Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу

Розглядається імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом вищого навчального закладу (ВНЗ), що базується на об'єктно-орієнтованій технології (ООТ). Використання мереж Петрі з часовими затримками для представлення динаміки функціонування об'єктів дозволяє швидко конструюва...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Математичні машини і системи
Дата:	2011
Автор:	Стеценко, І.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	Інститут проблем математичних машин і систем НАН України 2011
Теми:	Моделювання і управління великими системами
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83526
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу / І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2011. — № 2. — С. 162-170. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860258819960995840
author	Стеценко, І.В.
author_facet	Стеценко, І.В.
citation_txt	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу / І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2011. — № 2. — С. 162-170. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Математичні машини і системи
description	Розглядається імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом вищого навчального закладу (ВНЗ), що базується на об'єктно-орієнтованій технології (ООТ). Використання мереж Петрі з часовими затримками для представлення динаміки функціонування об'єктів дозволяє швидко конструювати алгоритм імітації складної системи. Модель реалізована засобами Java/J2SE. Дослідження моделі навчального процесу дозволяє відшукати оптимальні параметри управління. Рассматривается имитационное моделирование системы управления учебным процессом вуза на основе объектно-ориентированного подхода (ООП). Использование временных сетей Петри для представления динамики функционирования объектов позволяет быстро конструировать алгоритм имитации сложной системы. Модель реализована средствами Java/J2SE. Исследование модели учебного процесса позволяет отыскать оптимальные параметры управления. The paper considers simulation of the control system of college educational process based on object-oriented methodology (ООМ). Using timed Petri net for describing dynamics of objects allows for a quick construction of simulation algorithms of the complex system. The model is implemented in Java/J2SE. The study of this model allows us to find optimal control parameters of the educational process.
first_indexed	2025-12-07T18:52:34Z
format	Article
fulltext	162 © Стеценко І.В., 2011 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 УДК 004.4: 378.14 І.В. СТЕЦЕНКО ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ НАВЧАЛЬНИМ ПРОЦЕСОМ ВНЗ З ВИКОРИСТАННЯМ ОБ’ЄКТНО-ОРІЄНТОВАНОГО ПІДХОДУ Анотація. Розглядається імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ви- щого навчального закладу (ВНЗ), що базується на об’єктно-орієнтованій технології (ООТ). Вико- ристання мереж Петрі з часовими затримками для представлення динаміки функціонування об’єктів дозволяє швидко конструювати алгоритм імітації складної системи. Модель реалізова- на засобами Java/J2SE. Дослідження моделі навчального процесу дозволяє відшукати оптимальні параметри управління. Ключові слова: імітаційне моделювання, система управління, навчальний процес, ООТ, мережа Петрі. Аннотация. Рассматривается имитационное моделирование системы управления учебным про- цессом вуза на основе объектно-ориентированного подхода (ООП). Использование временных се- тей Петри для представления динамики функционирования объектов позволяет быстро конст- руировать алгоритм имитации сложной системы. Модель реализована средствами Java/J2SE. Исследование модели учебного процесса позволяет отыскать оптимальные параметры управле- ния. Ключевые слова: имитационное моделирование, система управления, учебный процесс, ООП, сеть Петри. Abstract. The paper considers simulation of the control system of college educational process based on object-oriented methodology (ООМ). Using timed Petri net for describing dynamics of objects allows for a quick construction of simulation algorithms of the complex system. The model is implemented in Ja- va/J2SE. The