Е.А.Спирина, М.А.Смирнова, И.А.Самойлова
Карагандинский государственный университет им. Е.А.Букетова (E-mail: [email protected])
Реализация элективных дисциплин в ходе подготовки студентов информационного профиля
В статье рассматриваются вопросы реализации учебных программ обучающихся разных специально- стей, связанных с информационными технологиями. Показана необходимость освоения различных современных языков, сред программирования, библиотек и фреймворков. Определен круг дисциплин, которые позволяют охватить основные этапы разработки программного обеспечения. Подробно рас- крываются особенности преподавания профилирующих элективных дисциплин на старших курсах обучения. Авторами рассмотрены примеры реализации различных элективных дисциплин в ходе под- готовки студентов информационного профиля.
Ключевые слова: образование, информационные технологии, IT-специалист, учебная программа, язы- ки программирования, среда программирования, элективные дисциплины, квалификационные требо- вания к IT-специалистам.
В Республике Казахстан к студентам информационного профиля можно отнести студентов, обу- чающихся по специальности 5В060200 – Информатика, 5В070200 – Автоматизация и управление, 5В070300 – Информационные системы, 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспе- чение, 5В070500 – Математическое и компьютерное моделирование. В Российской Федерации, на- пример, с 2014 г. согласно Общероссийскому классификатору специальностей высшей научной ква- лификации ОК 017–2013 [1] к студентам информационного профиля можно отнести специальности:
051301 – Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям), 051305 – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления, 051306 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям), 051310 – Управление в социальных и экономических системах, 051311 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей, 051312 – Системы автоматизации проектирования (по отраслям), 051317 – Теоретические основы информатики, 051318 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ, 051319 – Методы и системы защиты информации, инфор- мационная безопасность, 051320 – Квантовые методы обработки информации.
Несмотря на широкий круг специальностей и достаточно большое количество выпускников, на- блюдается острый дефицит бакалавров информационного профиля, IT-специалистов. В перечне пер- спективных специальностей направления информационные технологии (Information Technologies, IT - ИТ), вычислительная техника и средства коммуникации занимают особое место. Эти отрасли уже изменили мир и продолжают играть ключевую роль в его дальнейшем преобразовании. Без компью- теров и информационных технологий нам уже не обойтись, и люди, в них разбирающиеся, везде на- расхват. Канада, Германия и другие страны дают зеленый свет иностранным IT-специалистам, лишь бы заполнить имеющиеся вакансии. Республике Казахстан требуется все больше и больше специали- стов по IT. При наличии должной квалификации и опыта работы они пользуются огромным спросом на мировом рынке труда. Ассоциация информационных технологий США (Information Technology Association of America) обнародовала данные, согласно которым в сфере IT в США работают свыше 10,4 млн человек и имеется около 900 тыс. вакансий, при этом на половину из них не удается найти подходящих специалистов. А вице-премьер Ирландии — страны, считающейся Силиконовой доли- ной Европы, специально совершил турне по Индии, убеждая квалифицированных программистов приехать в страну кельтов на работу. Германия, Канада и Австралия также прилагают особые усилия по привлечению иностранных программистов. При этом IT-специалисты могут рассчитывать на до- вольно высокие заработки [2].
Основную сложность на пути решения задачи соответствия спроса и предложения в IT-сегменте рынка труда создает высокая степень динамизма как в развитии самих информационных технологий, так и в требованиях конкретных предприятий и организаций (работодателей) к IT-специалистам.
Ре по зи то ри й Ка рГ У
Данное обстоятельство обусловливает ряд специфических особенностей рынка труда IT- специалистов, среди которых в качестве наиболее важных можно выделить четыре основных.
1. Систематическое появление новых технологий, программных платформ и методологий реше- ния IT-задач приводит к резкому сокращению цикла жизни современных информационных техноло- гий и полученных IT-знаний, умений и навыков.
Это требует соответствующих изменений в требованиях рынка труда (работодателей) к профес- сиональным и качественным характеристикам IT-специалистов, что, в свою очередь, актуализирует проблему систематической поддержки IT-специалистами своей конкурентоспособности на рынке труда.
2. Современному IT-специалисту приходится решать задачи, лежащие на стыке информацион- ных технологий с различными областями деятельности (образование, социальная защита, налоговая сфера, таможенная служба и т.п.), что требует от них приобретения знаний, лежащих за пределами их технической компетенции. При этом им приходится осуществлять свою деятельность на стыке про- граммной и предметной областей, в которых требуется оптимальное управление информационными ресурсами.
