающих систем И Вестник Саратовского государственного технического университета - 2006 № 4 (18), вып 3 С 103110

8 Черткова Е А Применение модельных каркасов для разработки графического пользовательского интерфейса // Вестник Астраханского государственного технического университета -2007 №1(36) С 150-153

9 Черткова Е А Применение проектных паттернов для разработки компьютерных обучающих систем // Вестник Тамбовского государственного технического университета -2007 Т 13 №1А - С 13-19

10 Ананьева ТН, Черткова Е А Методология разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг // Теоретические и прикладные проблемы сервиса - 2007 № 2 - С 48-51

11 Черткова Е А, Карасев Д И Информационно-аналитическая система представления параметров эксплуатационного контроля удаленных объектов //Приборы -2007 № 10 (впечати)

12 Черткова Е А, Шевырин А Е Оценка практичности прототипа графического пользовательского интерфейса // Системы управления и информационные технологии - 2007 № 1 3 (27) - С 398-402

13. Черткова Е.А. Проектирование системы управления графическим пользовательским интерфейсом // Автоматизация и современные технологии -2007 № 10 (в печати)

Статьи в межвузовских научных сборниках и др изданиях

14 Черткова ЕА Образовательные порталы в системе дистанционного обучения // Сборник научных статей проф -преп состава / Всероссийская гос налоговая академия - Москва, 2003 - С 220-227

15 Софиев А Э, Черткова Е А, Годов А А Создание автоматизированной системы разработки тренажерно-обучающих комплексов для специалистов по управлению и автоматизации технологических процессов // Наукоемкие технологии образования- межвуз сб научно-метод трудов / Таганрогский российский гос ун-т - Таганрог, 2004 №8 -С 41-43

16 Софиев А Э, Черткова Е А Создание информационной системы тренажерного комплекса средствами динамической визуализации // Наукоемкие технологии образования межвуз сб научно-метод трудов /2005 № 9

17 Черткова Е А, Шевырин А Е Разработка графического пользовательского интерфейса для компьютерных обучающих систем // Компьютерные учебные программы и инновации - 2005 № 12 - С 70-75.

18 Черткова Е. А, Карпов В С Объектно-ориентированное проектирование компьютерных обучающих систем // Компьютерные учебные программы и инновации.-2005 №12 -С 62-69

19 Софиев А Э., Черткова Е А., Карасев Д И Анализ и моделирование требований для проектирования информационно-аналитической системы // Технология и автоматизация атомной энергетики. Сборник статей — Се-верск Изд СГТИ, 2005 - С 154-157

20 Черткова Е А, Карасев Д.И Объектно-ориентированное проектирование информационно-аналитической системы для обработки технологических параметров // Аспирант и соискатель - 2006 № 4 — С 275-279

21. Черткова Е А, Карпов В.С Метод идентификации классов и объектов для проектирования компьютерных обучающих систем // Актуальные проблемы современной науки -2006 №3 —С 294-296

Статьи в сборниках трудов международных, всероссийских научных конференций

22 Черткова ЕА Использование компьютерных презентаций в учебном процессе // Информационные технологии в образовании сб трудов VIII Междунар. конференции / МИФИ. - Москва, 1998. - С 64-65

23 Черткова Е А, Варакин В П, Легонькова Н.М Концепция использования Internet /Intranet-технологий в виртуально-тренинговых средствах обучения // Информационное обеспечение науки- новые технологии сб трудов VIII научно-практического семинара / БЕН РАН — Москва, 1999 — С 119124

24 Черткова Е.А., Умеренков Г.М Опыт использования Intranet-сети в учебном процессе вуза // Информационные технологии и телекоммуникации в образовании сб трудов II Междунар выставки-конференции / ВК ВВЦ «Наука и образование» - Москва, 2000

25 Черткова Е А, Годов А А Методологические основы создания мультимедийного образовательного программного комплекса // Информационные технологии в образовании, сб. трудов XI Междунар выставки-конференции /МИФИ - Москва,2001 -ЧШ-С 148-149

26 Черткова Е.А, Умеренкова О П, Годов А А Использование Интранет-технологии для реализации мультимедийного образовательного программного комплекса // Информационные технологии в образовании- сб трудов XIIМеждунар выставки-конференции/МИФИ -Москва,2002 — 4IV.

27 Черткова Е А Годов А А Динамическая визуализация информации в программных тренажерах // Информационные технологии в образовании сб трудов ХП1 Междунар выставки-конференции / МИФИ - Москва, 2003 -4IV - С 321-322

28 Черткова Е А, Умеренкова О П, Тучков В И Визуальное моделирование модуля генерации учебно-тренировочных заданий для компьютерной

обучающей системы // Информационные технологии в образовании сб трудов XIV Междунар выставки-конеренции / МИФИ - Москва, 2004 - ЧIV

— С 200-201

29 Черткова ЕА Шевырин АЕ Визуальное моделирование интерфейса компьютерной обучающей системы // Информационные технологии в образовании- сб трудов XIV Междунар выставки-конференции / МИФИ - Москва, 2004 -Ч1П -С 85-86

30 Черткова Е А Умеренкова О П Разработка компьютерных обучающих систем на основе Rational Unified Process // Информационные технологии в образовании сб трудов VI межвуз науч.-практ конф / Московский гос унт сервиса. — Москва, 2004

31 Софиев А Э , Черткова Е А, Карасев Д И Разработка динамической модели с использованием Unified Modeling Language для информационно-аналитической системы // Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе сб трудов межрегиональной науч-практ конф. / Йошкар-Ола, 2005 -С 127-130

32 Софиев АЭ, Черткова ЕА, Карасев ДИ Визуальное моделирование функциональных требований к информационной системе // Математические методы в технике и технологиях сб трудов XVIII Междунар научн конференции /Казан гос техн ун-т -Казань,2005 -Т10.-С 112-114

33 Софиев А Э, Вендров A M, Черткова Е А Визуальное моделирование компьютерных обучающих систем с использованием Unified Modeling Language // Телематика'2005 сб трудов XII Всероссийской научно-методич конференции / Санкт-Петерб гос ун-т информ технологий, механики и оптики -Санкт-Петербург,2005 -Т 1 -С 255-256

34 Софиев А.Э, Черткова Е А, Карасев Д И Визуальное моделирование информационно-аналитической системы с использованием Unified Modeling Language // сб трудов VI Всероссийской научно-техн конференции / Восточно-Сибирский гос технологич ун-т - Улан-Удэ, 2005 - Ч 2 С 259-264

35 Черткова ЕА. Развитие методологии проектирования компьютерных обучающих систем в сфере образования // Применение новых технологий в образовании сб материалов XVI Международной конференции / Фонд новых технологий в образовании - Троицк, 2005 - С 373-374

36 Черткова Е А Применение объектно-ориентированного моделирования для разработки компьютерных обучающих систем // Технологии Интернет -на службу обществу сб трудов IV Всероссийской научно-практ. конференции / Саратовский гос техн ун-т - Саратов, 2005. - С 394-396

37 Черткова Е А Моделирование предметной области для проектирования компьютерных обучающих систем // Информационные технологии в образовании сб трудов XV Междунар выставки-конференции / МИФИ - Москва, 2005 -ЧП1. С 287-290.