study of this model allows us to find optimal control parameters of the educational process. Keywords: simulation modeling, control system, educational process, ООМ , Petri net. 1. Вступ Інформатизація процесів навчання та впровадження технологій дистанційного навчання створюють умови для розвитку інформаційних технологій контролю за навчальною діяль- ністю студентів вищих навчальних закладів. Перехід вищих навчальних закладів на на- вчання за Болонським процесом, впровадження інших нових способів організації навчаль- ного процесу вимагають від вищих навчальних закладів (ВНЗ) розробки нових ефективних методів управління навчальним процесом. У зв’язку з цим у багатьох ВНЗ проводиться робота з автоматизації процесів обробки інформації про успішність навчальної діяльності студентів. У Запорізькій державній інженерній академії впроваджена автоматизована сис- тема управління навчальним процесом, яка забезпечує керівників підрозділів ВНЗ інфор- мацією для оперативного прийняття рішень у вигляді звітів про результати навчальної дія- льності студентів (кількість заборгованостей, успішність навчання та ін.) [1]. В ЧДТУ за участю автора розробляється інформаційно-аналітична система контролю і оцінювання навчальної діяльності студентів, в якій, на відміну від інших подібних систем, поставлена задача розробки системи, що об’єднує засоби проведення контролю навчальної діяльності, засоби збору, обробки, аналізу даних та засоби прийняття управлінських рішень [2]. 2. Постановка задачі Для моделювання навчальної діяльності використовуються аналітичні та імітаційні моделі. Імітаційні моделі, на відміну від аналітичних, дозволяють відтворити навчальний процес та управління навчальною діяльністю студентів з урахуванням таких деталей, як індивіду- ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 163 альні характеристики суб’єктів навчання (студентів та викладачів), навчання у відповідно- сті з розкладом, контроль навчальної діяльності та прийняття рішень за результатами кон- тролю. Існуючі моделі навчального процесу пропонують моделювання в межах навчально- го процесу однієї дисципліни [3], що доцільно для систем дистанційного (заочного) на- вчання, але не прийнятно для системи навчання ВНЗ. Навчальний процес ВНЗ включає де- сятки спеціальностей, сотні дисциплін, викладачів та студентів, взаємопов’язаних між со- бою, тому, виходячи з позицій системного підходу, необхідно розглядати систему в ціло- му, а не окремі її частини. Ефективну систему управління складним об’єктом можна створити експерименту- ючи з цією системою або з її моделлю. Однак експериментування в галузі освіти призво- дить до наслідків, що впливають, і досить часто негативно, на людські долі. Тому доцільно створити модель системи управління навчальним процесом і дослідити її з метою визна- чення впливу процесів управління на навчальну діяльність студента ВНЗ, а також визна- чення характеристик навчального процесу при заданих значеннях параметрів управління. Модель може бути використана також для відшукання оптимальних параметрів управлін- ня. 3. Розробка моделі системи управління навчальним процесом ВНЗ Для формалізації моделі розглядались об’єктно-орієнтований підхід та мережі Петрі. Об’єктно-орієнтований підхід забезпечує швидке конструювання великої кількості подіб- них елементів. Мережі Петрі забезпечують швидке конструювання алгоритму імітації об’єкта з великою кількістю подій. В результаті дослідження прийнято рішення викорис- товувати комбінований підхід: представлення структури моделі у вигляді об’єктів і пред- ставлення функціонування об’єктів моделі засобами функціональних мереж Петрі з часо- вими затримками, конфліктними переходами та інформаційними зв’язками. Структура моделі системи управління навчальним процесом ВНЗ представляється такими об’єктами: Спеціальність, Група, Студент, Викладач, Навчальний план спеціально- сті, Робочий план семестру, Розклад, Дисципліна, Журнал, Деканат, Контроль відвідуван- ня, Контроль заборгованостей. Кожний об’єкт являється ініціатором подій, що відбува- ються в системі. Наприклад, Дисципліна ініціює події навчання групи студентів на занятті; складання групою студентів модуля, заліку, іспиту, курсового проекту. Об’єкт