3. В процессе реализации профессиональных задач большую значимость приобретают креатив- ные способности IT-специалистов, умение ориентироваться и принимать решения в различных про- блемных ситуациях, обширный кругозор в области новейших технологий, знание иностранного языка и т.п. Это обстоятельство предопределяет необходимость постоянных усилий (регулярного дополни- тельного образования или самообразования) со стороны IT-специалистов для поддержки профессио- нальных квалификаций.
4. Нередко на рынке труда прослеживаются такие противоречивые явления, как отсутствие у работодателя сформированного спроса на определенных IT-специалистов и наряду с этим завы- шенная самооценка своего профессионального уровня у значительной части IT-специалистов. Слабое (нечеткое) представление о том, какого именно специалиста хочет иметь работодатель для конкрет- ной позиции, а также субъективная оценка своего потенциала со стороны IT-специалистов связаны с отсутствием действенных инструментов оценки спроса и предложения на последних.
Спрос на специалистов (работников), их качественные параметры, квалификационные требова- ния к ним формируются рынком труда. Последний является той исходной точкой, от которой работо- дателю надо отталкиваться при поиске специалиста необходимой квалификации на тех условиях, ко- торые он в состоянии обеспечить. Здесь также следует подчеркнуть, что требования реальной эконо- мики к IT-специалистам (результаты обучения) определяются не в образовательной среде, а в сфере труда, т.е. их формулируют работодатели [3, 4].
В 2014 г. в компании Dynamics Technologies (г.Астана) сформирована специальная структура Dynamics Academy, которая нацелена на координацию усилий работодателей, среднеспециальных и высших учебных заведений по подготовке специалистов информационного профиля, в зависимости от современных требований. В январе 2015 г. Dynamics Academy организован семинар для обсужде- ния предлагаемых компетенций IT-специалистов и учебных дисциплин, позволяющих их сформировать [5].
В результате обсуждения определен круг дисциплин, которые позволяют охватить основные этапы разработки программного обеспечения, а именно: проектирование и разработка (кодирование) ПО, тестирование, спровождение, аналитика. Рассмотрим более подробно некоторые из предложенных.
На втором курсе обучения студентам специальностей информационного профиля предлагается дисциплина «Основы объектно-ориентированного программирования на платформе .NET». В ходе изучения данной дисциплины студенты должны овладеть умениями и навыками современного объ- ектно-ориентированного программирования с использованием языка C# на платформе MS .NET. За- дачи курса: научить студентов создавать настольные приложения в C# с графическим интерфейсом и подключением баз данных с помощью технологий Windows Presentation Foundation (WPF) и ADO.NET в условиях постоянно изменяющихся требований. В результате изучения курса студенты должны знать: основные положения объектно-ориентированного программирования (ООП); понятия и основные компоненты платформы MS .NET; управляющие языковые конструкции С#; подходы ООП в C# на платформе .NET и дополнительные языковые конструкции; вводные сведения техноло- гии Windows Presentation Foundation (WPF) для создания настольных приложений; основы работы
Ре по зи то ри й Ка рГ У
с базами данных посредством ADO.NET; жизненный цикл разработки программного продукта и об- щие модели жизненного цикла.
В результате изучения курса студенты должны уметь создавать на C#: консольные программы ввода–вывода данных; настольные приложения с графическим интерфейсом c использованием WPF;
пользовательские приложения с подключением баз данных посредством технологии ADO.NET; при- меры настольных приложений с применением каскадной (водопадной) модели разработки в условиях постоянно изменяющихся требований.
При наличии курсовой работы или курсового проекта студентам необходимо самостоятельно разработать настольное Windows-приложение с использованием указанных в ходе изучения дисцип- лины технологий. Процесс разработки — каскадный. По мере выполнения заданий необходимо учи- тывать 2–3 кратное изменение требований к программному продукту.
Студентам третьего курса IT-специальностей предлагаются для изучения элективные дисципли- ны «Технологии проектирования и разработки программного обеспечения», «Основы веб- разработки», «Разработка настольных приложений с применением WPF», «Современные средства работы с базами данных» и т.д.
Дисциплина «Технологии проектирования и разработки программного обеспечения» предлага- ется к изучению в 5 и 6 семестре. Целью курса является применение современных практик для проек- тирования архитектуры приложений, а также шаблонов и принципов проектирования с использова- нием расширенных конструкций языка C# на платформе MS .NET. Задачи курса: дать навыки проек- тирования архитектуры и дизайна приложений на платформе MS .NET в условиях постоянно изме- няющихся требований и ограничений.