38 Черткова ЕА Умеренкова О.П Конфигурирование и реализация Rational Unified Process для разработки программных систем // Информационные технологии XXI века сб материалов VII межвуз науч.-практ конф

— Москва, 2005 С 129-131

39. Ананьева Т.Н., Черткова ЕА Концепция разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг // Наука - сервису сб трудов XМеждунар научно-практич конференции М,2005 —С 10-14

40 Черткова Е.А., Карпов В С Проектирование компьютерных обучающих систем с использованием CASE-средств // Информационные технологии в образовании и науке сб трудов Всеросс. научно-практич конференции M, 2006 4 3 С 628-632

41 Черткова Е.А., Карпов В С Применение шаблонов проектирования в моделях компьютерных обучающих систем // Математические методы в технике и технологиях- сб. трудов XIX Междунар научн конференции / Воронежск гос техн. ун-т - Воронеж, 2006 - Т 4 С 220-222

42 Черткова Е А., Шевырин А Е Разработка статической модели графического интерфейса с использованием шаблона модельного каркаса // Математические методы в технике и технологиях сб. трудов XIX Междунар научн конференции / Воронежск гос техн ун-т - Воронеж, 2006 - Т 10. С 175178.

43 Софиев А.Э, Черткова Е А, Карасев Д И Применение унифицированного процесса для проектирования информационно-аналитической системы // Математические методы в технике и технологиях сб трудов ХЗХ Междунар научн конференции / Воронежск гос техн ун-т - Воронеж, 2006 -Т 10 С 84-86.

44 Черткова Е.А Метод объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем с использованием паттернов // Применение новых технологий в образовании- сб материалов XVII Международной конференции / Фонд новых технологий в образовании. - Троицк, 2006 С. 251-252

45. Черткова ЕА, Ванярх Т.А. Концепция проектирования Web-приложений для электронного обучения // Применение новых технологий в образовании сб материалов XVII Международной конференции / Фонд новых технологий в образовании - Троицк, 2006 С 474-475

46. Черткова ЕА Применение модельных каркасов при проектировании графических пользовательских интерфейсов // Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий материалы VII Всероссийской научно-техн конференции / Восточно-Сибирский гос технологии, ун-т -Улан-Удэ, 2006.4 2 С 480-481

47 Черткова ЕА Методология объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем // Телематика'2006 сб трудов Х1П Всероссийской научно-методич. конференции / Санкт-Петерб гос ун-т ин-форм технологий, механики и оптики - Санкт-Петербург, 2006 - Т 2 С 318-319

48 Черткова Е А Принципы разработки архитектуры Web-приложений для электронного обучения // Технологии Интернет - на службу обществу сб статей по материалам V Всероссийской научно-практ конференции / Саратовский гос техн ун-т - Саратов, 2006 С 201-204

49 Черткова ЕА Методы программной инженерии для проектирования компьютерных обучающих систем // Информационные технологии в образовании сб трудов XVI Междунар конференции-выставки/ МИФИ - Москва,

2006 - 4V С 148-150

50 Черткова Е А, Карпов В С Метод идентификации классов и объектов для объектно-ориентированного моделирования компьютерных обучающих систем // Информационные технологии в образовании и науке сб трудов II Всеросс научно-практич конференции / Московская фин.-юр. акад — Москва, 2007 -4.1 С 100-104

51 Черткова Е.А, Карпов В С Оценка эффективности стратегий и образцов для анализа и проектирования компьютерных обучающих систем // Математические методы в технике и технологиях сб трудов XX Междунар научн конференции / Ярославск гос техн ун-т - Ярославль, 2007 - Т 6 С 253-255

52 Черткова Е А, Шевырин А Е Оценка качества проектной модели графического пользовательского интерфейса // Математические методы в технике и технологиях сб трудов XX Междунар научн конференции / Ярославск гос техн ун-т - Ярославль, 2007 - Т 6 С. 255-258

53 Черткова Е А, Карасев Д И Проектирование информационно-аналитической системы представления параметров эксплуатационного контроля // Математические методы в технике и технологиях сб трудов XX Междунар. научн конференции / Ярославск гос техн ун-т - Ярославль,

2007 -Т 6 С 258-263

54 Черткова ЕА Моделирование динамики компьютерных обучающих систем с использованием визуальных сценариев // Телематика'2007 сб трудов XIV Всероссийской научно-методич конференции / Санкт-Петерб гос ун-т информ технологий, механики и оптики - Санкт-Петербург, 2007. -Т1 С 160-161

Программные продукты

55 Черткова Е А, Годов А А Комплект программных тренажеров «Моделирование систем автоматического регулирования» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Министерства образования РФ № гос регистрации 50200300255 — M ВНТИЦ,2003

56 Черткова ЕА, Годов А.А Многофункциональная тестовая оболочка «Модуль-Тест» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Министерства образования РФ № гос регистрации 50200300256 — M ВНТИЦ,2003

57 Черткова ЕА Мультимедийный программно-методический комплекс «Автоматизация делопроизводства» /' Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального агентства по образованию № гос регистрации50200501451.—M ВНТИЦ,2005

58 Черткова Е А Пакет тестирующих программ по дисциплинам «Делопроизводство» и «Автоматизация делопроизводства» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального

агентства по образованию. № гос регистрации 50200501448 — M ВНТИЦ, 2005.

59 Софиев А Э., Волкова M Е, Черткова Е.А, Годов А.А Мультимедийный программно-методический комплекс «Системы управления химико-технологическими процессами» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального агентства по образованию № гос регистрации 50200501449 — M : ВНТИЦ, 2005

60 Софиев А Э, Черткова Е А Мультимедийный программно-методический комплекс «Интегрированные системы управления делопроизводством» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального агентства по образованию № гос регистрации 50200501450 — М.: ВНТИЦ, 2005

61 Черткова Е А, Карпов В С Программный тренажер «Администрирование операционной системы Windows ХР» / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац. технологий Федерального агентства по образованию №гос регистрации 50200501446 —M ВНТИЦ, 2005

62 Черткова Е.А, Карпов B.C. Автоматизированная технология проектирования компьютерных обучающих систем / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального агентства по образованию №гос регистрации 50200501447 —M ВНТИЦ, 2005

63. Черткова ЕА Пакет адаптивных и расширяемых объектно-ориентированных проектных моделей компонентов компьютерных обучающих систем / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоорцентра информац технологий Федерального агентства по образованию (на экспертизе)

Подписано в печать 27.08 2007 г Исполнено 28.08 2007 г Печать трафаретная

Заказ Ха 642 Тираж: ЮОэкз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское пг, 36 (495)975-78-56 www autoreferat ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ РАЗРАБОТКИ КОМПЬЮТЕРНЫХ СОЦИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1.1. Формализация структуры компьютерной обучающей системы.

1.1.1. Структурная схема процесса управления электронным обучением.

1.1.2. Высокоуровневая модель потоков данных компьютерной обучающей системы.

1.2. Методы и технологии разработки компьютерных систем для образовательной сферы.

1.2.1. Авторские системы разработки.

1.2.2. Методы и языки программирования компьютерных обучающих систем.

1.3. Анализ факторов качества компьютерных обучающих систем.

1.3.1. Классификация факторов качества.

1.3.2. Анализ ключевых факторов качества.

1.4. Принципы проектирования семейства приложений для электронного обучения.

1.5. Определение проблематики и задач исследования.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. СТРАТЕГИИ И РЕГЛАМЕНТ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.

2.1. Концепция программно-инструментальной платформы разработки компьютерных обучающих систем.

2.1.1. Методы программной инженерии.

2.1.2. Унифицированный язык визуального моделирования.

2.1.3. CASE-средства автоматизации процесса разработки.

2.2. Базовая модель процесса проектирования компьютерных обучающих систем.

2.2.1. Сравнительный анализ моделей процессов разработки.

2.2.2. Требования к процессу проектирования. Ключевые рекомендации.

2.3. Регламентация процесса проектирования компьютерных обучающих систем.

2.3.1. Процессное проектирование.

2.3.2. Рецензирование проекта по контрольным точкам фаз.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.

3.1. Принципы визуализации проектных решений для семейства компьютерных социотехнических систем.