Журнал призначений для формування відомостей про кількісні показники навчання одного студен- та з однієї дисципліни (кількість пропусків, зарахованих модулів, заборгованостей з моду- лів, перездач екзаменів та ін.). Статика об’єктів задається полями і методами, які описують правила змінювання полів. Наприклад, об’єкт Дисципліна володіє методами „навчання на парі за розкладом”, „захист лабораторної роботи”, „захист модуля”, „екзамен”. Об’єкт Журнал володіє методами „збільшити кількість захищених (заборгованих) лабораторних робіт даного модуля”, „записати оцінку, отриману на екзамені”, „збільшити кількість заборгованостей з екзамену”. Об’єкт Деканат володіє методами „встановити допустиму кількість пропусків для дисципліни ”, „прийняти рішення щодо студентів, які не пройшли успішно контроль відвідування”, „прийняти рішення щодо студентів із заборгованостями”, „допустити до екзамену”. У навчальному процесі присутні процеси навчання колективні (заняття з групою студентів, екзамен) та індивідуальні (здача заборгованості, захист лабораторної роботи, захист модуля та ін.). До об’єкта Дисципліна віднесені колективні процеси навчання, до об’єкта Студент – індивідуальні процеси навчання, а до об’єкта Викладач – колективні та індивідуальні процеси навчання. Наприклад, метод „початок навчання на парі” об’єкта Дисципліна ініціює подію „навчання на парі” для кожного об’єкта Студент, що входить у групу студентів, та подію „проводить заняття” для об’єкта Викладач. Обмежитись тільки 164 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 Не здав 0,9 0,1 Дисципліна зарахована Здав Дисципліна не зарахована Здає екзамен t=1±0, СТУДЕНТ Є екзамен за розкладом Рис. 1. Формалізація події Екзамен об’єкта Студент мережею Петрі об’єктом Дисципліна неможливо тому, що тоді немає змоги врахувати індивідуальні особливості студентів, які характеризують його успішність; неможливо врахувати навантаження студента та викладача з причини повторних захистів (лабораторних робіт, модулів, заліків, екзаменів). Динаміка об’єктів представляється мережею Петрі з часовими затримками, конфлі- ктними переходами та інформаційними зв’язками [4]. Важливу роль при відображенні процесів управління відіграють конфліктні переходи мережі Петрі, наявність яких усклад- нює алгоритм імітації мережі Петрі. Відомі такі способи розв’язання конфліктів: – пріоритетний (явний та неявний спосіб завдання пріоритету); – імовірнісний (з рівною та указаною ймовірністю). Неявний спосіб завдання пріоритету означає, що алгоритм імітації мережі Петрі ор- ганізований таким чином, що порядок запуску переходів визначається порядком їх перег- ляду в алгоритмі. Якщо дослідник не вказує спосіб розв’язування конфліктів при складанні мережі Петрі, то, за правилами функціонування мереж Петрі, конфліктні переходи запус- каються з рівною ймовірністю. Якщо для переходів мережі Петрі указуються пріоритети та ймовірності запуску, то всі переходи сортуються спочатку за значенням пріоритету, а по- тім з усіх переходів з найвищим пріоритетом вибирається перехід з указаною ймовірністю. На рис. 1 представлений фра- гмент мережі Петрі об’єкта Студент, що моделює подію Екзамен. Пере- ходи „Здав екзамен” та „Не здав ек- замен” являються конфліктними. Конфлікт розв’язується указанням імовірності запуску переходу „Здав екзамен”. На рис. 2 представлений фра- гмент мережі Петрі об’єкта Викла- дач. Переходи „Приймає заборгова- ності” та „Проводить заняття за роз- кладом” за умови наявності заборгованостей з дисциплін викладача являються конфлікт- ними. Конфлікт у даному випадку розв’язується встановленням вищого пріоритету для пе- реходу „Проводить заняття за розкладом”. Інформаційні зв’язки між позицією та переходом дозволяють моделювати такі по- дії, які здійснюються за певної умови, але при здійсненні їх умова не зникає. Наприклад, подія „Приймає заборгованості” об’єкта Викладач здійснюється за умови наявності забор- гованостей з дисциплін викладача, що відповідає наявності принаймні одного маркера в позиції „Кількість заборгованостей з дисциплін, які веде викладач”. Подія „Приймає забо- ргованості” об’єкта Викладач ініціює події „Здає екзамен” об’єктів Студент, які мають за- боргованості, і тільки за