В результате изучения курса студенты должны знать: базовые принципы и шаблоны построе- ния архитектуры и дизайна для разработки успешных программных решений; подходы правильного выбора стратегии и шаблоны проектирования, которые помогут при проектировании слоев, компо- нентов и сервисов решения; определение и реализацию ключевых технических решений; определе- ние и реализацию основных показателей качества и сквозных функций для решения; организацию выбора технологии для реализации программного решения.
В результате изучения курса студенты должны уметь: создавать настольные приложения с гра- фическим интерфейсом, используя продвинутые средства C#; применять возможные варианты базо- вых архитектур программного решения; разрабатывать примеры настольных приложений с примене- нием шаблонов проектирования в условиях постоянно изменяющихся требований; правильно выби- рать методы и руководства, которые помогут в реализации программного решения.
Студентам необходимо самостоятельно в ходе выполнений курсовой работы или проекта разра- ботать настольное Windows-приложение либо переделать и развить созданное в курсе «Основы объ- ектно-ориентированного программирования на платформе .NET» с применением практик и принци- пов, изложенных в курсе. Требования к ПО должны меняться 2–3 раза. Студенты должны сделать выводы о применении правильных принципов разработки, которые повышают гибкость ПО.
Для изучения дисциплины «Разработка настольных приложений с применением WPF» предла- гается всего 2 кредита. Целью курса является расширенное изучение технологии Windows Presentation Foundation (WPF) среды Visual Studio. Задачи дисциплины: получение навыков создания насыщенных настольных приложений с графическим пользовательским интерфейсом с применением технологии WPF.
В результате изучения курса студенты должны знать принципы и подходы построения пользова- тельских интерфейсов, основные способы и возможности среды разработки пользовательских интер- фейсов на базе технологии WPF, средства создания динамических интерфейсов и привязки интер- фейсов к внешним данным.
В результате изучения курса студенты должны уметь: создавать настольное Windows- приложение с насыщенным графическим пользовательским интерфейсом с применением WPF, соот- ветствующее потребностям и ожиданиям конечных пользователей; формировать пользовательские интерфейсы при помощи средств разработки и языка описания интерфейсов XAML; конфигуриро- вать и развертывать WPF-приложения.
Используемые языки, среды программирования, библиотеки и фреймворки: C#, Microsoft Visual Studio Express 2012 для Windows Desktop. При наличии курсовой работы или курсового проекта сту- дентам необходимо разработать настольное Windows-приложение с насыщенным графическим ин- терфейсом с применением WPF.
Ре по зи то ри й Ка рГ У
Целью курса «Современные средства работы с базами данных» является изучение языка запро- сов SQL и современных ORM-подходов доступа к базам данных. Основная задача курса определена как получение навыков программирования и подключения источников БД с использованием ORM- технологий ADО.NET Entity Framework и NHibernate.
В результате изучения курса студенты должны знать: язык запросов к реляционным СУБД SQL и процедурное расширение языка SQL для MS SQL Server - Transact-SQL (T-SQL); операции реляци- онной алгебры и соответствие им предложений SQL, понятие нормализации и денормализации дан- ных; основные понятия жизненного цикла, разработки, поддержки и сопровождения баз данных;
вводные сведения о MS SQL Server, его основных инструментах и объектах; современные модели доступа к БД и поставщики данных на примере API-интерфейсов и ORM-технологий; основные сред- ства и инструменты использования фреймворков ADО.NET E ntity Framework и NHibernate; паттерны Unit of Work & Repository в ASP.NET MVC 5, реализующие абстрагирование от конкретных подклю- чений к различным источникам данных.
В результате изучения курса студенты должны уметь: осуществлять концептуальное, логиче- ское и физическое проектирование БД; использовать языковые конструкции SQL и T-SQL, осуществ- лять команды, процедуры, транзакции и запросы к таблицам БД, повышать производительность за- просов; выполнять сортировку и фильтрацию данных; использовать различные техники для создания и работы со сложными запросами; понимать платформу SQL Server, ее основные инструменты и ис- пользуемые объекты (таблицы, представления, хранимые процедуры, функции, триггеры и др.);
определять подходящие стратегии создания индексов по одному столбцу или композитных; создавать таблицы в виде кучи или таблицы с кластерными индексами; разрабатывать дизайн таблиц и выби- рать подходящую структуру; проектировать и внедрять представления; использовать традиционные и современные методы обработки ошибок и структурированные методы обработки исключительных ситуаций; хранить XML данные и схемы в SQL Server; выполнять базовые запросы к XML данным;
использовать инструменты фреймворков ADО.NET Entity Framework и NHibernate при определении и подключении к источникам данных; применять паттерны Unit of Work & Repository в ASP.NET MVC 5 для доступа к абстрагированным источникам данных.