3.2. Визуализация моделей анализа предметной области

3.2.1. Сущность типовой модели предметной области.

3.2.2. Визуализация понятий предметной области.

3.3. Методика идентификации классов и объектов.

3.3.1. Подходы к декомпозиции системы.

3.3.2. Синтез методов декомпозиции системы.

3.4. Стратегия создания визуальных артефактов анализа и проектирования .компьютерных обучающих систем.

3.4Л. Визуальное моделирование на начальной и уточняющей фазах разработки.

3.4.2. Артефакты анализа и проектирования.

3.4.3. Визуальное моделирование на завершающих фазах.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ

РЕШЕНИЙ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.

4.1. Стратегии и образцы визуальных моделей с элементами повторного использования.

4Л.1. Стратегия повторного использования проектных элементов Л 57 4.1.2. Образцы объектных моделей для проектирования компьютерных обучающих систем.

4.2. Метод визуализации анализа и проектирования подсистемы поддержки графического пользовательского интерфейса.

4.2.1. Визуальный образец объектной модели системы поддержки пользовательского интерфейса.

4.2.2. Архитектурное проектирование системы поддержки интерфейса с применением модельных каркасов.

4.3. Оценка эффективности и практичности визуальных моделей анализа и проектирования.

4.3.1. Оценка эффективности стратегий и визуальных образцов

4.3.2. Оценки практичности визуальных моделей прототипа пользовательского интерфейса.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ.

5.1. Пакет адаптивных и расширяемых визуальных моделей компьютерных обучающих систем.

5.1.1. Описание прецедентов компьютерной обучающей системы

5.1.2. Особенности визуализации модели анализа.

5.2. Визуальные модели анализа и проектирования модуля генерации учебно-тренировочных заданий.

5.2.1. Интегрированный пакет спецификации требований.

5.2.2. Документ-концепция модуля.

5.2.3.Модельное специфицирование.

5.3.Ввизуализация моделей анализа и проектирования комплекта программных тренажеров.

Выводы по главе 5.

В мировой программной индустрии создание компьютерных систем сопровождается ростом трудоемкости их конструирования, по мере того как возрастает их сложность. Программные приложения имеют чрезвычайно много разновидностей и каждая предметная область предопределяет особые проблемы, отличающиеся собственным уровнем сложности.

В соответствие с классификацией систем, введенной П. Чеклэндом [153], особый класс представляют социотехнические системы, в составе которых имеются люди и коллективы, чьи интересы существенно связаны с функционированием системы. Компьютерные обучающие системы относятся к классу социотехнических систем, и проблематика их разработки обусловлена как инвариантными проблемами, определяемыми их программной сущностью, так и вариативными проблемами, порождаемыми социотехническим характером приложений этого класса.

Компьютерные технологии на современном этапе развития образования являются платформой его совершенствования и обеспечивают новые возможности создания перспективных форм обучения. Ведущие отечественные специалисты в области компьютерных технологий обучения отмечают, что в современной системе образования при возникновении потребности в качественно новых учебно-методических средствах предпочтение будет отдаваться компьютерным обучающим системам. Можно полагать, что по мере развития информационных технологий и совершенствования образовательной сферы компьютерные обучающие системы будут составлять ядро учебно-методического обеспечения.

Первые эксперименты по применению компьютеров в образовании относятся к началу 1960-х годов и, несмотря на то, что техническая база ЭВМ и программное обеспечение того времени не соответствовали успешному решению проблемы компьютерной поддержки учебного процесса в целом, исследования в этой области начались во всех развитых странах.

За четыре десятилетия в области компьютеризации образования обучающие системы эволюционировали от автоматизированных учебных курсов, представлявших собой системы селективного типа, до интеллектуальных и экспертных систем с применением мультимедиа и сценарных моделей. В этот период были заложены дидактические, методические и системотехнические основы создания компьютерных обучающих систем, в развитие которых значительный вклад внесли многие отечественные ученые: Тихомиров В.П., Гузеев В.В., Домрачев В.Г., Иванников А.Д., Кривицкий Б.Х., Кривошеев А.О., Радченко С.В., Ретинская И.В., Романов А.Н., Норенков И.П., Петру-шин В. А., Филатова II.Н. и др.

Первые два десятилетия разработка автоматизированных обучающих систем характеризовались активной работой по созданию для них специального программного обеспечения, причем основное внимание уделялось авторским языкам описания. Следующие этапы характеризуются возрастанием роли инструментальных систем общего назначения для разработки компонентов обучающей программы. Появляется необходимость в инструментарии инженерии знаний для формирования базы предметных знаний, а также реализации моделей обучения и обучаемого.

С 1990-х годов проявляется тенденция создания обучающих программ, объединяющих с общих позиций компьютерной технологии информационные, тренинговые, контролирующие, игровые и обучающие системы, а также их применение в глобальных и корпоративных сетях [10, 33, 46, 48, 61, 65, 69, 76, 98].

Особое значение приобретают исследования в области разработки тренажерных комплексов, обладающих рядом интеллектуальных функций и основанных на моделях поведения и восприятия пользователя (тренажеры 5-го поколения). Здесь следует отметить работы Софиева А.Э. по технологии разработки тренажеров [27, 34, 83], Дозорцева В.М. по методам функционально-информационного структурирования тренажеров [30, 31], Чистяковой Т.Б. по моделям и системам представления знаний [141], Большакова А.А. по учету психофизических характеристик обучаемых и интеллектуализации управления процессом обучения [14-16].

Развитие информационных технологий, в том числе сближение вычислительной и коммуникационной техники, определяет постоянное возрастание сложности программного обеспечения компьютерных технологий обучения. Крупные проекты в этой области характеризуют, как правило, сложность описания (большое количество функций, процессов, элементов данных и взаимосвязи между ними), а также наличие совокупности взаимодействующих информационных и программных компонентов, имеющих локальные задачи и цели функционирования. Следует отметить, что попытки улучшения существующих компьютерных обучающих систем в целях их адаптации к новейшим технологиям приводит к возникновению ряда технических и организационных проблем, связанных с необходимостью изменения требований и, соответственно, программного кода приложения.

Проблемы создания качественного программного продукта для образовательной сферы носят как инвариантный, так и вариативный характер по отношению к процессу разработки. Сущностные свойства программного обеспечения (сложность, изменчивость, абстрактность и т.д.) порождают инвариантные проблемы их разработки, поскольку программный продукт в значительной степени есть результат творческого ремесла или даже искусства.

Наличие вариативных проблем разработки обусловлено влиянием человеческого фактора, особенно значимого при создании социотехпических систем, к которым относятся компьютерные обучающие системы. Это проблемы адекватного воплощения в компьютерных обучающих системах дидактических, функциональных и технологических требований заказчиков — специалистов в образовательной сфере. При этом успешность проекта в значительной степени зависит от их участия в процессе разработки, регламент и визуализация рабочих продуктов которого должны обеспечить конструктивное взаимодействие всех заинтересованных сторон.

Тенденцией настоящего времени является повышение требований к качеству и эффективности компьютерных обучающих систем, сокращению сроков разработки и трудозатрат. Проблема снижения общей стоимости проектов компьютерных обучающих систем и сокращение времени на их разработку и тестирование отражает общую тенденцию в индустрии программного обеспечения: снижение зависимости разрабатываемой системы от изменяющихся требований и обеспечение ее гибкости для внесения изменений.

Совокупность этих взаимосвязанных проблем отражает проблематику разработки компьютерных систем для образовательной сферы.

В настоящее время разработка компьютерных обучающих систем осуществляется традиционным способом программирования или с использованием инструментальных средств — универсальных и специализированных, ориентированных на создание приложений определенного класса. Этот инструментарий не решает всей совокупности проблем создания качественных компьютерных обучающих систем, отвечающих требованиям современной программной индустрии.