результатом здачі екзамену Студентом здійснюється зменшення кількості заборгованостей. Якщо використати в даному випадку звичайний зв’язок, то ще до здійснення події „Здає екзамен” хоч одного об’єкта Студент кількість заборгованостей буде зменшена на одиницю об’єктом Викладач. Подія „Екзамен” об’єкта Дисципліна здійснюється за умови, що вивчені усі модулі, передбачені робочим навчальним планом дисципліни, що викладач, який веде дисципліну, не зайнятий іншими дисциплінами, і у відповідності за графіком навчального процесу три- ває екзаменаційна сесія (рис. 3). Відповідний фрагмент мережі Петрі містить інформацій- ний зв’язок між позицією „Триває екзаменаційна сесія” об’єкта Розклад та переходом „Ек- замен” об’єкта Дисципліна. Якщо використати звичайний зв’язок, то інші дисципліни не зможуть скористатись інформацією про те, що триває екзаменаційна сесія. ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 165 Для реалізації мережі Петрі з часовими затримками, багатоканальними переходами, розв’язанням конфліктів пріоритетним та ймовірнісним способами розроблений пакет Java-об’єктів PetriSim, діаграма класів якого представлена на рис. 4. Клас мережа Петрі (Petri_net) агрегує класи Позиція (Petri_P), Перехід (Petri_T), Вхідний зв’язок (TieIn), Вихі- дний зв’язок (TieOut). Клас FunRand призначений для генерування випадкових чисел із за- даним законом розподілу і використовується класом Перехід для створення часових за- тримок. Основним об’єктом пакета є об’єкт Імітатор мережі Петрі (Petri_Sim), який агрегує клас мережа Петрі (Petri_net). Призначення класу Petri_Sim – просування мережі Петрі, за- даної в полі Net, в часі за принципом до найближчої події. включає дії, які відповідають запуску того чи іншого переходу, наприклад, запис в журнал відмітки про захист лабораторної роботи, модульної контрольної, здачу екзамену. Рис. 3. Формалізація події. Екзамен об’єкта Дисципліна мережею Петрі Триває екзаменаційна сесія об’єкта Розклад m m Кількість модулів об’єкта Дисципліна Екзамен 1 1 Викладач об’єкта Викладач Petri_Sim Petri_net Petri_T Petri_P TieIn TieOut FunRand NetLibrary Рис. 4. Діаграма класів пакета PetriSim package Рис. 2. Формалізація події. Приймає заборгованості об’єкта Викладач мережею Петрі Кількість заборгованостей з дисциплін, які веде викладач Приймає заборгованості 1 Проводить за- няття за розкла- дом Викладач 2 1 Є заняття за розкладом Пріоритет Основні поля та методи класу Petri_Sim представлені на рис. 5. Метод Start() виконує запуск усіх можливих переходів, метод NextEvent() виконує по- точну подію мережі Пе- трі, метод DoStatistica() відповідає за збирання та обробку статистичної інформації, метод Do_T(ArrayList<Student_ Sim> st, Journal [][] jour) 166 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 того, як створена мережа Петрі об’єкта, створюється об’єкт моделювання як нащадок об’єкта Імітатор мережі Петрі (Petri_Sim). Зв’язки об’єктів між собою здійснюються двома способами: – за допомогою спільних позицій (з переходів різних об’єктів маркери передаються в спільну позицію); – за допомогою ініціації події (з переходу об’єкта передаються маркери у відповідні позиції інших об’єктів). Наприклад, об’єкт Дисципліна і об’єкт Викладач мають спільну позицію Викладач, яка відповідає за стан викладача (вільний або зайнятий). Об’єкти Студенти мають спільну позицію Кількість відрахованих студентів (рис. 6а). Об’єкт Дисципліна ініціює подію за- няття за розкладом об’єктів Студент та Викладач за допомогою передачі маркерів у позиції „Є заняття за розкладом” відповідних об’єктів (рис. 6б). Зв’язки між об’єктами Розклад, Дисципліна, Викладач, Студент представлені на рис. 7. Об’єкти Дисципліни мають спільну позицію Група, яка забезпечує зайнятість групи в кожний поточний момент часу тільки однією дисципліною. Об’єкти Студенти мають спільні позиції Кількість відрахованих та Кількість рекомендованих на повторне навчання протягом часу моделювання. Об’єкт Розклад відповідає за проведення занять у відповідно- сті з розкладом занять і містить мережу Петрі, яка ініціює початок та кінець заняття, а та- кож початок та кінець семестру, початок та кінець екзаменаційної сесії. Передача маркера в позицію „Є лекція за