В ходе выполнения курсовой работы по данной дисциплине студенты должны разработать на- стольное или веб-приложение с использованием NHibernate или Entity Framework на базе СУБД - MS SQL Server, используя изученные в курсе технологии.
Студентам третьего курса всех IT-специальностей предлагается для изучения элективная дисци- плина «Основы веб-разработки». Целью преподавания данной дисциплины является изучение основ разработки веб-приложений с использованием фреймворка ASP.NET MVC 5 и языка JavaScript. Зада- чи дисциплины: приобрести знания и навыки разработки веб-приложений с использованием HTML5/CSS3/JavaScript/ASP.NET MVC, познакомиться с принципами создания программных ком- понентов и структур, используемых в веб-сайтах и приложениях.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать: принципы и подходы разработки базовой архитектуры и дизайна веб-приложения; язык гипертекстовой разметки HTML5 и каскадные таблицы стилей CSS3; базовые языковые конструкции JavaScript и библиотеки jQuery; основные ин- струменты фреймворка ASP.NET MVC 5, необходимые для создания простого веб-приложения.
В результате изучения курса студенты должны уметь: создавать веб-приложения и веб-формы с использованием HTML5, языка JavaScript и ASP.NET MVC в среде Visual Studio; создавать мастер- страницы и пользовательские элементы управления; проверять ввод данных пользователем; созда- вать различные веб-формы с возможностью проверки, с использованием типов ввода и атрибутов, включенных в спецификации HTML5; создавать макеты и стили для разработки согласованного пользовательского интерфейса, используя расширенные возможности CSS и CSS3; управлять состоя- нием в веб-приложениях; конфигурировать и развертывать веб-приложения; обеспечивать безопас- ность веб-приложения.
После окончания изучения «Основ веб-разработки» студенты должны разработать веб- приложение с применением HTML5, CSS3, языка JavaScript и фреймворка ASP.NET MVC 5 в среде Visual Studio 2012.
В качестве одного из элективных курсов на 4 году обучения предлагается дисциплина «Проек- тирование и архитектура информационных систем», целью которой является получение знаний и практических навыков в проектировании и моделировании архитектур ИС и состава ПО, моделиро- вания на основе UML и BMPN, документирования процессов разработки и их стандартизации.
Ре по зи то ри й Ка рГ У
В ходе преподавания данной дисциплины происходит знакомство с реализацией аналитической стадии создания программного продукта, с осуществлением анализа и разработки состава требований к программному решению, изучение нотаций языков UML и BMPN, их практическое применение, освоение состава проектной и эксплуатационной документации на программный продукт.
В результате изучения курса студенты должны знать: роли, цели и задачи моделирования в цикле разработки ПО; состав методологий и нотаций моделирования; шаблоны проектирования, прецеденты архитектурного анализа и другие вопросы, которые рассматриваются в рамках итератив- ных процессов проектирования UP; подходы планирования и анализа рисков на стадии проектирова- ния; состав аналитической стадии проекта по созданию программного продукта и основные этапы анализа; способы выявления, формулирования, разработки, проверки, утверждения и тестирования требований к ПО; роли аналитика при сборе требований, понятие бизнес-процессов и бизнес-правил;
принципы моделирования на UML и BPMN, а также способы и возможности применения этих нота- ций и языков в практике современного программирования; основные типы используемых в UML и BPMN диаграмм с объяснением целей и задач, которые перед ними ставятся; состав проектной и экс- плуатационной документации на программный продукт.
В результате изучения курса студенты должны уметь: выявлять требования пользователей;
осуществлять разработку качественных требований к программному продукту, задавать достижимые требования к функциональности и качеству; специфицировать (оформлять) требования; моделиро- вать программный продукт с использованием нотаций и языков UML и BPMN; осуществлять выбор нотаций, которые следует задействовать при создании диаграмм, а также при их чтении; использо- вать программные продукты моделирования процессов Enterprise Architect/PowerDesigner/MS Visio при разработке диаграмм; осуществлять разработку проектной документации программного решения.
Используемые языки, среды программирования, библиотеки и фреймворки: Enterprise Architect/PowerDesigner/MS Visio/Rational Software Architect/UMLet и BPMN Modeler MS Visio/ARIS/Business Studio/BPwin.
После окончания изучения данной дисциплины студентам необходимо в ходе работы над ди- пломной работой реализовать аналитическую стадию проекта программного продукта. Разработать набор диаграмм, используя BPMN на уровне бизнес-процессов, и UML — на уровне компонентов программного обеспечения для описания интерфейсов между компонентами программного обеспе- чения и сервисами. Разработать техническое задание на продукт, учитывающее архитектурные под- ходы в реализации решения.