Вопросам технологии разработки программных систем для образовательной сферы посвящены труды многих специалистов; Башмакова А.И., Башмакова И.А., Гавриловой Т.А., Григорьева С.Г., Красновой Г.А., Мельникова А.В., Соловова А.В., Трапезникова С.Н., Цытовича П.Л. и др. Вместе с тем, существующие на сегодняшний день методики и технологии разработки компьютерных обучающих систем значительно отстают от научно-технических достижений в области создания программного обеспечения для других отраслей.

Следует подчеркнуть, что в соответствии с современными тенденциями мировой программной индустрии особое значение имеет перенос основного акцента в разработке компьютерных обучающих систем с программирования на объектно-ориентированное проектирование.

Весомый вклад в развитие теории объектно-ориентированного анализа и проектирования программных систем внесли отечественные и зарубежные ученые: Вендров A.M., Калянов Г.Ы., Колесов 10.Б., Липаев В.В., Новоженов Ю.В., Сениченков Ю.Б., Силич М.П., Терехов А.Н., Буч Г., Гамма Э., Грэхем И., Йордан Э., Константайн Л., Ларман К., Рамбо Дж., Якобсон А. и другие. Несмотря на успехи в развитии объектно-ориентированных методов проектирования и инструментария автоматизации (CASE-средств), возможности новых современных технологий программной индустрии недостаточно применяются в области разработки программного обеспечения для образовательной отрасли.

Для решения вышеозначенной проблематики создания компьютерных систем для образовательной сферы необходима разработка специализированных методик объектно-ориентированного проектирования с применением системного анализа, как основного методологического инструмента проектирования систем.

Таким образом, развитие и совершенствование методов и средств проектирования компьютерных обучающих систем для адекватного воплощения в них дидактических, функциональных и технологических требований, а также для повышения эффективности процесса разработки является для образовательной сферы крупной актуальной научной проблемой.

Целыо диссертационной работы является создание методологии проектирования компьютерных обучающих систем, основанной на системном подходе к использованию современных методов программной инженерии. В соответствии с поставленной целью в работе сформулированы и решаются следующие задачи:

• проведение системного исследования проблем проектирования программного обеспечения для электронного обучения, анализ технологических процессов проектирования программных систем с выявлением механизмов модификации и адаптации для применения в отраслевых интегрированных средах разработки;

• разработка принципов и методов регламентации технологического процесса объектно-ориентированного анализа и проектирования итеративного и инкрементного характера на основе современных технологий программной инженерии;

• разработка принципов полномасштабного отражения функциональных требований к компьютерным обучающим системам в визуальных проектных моделях при формализации всей совокупности исходной информации;

• выполнение системного анализа методов идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложения и разработка на этой основе принципов концептуализации предметной области для визуального моделирования программных систем в образовательной отрасли;

• проведение анализа статических моделей компьютерных обучающих систем и идентификация проектных образцов для решения задач повторного использования компонентов в широком спектре программных продуктов для образовательной сферы;

• проведение апробации разработанных в диссертации принципов, методов и программно-инструментального обеспечения для проектирования конкретных типов компьютерных обучающих систем.

Методы исследовании. Для решения поставленных задач в работе используются методы системного анализа, теория и методы программной инженерии, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования, методы визуального моделирования.

Достоверность и обоснованность диссертационных исследований подтверждается результатами практических разработок широкого спектра электронных средств обучения, которые зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию, а также успешным внедрением разработанных методов и программно-инструментальных средств объектно-ориентированного проектирования компьютерных обучающих систем в различных высших учебных заведениях и организациях.

На защиту выносятся:

1. Методологическая и технологическая концепция проектирования компьютерных обучающих систем на основе методов программной инженерии, имеющая междисциплинарный характер и учитывающая как технические аспекты проблемы, так и гуманитарные.

2. Метод идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложений на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного анализа.

3. Технические решения ускорения процесса проектирования компьютерных обучающих систем за счет включения в их архитектуру визуальных модельных каркасов.

4. Технические решения адаптивности визуальных моделей проектируемых систем к изменениям функциональных требований в течение всего жизненного цикла разработки за счет применения проектных паттернов.

5. Структура и принципы формирования устойчивой архитектуры компонентов компьютерных обучающих систем с использованием проектных образцов.

Научная новизна. В диссертационной работе работы впервые предложен научно обоснованный подход к созданию компьютерных систем для образовательной сферы на основе объектно-ориентированной методологии визуального моделирования. Решена крупная научная проблема, имеющая важное значение для развития теории анализа и проектирования компьютерных обучающих систем.

Получены следующие основные результаты, обладающие научной новизной:

• разработана и обоснована новая концепция проектирования компьютерных систем для образовательной сферы, базирующаяся на комплексном использовании подходов программной инженерии;

• предложено использование рекуррентной технологической модели проектирования компьютерных систем, которая интегрирует структуры, стратегии и проектные образцы продуктов линейки приложений социотехни-ческого типа и реализуется в рамках регламентированного процесса;

• разработаны стратегии моделирования и образцы адаптивных и расширяемых визуальных моделей анализа и проектирования компьютерных обучающих систем;

• разработана методика идентификации ключевых абстракций и механизмов предметной области на основе синтеза модельного и лингвистического информационного анализа систем;

• поставлены и решены задачи стратегии повторного использования элементов моделей проектируемых компьютерных социотехнических систем для образовательной сферы включением в их архитектуру идентифицированных проектных образцов (паттернов и модельных каркасов).

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации методологический подход, принципы и методы проектирования компьютерных обучающих систем с применением визуального моделирования используются при создании программных продуктов для образовательной сферы и корпоративного электронного обучения. Применение абстрактных архитектурных конструкций компьютерных обучающих систем, построенных на основе анализа их общности и изменчивости, существенно сокращают трудоемкость процесса разработки и повышают качество конечного результата за счет использования проектных образцов и трассируемости моделей.

Технология проектирования, основанная на предложенных принципах и методах, может быть использована студентами вузов в учебном процессе для выполнения курсовых и дипломных проектов, а также в ходе изучения дисциплин по компьютерному моделированию систем, объектно-ориентированному проектированию программных приложений и т.д.

Реализация результатов. Разработанные методы проектирования использованы при создании ряда программных продуктов, внедренных в образовательные процессы учебных заведений и корпоративное электронное обучение:

• тренажерно-обучающий комплекс «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов» для подготовки специалистов по автоматизации технологических процессов и производств;

• многофункциональная тестовая оболочка «Модуль-Тест»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Автоматизация делопроизводства»;

• пакет тестирующих программ по дисциплинам «Делопроизводство» и «Автоматизация делопроизводства»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Системы управления химико-технологическими процессами»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Интегрированные системы управления делопроизводством»;

• программный тренажер «Администрирование операционной системы Windows ХР»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Операционная система Windows ХР»;

• пакет адаптивных и расширяемых объектно-ориентированных проектных моделей компонентов компьютерных обучающих систем.