розкладом” об’єкта Дисципліна здійснюється об’єктом Розклад і представляє зв’язок між об’єктом Розклад та об’єктом Дисципліна. Об’єкт Дисципліна пе- редає маркери в позиції „Є пара за розкладом” об’єкту Викладач, який закріплений за дис- ципліною, та об’єктів Студенти, що вивчають дисципліну. + Start() + NextEvent() + DoStatistica() — timeModeling: double Petri_Sim — Net: Petri_net + Do_T(ArrayList<Student_Sim> st, Journal[][] jour) Рис. 5. Основні поля та методи класу Імітатор мережі Петрі Є заняття за розк- ладом об’єкта Сту- дент 2 Є заняття за розк- ладом об’єкта Сту- дент 1 Рис. 6. Формування зв’язків між об’єктами: а) за допомогою спільних позицій; б) за допомогою ініціалізації подій Початок заняття за розкладом об’єкта Дисципліна Відрахування об’єкта Студент 1 Кількість відрахованих 1 Є заняття за розкладом об’єкта Викладач а) б) Відрахування об’єкта Студент 2 Клас NetLibrary призначений для створення мереж Петрі об’єктів моделю- вання того чи іншого призначення і ви- користовує клас Petri_net. У даному про- екті клас NetLibrary складається з таких статичних Java-функцій для створення мереж Петрі об’єктів моделювання на- вчального процесу Дисципліна, Викла- дач, Студент, Деканат, Контроль відвіду- вання, Контроль заборгованостей. Після ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 167 Процеси управління в моделі здійснюються об’єктом Деканат. Колективні процеси управління (допуск до захисту модуля за результатами контролю відвідування, допуск до екзамену за результатами контролю відвідування та контролю заборгованостей) являються процесами, які можуть бути автоматизовані. Але параметри цих процесів (періодичність контролю, обмеження на допустиму кількість пропусків занять, допустиму кількість заборгованостей) задаються керуючими відділами ВНЗ, тобто деканатом або навчальною частиною. Індивідуальні процеси управління (прийняття рішення про відрахування студента, прийняття рішення про недопуск до екзаменаційної сесії, дипломного проектування) являються процесами, які не можуть бути автоматизовані. Моделювання цих процесів здійснюється за допомогою таких параметрів, як імовірність прийняття позитивного рішення для студента, що звертається в деканат за дозволом на повторний захист модуля, повторний залік з дисципліни або за дозволом на перездачу екзамену. Зв’язки між об’єктами Деканат, Контроль відвідування, Контроль заборгованостей, Розклад, Дисципліна, Студент представлені на рис. 8. Для реалізації конструктивних елементів системи управління навчального процесу розроблено пакет Java-об’єктів StudyProcess, діаграма класів якого представлена на рис. 9. Класи Дисципліна (Discipline_Sim), Викладач (Teacher_Sim), Студент(Student_Sim), Розк- лад (Shedule_Sim), Деканат (DeansOffice_Sim), Контроль заборгованостей (Control- Debts_Sim), Контроль відвідування (ControlVisit_Sim) наслідують клас Імітатор мережі Петрі (Petri_Sim). Клас Група (Group) агрегує об’єкти Студенти, клас План (Plan) агрегує об’єкти Дисципліна, а клас Розклад (Shedule_Sim) агрегує об’єкти Заняття (Lesson). Клас Визначити час (DefineTime) призначений для виведення поточного номера тижня, поточ- ного дня та поточної пари. Алгоритм імітації побудований на основі подійно-орієнтованого підходу із просу- ванням часу до найближчої події. Оскільки всі об’єкти являються об’єктами-Імітаторами, то імітація здійснюється просуванням у часі об’єктів. Побудова імітаційної моделі з Рис. 7. Зв’язки між об’єктами Розклад, Дисципліна, Викладач, Студент РОЗКЛАД Лекції 1 ВИКЛАДАЧ Є пара за розкладом Є ЛР за розкладом ЛР вивчена Тема вивчена ДИСЦИПЛІНА ВИКЛАДАЧ 1 ГРУПА СТУДЕНТ Є пара за розкла- дом об’єкта СТУДЕНТ Є модульна контрольна Кількість відрахованих Кількість рекомендованих на повторне навчання Проводить заняття за розкладом Закінчи- лась пара СТУДЕНТ Модульна контрольна Є практичне заняття Практичні заняття ДИСЦИПЛІНА Є лекція за розкладом Захист ЛР Лаборато- рні роботи Є захист ЛР 168 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 об’єктів, функціонування яких налагоджено, забезпечує найменшу кількість помилок при складанні мережі Петрі великої системи і сприяє швидкому нарощуванню системи за ра- хунок додавання об’єктів Студент, об’єктів