В ходе реализации учебных программ по предлагаемым дисциплинам используются различные языки, среды программирования, библиотеки и фреймворки: C#, Microsoft Visual Studio Express 2012 для Windows Desktop, Microsoft SQL Server 2012, ADО.NET Entity Framework, NHibernate, Unit of Work & Repository, Enterprise Architect/PowerDesigner/MS Visio/Rational Software Architect/UMLet и BPMN Modeler MS Visio/ARIS/Business Studio/BPwin и др. Большинство данных программных про- дуктов имеется на предприятиях, являющихся IT-сферой, которые в дальнейшем выступают в каче- стве работодателей для студентов IT-специальностей. Поэтому изучение данных пакетов обоснованно.
Однако в большинстве вузов страны существует проблема финансирования на приобретение и сопро- вождение современных сред программирования, библиотек и фреймворков.
Таким образом, существует объективная необходимость внедрять в учебный процесс предлагае- мые элективные дисциплины. Рассмотренные примеры реализации различных элективных дисциплин в ходе подготовки студентов информационного профиля не являются единственно предлагаемыми.
Список литературы
1 Общероссийский классификатор специальностей высшей научной квалификации ОК 017-2013. — [ЭР]. Режим дос- тупа: http://docs.cntd.ru/document/1200110160
2 Василенко К., Буховцев А. Профессия программист. — [ЭР]. Режим доступа: https://docs.google.com/ document/
d/1oI7Nwn4tNBiZlO-d9vnXZIlsQ6_5i7TCSgRI60ytUMA/edit
3 Мамедзаде Ф.Р. Формирование спроса и предложения на ИТ-специалистов на основе модели компетенций //
Informasiya texnologiyaları problemləri, 2012, № 2 (6), 76–84. — [ЭР]. Режим доступа: www.jpit.az
4 Олейникова О.Н., Муравьева А.А. и др. Модульные технологии: проектирование и разработка образовательных про- грамм. — М., Альфа-М, 2010. — 256 с.
5 [ЭР]. Режим доступа: http://vk.com/public.phpdynamicstechnologies
Ре по зи то ри й Ка рГ У
Е.А.Спирина, М.А.Смирнова, И.А.Самойлова
Ақпараттық бейiндегi студенттердi даярлау барысында элективтi пəндердің жүзеге асуы
Мақалада ақпараттық технологиялармен байланысты əр түрлі мамандықтарда оқитындардың оқу бағдарламаларын жүзеге асыратын сұрақтар қарастырылған. Қазіргі заманғы алуан түрлі тілдерді, программалау орталарын, кітапханалары мен фреймворктарды меңгеру керектігі көрсетілген. Əр түрлі пəндер жинағы анықталып, бағдарламалық қамтамасыз етуді өңдеудің негізгі кезеңдері сипатталған.
Жоғары оқу курстарында бейінді элективті пəндерді жүргізетін оқытушының оқыту ерекшеліктері ашылды. Авторлармен ақпараттық бейін бойынша студенттерді дайындауда əр түрлі таңдау бойынша пəндерді жүзеге асыру мысалдары келтірілген.
Yе.А.Spirina, М.А.Smirnova, I.А.Samoiylova
The implementation of elective courses in preparation for students Information Sciences (profiles)
The article deals with the implementation of educational programs of students which studies in different spe- cialties related to information technology. The circle of disciplines which allow to capture the main develop- ment stages of the software are defined. Shows the necessity for the development of various modern lan- guages, programming environments, libraries and frameworks. Details revealed features of teaching profiling elective courses at the undergraduate education. Authors reviewed examples of realization of various elective disciplines during training of students of information profile.
References
1 Vasilenko K., Buhovsev A. Profession programmer, [ER]. Access mode: https://docs.google.com/ document/
d/1oI7Nwn4tNBiZlO-d9vnXZIlsQ6_5i7TCSgRI60ytUMA/edit
2 National Classification of specialties of higher scientific qualification OK 017-2013, [ER]. Access mode:
http://docs.cntd.ru/document/1200110160
3 Mamadzade F.R. Informasiya texnologiyaları problemləri, 2012, 2 (6), p. 76–84, [ER]. Access mode: www.jpit.az
4 Oleinikova O.N., Muraveva A.A. et al. Modular Technology: Design and development of educational programs, Moscow:
Alpha-M, 2010, 256 p.
5 [ER]. Access mode: http://vk.com/public.phpdynamicstechnologies