Методические материалы по разработанным в диссертации методам проектирования программных систем используются в учебном процессе подготовки студентов по специальностям: 220400 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств», 351400 «Прикладная информатика в сфере сервиса» в Московском государственном университете инженерной экологии, Саратовском государственном техническом университете, в Московском государственном университете сервиса, Астраханском государственном техническом университете, Тамбовском государственном техническом университете.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 15-ти международных, 9-ти всероссийских, 4-х межрегиональных, межвузовских, научно-практических конференциях и семинарах, в том числе: VIII, XI-XVI Международных конференциях «Информационные технологии в образовании» (Москва, 1998, 2001 - 2006 гг.); VIII научно-практическом семинаре «Информационное обеспечение науки: новые технологии» (Москва, 1999); II Международной выставке-конференции «Наука и образование» (Москва, 2000); XIII—XV Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Казань, 2005; Воронеж, 2006; Ярославль, 2007); XII—XIV Всероссийских научно-методических конференциях «Телематика» (Санкт-Петербург, 2005 — 2007 гг.); VI и VII Всероссийских научно-методических конференциях «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2005, 2006 гг.); XV и XVI Международных конференциях «Применение новых технологий в образовании» (Троицк, 2005, 2006 гг.); IV и V Всероссийских научно-практических конференциях «Технологии Интернет - на службу обществу» (Саратов, 2005, 2006 гг.); VI и VII межвузовских научно-практических конференциях «Информационные технологии XXI века» (Москва, 2004, 2005 гг.); X Международной научно-практической конференции «Наука — сервису» (Москва, 2005 г.); I и II Всероссийских научно-практических конференциях «Информационные технологии в образовании и науке» (Москва, 2006, 2007 гг.)

Связь диссертационной работы с научными программами. Диссертация выполнена в рамках Межвузовской комплексной программы «Наукоемкие технологии образования» Министерства образования и науки РФ (2001 -2005 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает: введение, пять глав, заключение, список литературы из 204 наименований, 5

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

1. На основе предложенного метода проектирования компьютерных социотехнических систем с использованием CASE-средства IBM Rational Rose созданы пакеты расширяемых визуальных моделей анализа и проектирования компьютерной обучающей системы, модуля генерации учебно-тренировочных заданий, тренажерно-обучающего комплекса.

2. Разработанные визуальные модели анализа и проектирования компьютерной обучающей системы, специфицированные на языке UML (см. Приложение 2), являются адаптивными по факторам детализации проектов, принадлежащих линейке образовательных компьютерных систем различной степени сложности. Фактически, представленные модели являются формализованной документацией, которая может поддерживаться и использоваться для исследования проблем проектирования компьютерных систем для образовательной сферы и последующих итераций развития системы.

3. Разработанные визуальные модели анализа и проектирования модуля генерации учебно-тренировочных заданий отражают программный интерфейс для работы с базой данных, содержащей вопросы и задания для различных форм контроля знаний обучаемых, а также практические работы тренажерного модуля. В отличие от реализованного в общей проектной модели стандартного механизма доступа к базе данных, неадаптивного для структурных изменений контента, модуль содержит механизм адаптации, позволяющий добавлять новые алгоритмы генерации тестовых и учебно-тренировочных заданий в соответствии с вводимыми сценариями тестирования и тренажа, что расширяет дидактические и технологические возможности компьютерной обучающей системы.

4. Визуальные модели анализа и проектирования тренажерно-обучающего комплекса «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов» разработаны в результате трансформации функциональных требований в предварительный системный проект (см.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационной работы решена крупная научная проблема создания методологии проектирования компьютерных обучающих систем, объединяющей подходы таких научных направлений как системный анализ, программная инженерия, CASE-технологии. Предложенная методология позволяет повысить эффективность процесса проектирования и качество программных систем социотехнического типа и вносит значительный вклад в развитие теории анализа и синтеза проблеморазрешающих систем.

В диссертационной работе получены следующие результаты.

1. Создана методологическая концепция проектирования компьютерных обучающих систем на основе рекуррентной технологической модели, которая интегрирует структуры, стратегии и визуальные проектные образцы программных продуктов линейки приложений социотехнического типа и реализуется в рамках регламентированного процесса.

2. В результате анализа перспективных технологических процессов проектирования программных систем выявлены механизмы модификации и адаптации для применения в отраслевых интегрированных средах разработки. Показано, что процесс автоматизированного проектирования компьютерных обучающих систем должен базироваться на принципах модельной функциональности и обладать свойствами итеративности, инкрементности и архитектурного центризма.

3. Сформулированы научные принципы визуализации моделей анализа и проектирования компьютерных обучающих систем для поддержания непротиворечивости артефактов разработки, обеспечения семантической информативности и представления совокупности визуальных моделей как технического проекта реализации практически на любом объектно-ориентированном языке.

4. Разработан метод идентификации ключевых абстракций и механизмов домена предметной области на основе синтеза модельного и лингвистического информационного анализа для декомпозиции проектируемых компьютерных систем, проведения системного анализа и визуализации статических моделей.

5. Разработаны визуальные формы и алгоритм создания сценариев интерпретации взаимодействия системных объектов с элементами программного кода для расширения семантических свойств динамических моделей компьютерных обучающих систем и преодоления проблем нечеткой формализации задач проектирования.

6. Предложены и реализованы технические решения по улучшению архитектуры проектируемых компьютерных социотехнических систем для образовательной сферы включением в их архитектуру идентифицированных проектных паттернов. Разработанные визуальные модели компьютерных обучающих систем с выявленными образцами могут быть использованы для создания нового набора элементов на стадии анализа.

7. Предложено и реализовано техническое решение по адаптивности визуальных проектных моделей подсистемы поддержки графического пользовательского интерфейса на основе применения модельных каркасов. Этот подход ускоряет процесс проектирования и делает возможным получение унифицированной модели интерфейса для компьютерных социотехнических систем целевого назначения.

8. Разработаны процедурные и структурные метрики для оценки практичности визуального прототипа графического пользовательского интерфейса. Практическое применение данных метрик наряду с повышением качества моделей, гибкости и эффективности методов проектирования дает возможность выявить проблемные места интерфейса и предоставить разработчикам дополнительные средства поиска оптимальных решений.

9. Все теоретические результаты диссертационной работы доведены до практического воплощения в ряде созданных программных продуктов, внедренных в образовательные процессы высших учебных заведений и организаций, осуществляющих корпоративное электронное обучение:

• тренажерно-обучающий комплекс «Моделирование систем автоматического регулирования технологических объектов» для подготовки специалистов по автоматизации технологических процессов и производств;

• многофункциональная тестовая оболочка «Модуль-Тест»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Автоматизация делопроизводства»;

• пакет тестирующих программ по дисциплинам «Делопроизводство» и «Автоматизация делопроизводства»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Системы управления химико-технологическими процессами»;

• мультимедийный программно-методический комплекс «Интегрированные системы управления делопроизводством»;

• программный тренажер «Администрирование операционной системы Windows ХР».

Программные продукты в широком спектре электронных средств обучения, созданные по разработанным в диссертации методам проектирования, зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию.

Разработанные в диссертации методы проектирования компьютерных социотехнических систем используются в учебных дисциплинах в процессе подготовки студентов по ряду специальностей в Московском государственном университете инженерной экологии, Саратовском государственном техническом университете, Московском государственном университете сервиса, Астраханском государственном техническом университете, Тамбовском государственном техническом университете.

1. Ален Э. Типичные ошибки проектирования. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2003. —224 с.

2. Амблер С. Гибкие технологии: экстремальное программирование и унифицированный процесс разработки. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2005. —412 с.

3. Амриш К., Ахмед Х.З. Разработка корпоративных Java-приложений с использованием J2EE и UML. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. - 277 с.

4. Ананьева Т.Н., Черткова Е.А. Концепция разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг // Наука сервису: сб. трудов X Междунар. научно-практич. конференции / Московский гос. ун-т сервиса. - Москва, 2005. — С. 10-14.

5. Ананьева Т.Н., Черткова Е.А. Методология разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг // Теоретические и прикладные проблемы сервиса. 2007. № 2. С. 48-51.

6. Ауэр К., Миллер Р. Экстремальное программирование: постановка процесса. С первых шагов и до победного конца. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2004. — 368 с.

7. Ахен Д., Клауз А., Тернер P. CMMI: Комплексный подход к совершенствованию процессов. Практическое введение в модель. Пер. с англ. — М.: «МФК», 2005 — 330 с.