Дисципліна та об’єктів Спеціальність, Деканат, створюючи систему управління навчального процесу ВНЗ. Просування об’єктів у часі здійснюється таким чином. Відшукується найменший з усіх моментів найближчої події, що пам’ятає кожний об’єкт, і час просувається до знайде- ного найменшого значення. Для об’єктів, час найближчої події яких відповідає поточному моменту часу, відбувається вихід маркерів з переходів та, у той же момент часу, вхід мар- Рис. 8. Зв’язки між об’єктами Деканат, Контроль відвідування, Контроль заборгованостей, Розклад, Дисципліна, Студент ДЕКАНАТ Проведення контролю Відраховується РОЗКЛАД 1 Екзамен СТУДЕНТ Необхідно провести контроль заборгованостей Триває екз сесія Початок семестру ДИСЦИПЛІНА Прийняття рішення за результатами контролю КОНТРОЛЬ ЗАБОРГОВАНОСТЕЙ Прийняття рішення за результатами контролю Проведення контролю Є рішення про відрахування Рекомендується на повторне навчання Є рішення про рекомендацію на повторне навчання Необхідно провести контроль відвідування 1 1 Є заняття за розкладом Триває семестр Початок екз. сесії Кінець семестру ДЕКАНАТ КОНТРОЛЬ ВІДВІДУВАННЯ Рис. 9. Діаграма класів моделі системи управління навчальним процесом ВНЗ StudyModel Student_Sim Discipline_Sim Teacher_Sim DeansOffice_Sim Group ControlDebts_Sim Plan Journal ControlVisit_Sim DefineTime Petri_Sim Lesson Shedule_Sim ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 169 3,2 3,25 3,3 3,35 3,4 3,45 3,5 3,55 3,6 3,65 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 Складність дисципліни К р и те р ій Рис. 10. Дослідження оптимальної складності дисципліни керів у переходи. Для усіх інших об’єктів здійснюється просування часу та вхід маркерів у переходи. Якщо кілька об’єктів мають час найближчої події, рівний поточному моменту часу, то розв’язується конфлікт об’єктів рівноймовірнісним способом. Отже, найменшим елементом побудованої моделі системи управління навчальним процесом є перехід мережі Петрі, що моделює подію, а конструктивними елементами є об’єкти Навчальний план спе- ціальності, Дисципліна, Викладач, Студент, Деканат та ін. Модель системи управління навчальним процесом ВНЗ реалізована засобами мови програмування Java (J2SE) та інтегрального середовища Netbeans IDE 6.5. За результатами експериментування з моделлю системи проведено дослідження впливу управляючих пара- метрів на вихідні характеристики моделі. Сформовані критерії вибору оптимальних пара- метрів управління. Для заданих вхідних змінних моделі визначені оптимальні значення та- ких управляючих параметрів: періодичність контролю відвідування, допустима кількість пропусків, рівень складності дисципліни. 4. Дослідження моделі системи управління навчальним процесом ВНЗ Модель системи управління навчальним процесом має на меті дослідження оптимальних параметрів управління. Наприклад, для дослідження оптимальної складної дисципліни сформульований критерій вибору складності дисципліни таким чином: max1,01,0321 →⋅−⋅−+−−−−= QMСZPDDDY , (1) де 1D – середня частка кількості студентів, які склали дисципліну, 2D – середня частка кі- лькості студентів, які не склали дисципліну, 3D – середня частка кількості студентів, яким рекомендоване повторне навчання, P – значення допустимої частки кількості пропусків у відношенні до загальної кількості пропусків, Z – середнє завантаження деканату, C – по- казник складності дисципліни, M – середня частка кількості недопусків з причини невід- відування занять, Q – середня частка кількості нескладених протягом семестру екзаменів. Складність дисципліни C визначається величиною: 33221 CNCNCС ++= , (2) де 1C – ймовірність нескладання екзамену, 2C – ймовірність нескладання модульної конт- рольної, 2N – кількість модулів, 3C – ймовірність незахисту лабораторної роботи, 3N – кількість лабораторних робіт. Результати дослідження оптима- льної складності дисципліни, що складається з 3 модулів, у кожно- му з яких 1 модульна контрольна та 4 лабораторних роботи, наведе- ні на графіку (рис. 10). При фіксо- ваних інших значеннях параметрів оптимальним виявилось значення складності дисципліни 3,5, яке ві- дповідає рівню складності лабора- торних робіт 0,2, рівню складності модульних контрольних 0,3 та рів- ню складності екзамену 0,2: 5,32,0433,032,0 =⋅⋅+⋅+=С . 