8. Басс JI., Клементе П., Кацман Р. Архитектура программного обеспечения на практике / Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2006. — 575 с.

9. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Технология и инструментальные средства проектирования тренажерно-обучающих комплексов для профессиональной подготовки и повышения квалификации // Информационные технологии. 1999. № 6, 7.

10. Бейзер Б. Тестирование черного ящика. Технология функционального тестирования программного обеспечения и систем. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2004. —318 с.

11. Бобровский С.И. Программная инженерия. Технологии Пентагона на службе российских программистов. — СПб.: Питер, 2003. — 222 с.

12. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose 2002. Пер. с англ. М.: Изд. «Лори». 2004.-510 с.

13. Большаков А.А. Автоматизированное обучение операторов // Вестник Тамбов, гос. ун-та. — 1999. Т.5. - № 2. - С.213-217.

14. Большаков А.А., Шатохин В.В. Идентификация психофизиологических характеристик операторов // Вестник Тамбов, гос. ун-та. — 1999. Т.5. - № 3. - С.359-363.

15. Большаков А.А., Шатохин В.В. Синтез автоматизированных комбинированных обучающих систем //Системы управления и информационные технологии. — 2004. №4(16). - С. 73-777.

16. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения. Пер. с англ. — СПб,: Питер, 2004. 655 с.

17. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд. Пер. с англ. М.: Бином, СПб: Невский диалект, 1999. - 560 с.

18. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004. — 432 с.

19. Буч Г., Якобсон А., Рамбо Дж. UML. Классика CS. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2006. —736 с.

20. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. — М.: Финансы и статистика,1998.

21. Вендров A.M. Ниша и внедрение CASE-средств. / Директор ИС, №11, 2000 // Изд. «Открытые системы».

22. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика. 2005. — 544 с.

23. Вендров A.M. Современные технологии создания программного обеспечения. // Изд-во Джет Инфо Паблишер. Информационный бюллетень Jet Info Online, № 4. 2004. 32 с.

24. Вигерс К. Разработка требований к программному обеспечению: Пер. с англ. М.: Русская редакция. 2004. - 576 с.

25. Гамма Э., Хельм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. — Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2006. — 366 с.

26. Грэхем И. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2004. 880 с.

27. Дозорцев В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов теория, методология построения и использования: Дисс-ция д-ра техн. наук. Москва. 1999.

28. Дозорцев В.М. Структура человеко-машинного взаимодействия в компьютерных тренажерах операторов технологических процессов // Приборы и системы, управления. 1998. № 5.

29. Домрачев В.Г., Ретинская И.В. О классификации компьютерных образовательных информационных технологий. // Информационные технологии, 1996. №2. С. 10-14.

30. Иванников А.Д., Ижванов Ю.Л., Кулагин В.П. Перспективы использования WWW-технологии в высшей школе России // Информационные технологии. 1996. №2.

31. Иванов А.П., Софиев А.Э. Компьютерные тренажеры для технологических объектов, обладающих повышенной взрывопожароопасностью. // Промышленные контроллеры и АСУ. 2001. №9. С. 17-19.

32. Йордан Э., Аргила К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании. Пер. с англ. — М.: ЛОРИ. 1999. 264 с.

33. Калянов Г. CASH: все только начинается . / Директор ИС, № 3, 2001 // Изд. «Открытые системы». http://www.osp.m/cio/2001/03/016.htm

34. Калянов Г.Н. CASE-технологии. Консалтинг при автоматизации бизнес-процессов. 2-е изд. М.: Горячая линия — Телеком, 2000.

35. Кватрани Т. Визуальное моделирование с помощью Rational Rose 2002 и UML. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2003. - 192 с.

36. Кватрани Т., Палистрант Дж. Визуальное моделирование с помощью IBM Rational Software Architect и UML. Пер. с англ. М.: КУДИЦ-ПРЕСС. —2007.-192 с.

37. Коберн А. Современные методы описания функциональных требований к системам. Пер. с англ. М.: Изд. «Лори». 2002. - 263 с.

38. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы. — СПб.: БХВ-Петербург. 2006. — 224 с.

39. Компьютерная технология обучения. Словарь-справочник. / Под ред. В.И. Гриценко, А,М. Довгялло, А.Я. Савельева. Киев. Наукова думка. 1992.

40. Коннален Дж. Разработка Web-приложений с использованием UML.: Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме». 2001. 288 с.

41. Константайн Л., Локвуд Л. Разработка программного обеспечения. Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2004.— 592 с.

42. Коплиен Дж. Мультипарадигменное проектирование для С++ / Пер. с англ. — СПб.: Питер, 2005. 235 с.

43. Краснова Г.А., Соловов А.В., Беляев М.И. Технологии создания электронных обучающих средств. — М.: Изд-во МГИУ, 2002. — 304 с.

44. Кривицкий Б.Х. О систематизации учебных компьютерных средств. // Электронный журнал. 2000, №3 (3). Educational Technology & Society. http://ifets.org/russian/depository/v3i3

45. Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ. // Информационные технологии, 1996. №2. С. 14-18.

46. Кролл П., Крачтен Ф. Rational Unified Process — это легко. Руководство по RUP. Пер. с англ. -М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. — 432 с.

47. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2004. - 624 с.

48. Лафоре Р. Объектно-ориентированное программирование в С++. Пер. с англ.— СПб.: Питер, 2005. — 924 с.

49. Леоненков А.В. Самоучитель UML. — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 432 с.

50. Леоненков А.В. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с использованием UML и IBM Rational Rose. М.: Интернет-Университет Информационных технологий; БИНОМ, Лаборатория знаний. — 2006. — 320 с.

51. Леффингуэлл Д., Уидриг Д. Принципы работы с требованиями к программному обеспечению. Унифицированный подход. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. — 448 с.

52. Липаев В.В. Анализ и сокращение рисков проектов сложных программных средств. — М.: СИНТЕГ, 2005. — 224 с.

53. Макконнелл С. Совершенный код. Мастер-класс / Пер. с англ. М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2005. 896 с.

54. Мандел Т. Разработка пользовательского интерфейса / Пер. с англ. -М.: ДМК Пресс, 2001. -416 с.

55. Марка Д.А., Мак-Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. Пер. с англ. — М.: МетаТехнология, 1993.

56. Мацяшек Л. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML. Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. — 432 с.

57. Ойхман Е.Г., Новоженов Ю.В. Некоторые существенные дополнения к методологии OOAD и их применение в объектно-ориентированной RAD технологии. —http://w\vw.citforum.ru/seminars/cbd2000/cbdday204.shtml

58. Официальный сайт IBM Rational http://www.ibm.com/software/rational

59. Паулк М., Куртис Б., Хриссис М. и др. Модель зрелости процессов разработки программного обеспечения. Capability maturity model software (CMM). Пер. с англ. —М.: Богородский печатник, 2002. — 256 с.

60. Петрушин В. А. Интеллектуальные обучающие системы: архитектура и методы реализации (обзор) // Изв. РАН. Техническая кибернетика, 1993. №2. С. 164—189.

61. Петрушин В.А. Экспертно-обучающие системы. — Киев: Наукова думка. 1992.

62. Полис Г., Огастин JL, Лоу К. и др. Разработка программных проектов: на основе Rational Unified Process (RUP). Пер. с англ. Москва.: «Бином-Пресс», 2004. -256 с.

63. Политика в области образования и новые информационные технологии: Национальный доклад РФ на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика» // Информатика и образование. 1996. №5. С. 1-20.

64. Радченко С.В. Обзор программных продуктов для медицинского образования. // Электронный медицинский журнал. 2001, №2. -http://1 gkb.kazan.ru/012 1 /

65. Разработка и применение экспертно-обучающих систем: Сб. науч. трудов. М.: НИИВШ, 1989. 154 с.

66. Раскин Д. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем. Пер. с англ. — СПб.: Символ-Плюс, 2004. — 272 с.

67. Растригин JI.A., Эренштейн М.Х. Адаптивное обучение с моделью обучаемого— Рига: Зинатне, 1986. 160 с.

68. Розенберг Д., Скотт К. Применение объектного моделирования с использованием UML и анализ прецедентов. Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс, 2002. — 160 с.

69. Ройс У. Управление проектами по созданию программного обеспечения. Унифицированный подход. Пер. с англ. М.: Изд. «Лори». 2002. 424 с.

70. Романов А.Н., Торопцов B.C., Григорович Д.Б. Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. — 303 с.

71. Самойлов В.Д. и др. Автоматизация построения тренажеров и обучающих систем. — Киев.: Наукова думка, 1989. 200 с.

72. Скотт К. UML. Основные концепции.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. - 144 с.

73. Скотт К. Унифицированный процесс. Основные концепции. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. - 160 с.

74. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения.: Пер. с англ. -М.: Изд. дом «Вильяме», 2002. — 624 с.

75. Софиев А.Э., Гончаренко М.В., Савельев A.M., Случ И.И. Компьютерный тренажерный комплекс для производств 1 и 2 категории опасности // Приборы. -2001. № 2. С. 23-24.

76. Софиев А.Э., Черткова Е.А. Компьютерные обучающие системы. Монография: М.: Изд. ДеЛи, 2006. - 296 с.

77. Софиев А.Э., Черткова Е.А. Создание информационной системы тренажерного комплекса средствами динамической визуализации // Наукоемкие технологии образования: межвуз. сб. научно-метод. трудов / 2005.- №9.

78. Софиев А.Э., Черткова Е.А. Тренажерные комплексы для обучения операторов потенциально опасных химико-технологических производств // Приборы. 2006. № 12. С. 57-59.

79. Софиев А.Э., Черткова Е.А., Карасев Д.И. Анализ и моделирование требований для проектирования информационно-аналитической системы // Технология и автоматизация атомной энергетики: Сборник статей. — Северск: Изд. СГТИ, 2005. С. 154-157.

80. Софиева Ю.Н., Рыбоченко Е.С. Расчет и моделирование многоконтурных систем регулирования: Методические указания. М.: МИХМ, 1990.-32 с.

81. Фаулер М. Архитектура корпоративных программных приложений. Пер. с англ. — М.: Изд. дом «Вильяме», 2004. — 544 с.

82. Фаулер М., Скотт К. UML. Основы.: — Пер. с англ. СПб: Символ-Плюс. 2003.-192 с.

83. Филатова Н.Н., Вавилова Н.И. Представление мультимедиа тренажеров на основе сценарных моделей представления знаний. // Электронный журнал. 2000, №3 (4). Educational Technology & Society. http://ifets.org/russian/depository/v3i4/

84. Филатова Н.Н,, Вавилова Н.И., Ахремчик O.J1. Мультимедиа тренажерные комплексы для технического образования. // Электронный журнал. 2000, №6(3). Educational Technology & Society 6(3). http://ifets.org/russian/depository/v6i3/

85. Черткова Е.А. Автоматизация анализа и проектирования компьютерных обучающих систем // Вестник Саратовского государственного технического университета. -2006. № 1 (11), вып. 2. С. 98-103.

86. Черткова Е.А. Автоматизация моделирования требований для проектирования компьютерных обучающих систем. // Вестник Саратовского государственного технического университета: Саратов. 2006. № 4 (18), вып. 3. С. 103-110.

87. Черткова Е.А. Использование компьютерных презентаций в учебном процессе // Информационные технологии в образовании: сб. трудов VIII Междунар. конференции / МИФИ. Москва, 1998. - С. 64-65.

88. Черткова Е.А. Концепция спецификации требований для проектирования компьютерных обучающих систем. // Вестник Саратовского государственного технического университета: Саратов. 2005. № 4 (9). С. 9097.

89. Черткова Е.А. Методы программной инженерии для проектирования компьютерных обучающих систем // Информационные технологии в образовании: сб. трудов XVI Междунар. конференции-выставки/ МИФИ. Москва, 2006. - Ч. V. С. 148-150.

90. Черткова Е.А. Моделирование предметной области для проектирования компьютерных обучающих систем // Информационные технологии в образовании: сб. трудов XV Междунар. выставки-конференции / МИФИ. Москва, 2005. - Ч. III. С 287-290.

91. Черткова Е.А. Образовательные порталы в системе дистанционного обучения. // В сб. научн. статей проф.-преподав. состава Всероссийской государственной налоговой академии МНС России. — М.: ВГНА МНС России, 2003. — С. 220-227.

92. Черткова Е.А. Объектно-ориентированное проектирование графического пользовательского интерфейса. // Системы управления и информационные технологии. 2006. № 1 (23). С. 63-67.

93. Черткова Е.А. Применение модельных каркасов для разработки графических пользовательских интерфейсов // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2007. № 1 (16). С. 150-153.

94. Черткова Е.А. Применение проектных паттернов для разработки компьютерных обучающих систем // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2007. Т.13. № 1А. С.13-19.

95. Черткова Е.А. Разработка компьютерных обучающих систем. Монография: Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. - 175 с.

96. Черткова Е.А., Ванярх Т.А. Концепция проектирования Web-приложений для электронного обучения // Применение новых технологий в образовании: сб. материалов XVII Международной конференции / Фонд новых технологий в образовании. Троицк, 2006. С. 474-475.

97. Черткова Е.А., Годов А.А. Методологические основы создания мультимедийного образовательного программного комплекса // Информационные технологии в образовании: сб. трудов XI Междунар. выставки-конференции / МИФИ. Москва, 2001. - Ч. III. — С. 148-149.

98. Черткова Е.А., Годов А.А. Многофункциональная тестовая оболочка «Модуль-Тест». / Отраслевой фонд алгоритмов и программ Госкоор-центра информац. технологий Министерства образования РФ. № гос. регистрации 50200300256. — М.: ВНТИЦ, 2003.

99. Черткова Е.А. Годов А.А. Динамическая визуализация информации в программных тренажерах // Информационные технологии в образовании: сб. трудов XIII Междунар. выставки-конференции / МИФИ. Москва, 2003. - Ч. IV. - С. 321 -322.

100. Черткова Е.А., Карасев Д.И. Объектно-ориентированное проектирование информационно-аналитической системы для обработки технологических параметров // Аспирант и соискатель. — 2006. № 4.

101. Черткова Е.А., Карпов B.C. Метод идентификации классов и объектов для проектирования компьютерных обучающих систем // Актуальные проблемы современной науки. 2006. - № 3. — С. 294-296.

102. Черткова Е.А., Карпов B.C. Объектно-ориентированное проектирование компьютерных обучающих систем // Компьютерные учебные программы и инновации. 2005. - № 12. С 62-69.

103. Черткова Е.А., Умеренков Г.М. Опыт использования Intranet-cera в учебном процессе вуза // Информационные технологии и телекоммуникации в образовании: сб. трудов II Междунар. выставки-конференции / ВК ВВЦ «Наука и образование». — Москва, 2000.

104. Черткова Е.А. Шевырин А.Е. Визуальное моделирование интерфейса компьютерной обучающей системы // Информационные технологии в образовании: сб. трудов XIV Междунар. выставки-конференции. / МИФИ. Москва, 2004. - Ч. III. - С 85-86.

105. Черткова Е.А., Шевырин А.Е. Разработка графического пользовательского интерфейса для компьютерных обучающих систем // Компьютерные учебные программы и инновации. 2005. № 12. С. 70-75.

106. Чистякова Т.Б. Интеллектуальные автоматизированные тренажерно-обучающие комплексы в системах управления потенциально-опасными химическими производствами: Дисс-ция д-ра техн. наук. СПб., 1997.

107. Шаллоуей А., Трот Дж.Р. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию. Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. 288 с.

108. Шафер Д.Ф., Фатрелл Р.Т., Шафер Л.И. Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2004. - 1136 с.

109. Элиенс А. Принципы объектно-ориентированной разработки программ. Пер. с англ. ~М.: Издательский дом «Вильяме». 2002. -496 с.

110. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения. Пер. с англ. СПб,: Питер, 2002. - 496 с.

111. Bass L., Clements P. and Kazman R. Software Architecture in Practice. Reading, MA: Addison-Wesley. 1998. (гл.1)

112. Boehm B. A spiral model of software development and enhancement // IEEE Computer. — 1998. — 21(5). — P. 61-133.

113. Boehm B. Anchoring the software process, IEEE Software, July 1996, pp. 73-82.

114. Booch G. Describing Software Design in Ada. September 1981. SIGPLAN Notices vol. 16(9).

115. Brooks F.P. No Silver Bullet: Essence and Accidents of Software Engineering, IEEE Software, 4, 1987,pp. 10-19.

116. Buhrer K. From Craft to Science: Searching for First Principles of Software Development. The Rational Edge. Dec. 2000.

117. Chang S. Visual Languages and Visual Programming. New York, New York: Plenum Press. 1990.

118. Dabl, О., Dijkstra, E. and Hoare, Structured Programming. London. England: Academic Press. 1972.

119. Davis A. Achieving Quality in Software Requirements. Software Quality Professional 1, 3; June, 1999, pp. 37-44.

120. Dehbonei B. and Mejia F. Formal development of safety-critical software systems in railway signalling. In : Applications of Formal Methods (M. Hin-chey and J. P. Bowen, eds). — London: Prentice-Hall, 1995. — P. 227-279.

121. DeMarco T. Structured Analysis and System Specification. — Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1979.

122. Easterbrook S., Lutz R. et al Experiences using lightweight formal methods for requirements modeling // IEEE Trans, on Software Engineering. — 1998. —24(1). —P. 4-18.

123. Eastman N. Software Engineering and Technology. Technical Directions vol. 10(1): Bethesda, MD: IBM Federal Systems Division, 1984. p.5.

124. Elisa del Galdo, Jakob Nielsen. International User Interfaces. Wiley Computer Publishing, New York, NY, 1996.

125. European Software Process Improvement Training Initiative. User Survey Press, 1995.

126. Fuggetta A. A classification of CASE technology // IEEE Computer. — 1993. —26(12). —P.25-63.

127. Hall A. Using formal methods to develop an АТС information system // Ibid. — 1996. — 13(2). —P. 66-142.

128. Heumann J. User experience storyboards: Building better UIs with RUP, UML, and use cases. /The Rational Edge, nov.2003. http://www.therationaledge.com/content/.

129. Hoffcr J., George J. and Valacich J. Modern Systems Analysis and Design, 2nd edn, Addison-Wesley, 1999, 854 pp.

130. IEEE Std 1061-1992: IEEE Standard for a Software Quality Metrics Methodology. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press. 1992.

131. IEEE Std 610.12-1990: IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society Press. 1990.

132. IEEE P1484.1/D9. Draft Standard for Learning Technology Learning Technology Systems Architecture (LTSA) Электронный ресурс. - NY : IEEE, 2001. http://ltsc.ieee.org/wgl/index.html.

133. Jacky J. Specifying a safety-critical control system // IEEE Trans, on Software Engineering. — 1995.-21 (2).-P. 99-205.

134. Jacky J., Unger J. et al. Experience with Z: developing a control program for a radiation therapy machine. — In: Proc. ZUM'97. — Reading: Springer, 1997.

135. Jacobson I. et al. Object-Oriented Software Engineering. Wokingham, England: Addison-Wesley Publishing Company. 1992.

136. Jacobson I. et al., The Object Advantage: Business Process Reengineering with Object Technology. Wokingham, England: Addison-Wesley Publishing Company. 1995.

137. Jones C. Revitalizing Software Project Management. American Programmer 6, 7; June, 1994, pp. 3-12.

138. Kruchten P. The Rational Unified Process: An Introduction, Reading, MA.: Addison-Wesley, 1998.

139. Michalski R. and Steep R. Learning from Observation: Conceptual Clustering, in Machine Learning: An Artificial Intelligence Approach ed. R. Michalski, J. Carbonell, and T. Mitchell. Palo Alto, С A: Tioga. 1983.

140. Mostow J. Toward Better Models of the Design Process. A1 Magazine vol.6( 1), Spring 1985. p.44.

141. Murphy R.T., Appel L.A. Evaluation of the PLATO IV computerbased education system in the community college//ACM SIGCUE Bulletin.-1978, Jan.- v.12, Nl.-p.12-27.

142. Meyer B. Object-oriented Software Construction. 2nd Edition. Upper Saddle River NY: Prentice Hall, 1997.

143. Nielsen J., Mack R.L. Usability Inspection Methods. New York: Wiley, 1994.

144. Page-Jones M. The Practical Guide to Structured. Systems Design. Engle-wood Cliffs. NJ: Yourdon Press. 1988.

145. Parnas D.L. On the Design and Development of Program Families. IEEE Transactions on Software Engineering, SE-2: March 1976. pp. 1-9.

146. Parnas, D., Clements, P., Weiss, D. The Modular Structure of Complex Systems. Proceedings of the Seventh International Conference on Software Engineering. IEEE Transactions of Software Engineering SE-11, 1985.

147. Royce W. Managing the development of large scale software system. Proc. IEEE WESCON, 1970, p. 1-9.

148. Rumbaugh J. Relational Database Design Using an Object-oriented Methodology. Communications of the A CM. April 1991. vol.31(4).

149. Rumbaugh J., Blaha M. et al. Object-oriented Modeling and Design. — Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991.

150. Rumbaugh J., Jacobson I. et al. The Unified Modeling Language Reference Manual. — Reading, MA: Addison Wesley, 1999.

151. Siegel S., Castellar N.J. Non-parametric statistics for the behavioral sciences — 2d ed. — NY: McGraw-Hill, 1988. 312 pp.

152. Sowa J. Conceptual Structures: Information Processing in Mind and Machine. Reading, MA: Addison-Wesley. 1984.

153. Stein, J. Object-oriented Programming and Database Design. Dr. Dobb's Journal of Software Tools for the Professional Programmer, March 1988. No. 137, p.18.

154. Stillings N. et al. Cognitive Science: An Introduction. Cambridge, MA: The MIT Press. 1987.

155. Szyperski C. Component Software. Beyond Object-Oriented Programming. Addison-Wesley. 1998, 412 pp.

156. The Standish Group. Charting the Seas of Information Technology — Chaos. The Standish Group International, 1994.

157. The Unified Method. Draft Edition (0.8). Rational Software Corporation, October, 1995.

158. Weiss D., Lay C. Family Based Domain Engineering. Reading, MA: Addison-Wesley Longman. 1999. (гл 1)

159. Wirth, N. January Program Development by Stepwise Refinement. Communications of the ACM vol.26(l). 1983.

160. Wood J. and Silver D. Joint Application Development, 2nd edn, John Wiley&Sons, 1995,402 pp200. standards.ieee.org/index.html. Стандарты IEEE201. www.imsglobal.org/specifications.cfm202. www.iso.ch/9000e/execabstract.htm. Информация ISO 9000

161. Yourdon, E. and Constantine, L. Structured Design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1979.