170 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2011, № 2 5. Висновки У результаті наукового дослідження: • розроблена імітаційна модель процесів управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об’єктно-орієнтованого підходу, яка враховує складні взаємозв’язки між усіма суб’єктами навчального процесу і являється ефективним інструментом для розробки та дослідження нових технологій управління навчальним процесом ВНЗ; • запропонована технологія моделювання складних систем з представленням дина- міки елементів системи засобами мереж Петрі, яка дозволяє створювати велику кількість однотипних елементів, бібліотеки елементів мереж Петрі, з яких потім складають великі системи; • розроблені пакети Java-об’єктів для моделювання процесів управління навчальним процесом ВНЗ. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Модель автоматизированной системы управления учебным процессом высшего учебного заве- дения / Е.Я. Швец, Г.П. Коломоец, Б.Ю. Базылев [и др.] // Вестник ХГТУ. Проблемы высшей шко- лы. – 2002. – № 1 (14). – С. 495 – 499. 2. Нові підходи до створення системи контролю та оцінювання навчальних досягнень студентів ВНЗ / А.А. Тимченко, Ю.В. Триус, Л.П. Оксамитна [та ін.] // Інформаційні технології в освіті. – Херсон, 2009. – Вип. 4. – С. 111 – 123. 3. Дмитрик І.М. Моделювання процесу навчання студентів з використанням мереж Петрі / І.М. Дмитрик // Четверта наук.-практ. конф. з міжнар. участю „Математичне та імітаційне моделю- вання систем МОДС2009. Тези доповідей”, (м. Київ, 22–26 червня 2009 р.). – Київ, 2009. – С. 209 – 212. 4. Стеценко І.В. Система імітаційного моделювання засобами сіток Петрі / І.В. Стеценко, О.В. Бой- ко // Математичні машини і системи. – 2009. – № 1. – С. 117 – 124. Стаття надійшла до редакції 05.07.2010
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-83526
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1028-9763
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:52:34Z
publishDate	2011
publisher	Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
record_format	dspace
spelling	Стеценко, І.В. 2015-06-20T08:50:37Z 2015-06-20T08:50:37Z 2011 Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу / І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2011. — № 2. — С. 162-170. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1028-9763 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83526 004.4: 378.14 Розглядається імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом вищого навчального закладу (ВНЗ), що базується на об'єктно-орієнтованій технології (ООТ). Використання мереж Петрі з часовими затримками для представлення динаміки функціонування об'єктів дозволяє швидко конструювати алгоритм імітації складної системи. Модель реалізована засобами Java/J2SE. Дослідження моделі навчального процесу дозволяє відшукати оптимальні параметри управління. Рассматривается имитационное моделирование системы управления учебным процессом вуза на основе объектно-ориентированного подхода (ООП). Использование временных сетей Петри для представления динамики функционирования объектов позволяет быстро конструировать алгоритм имитации сложной системы. Модель реализована средствами Java/J2SE. Исследование модели учебного процесса позволяет отыскать оптимальные параметры управления. The paper considers simulation of the control system of college educational process based on object-oriented methodology (ООМ). Using timed Petri net for describing dynamics of objects allows for a quick construction of simulation algorithms of the complex system. The model is implemented in Java/J2SE. The study of this model allows us to find optimal control parameters of the educational process. uk Інститут проблем математичних машин і систем НАН України Математичні машини і системи Моделювання і управління великими системами Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу Имитационное моделирование системы управления учебным процессом вуза с использованием объектно-ориентированного подхода Simulation modeling of the control system of educational process at universities/colleges using object-oriented approach Article published earlier
spellingShingle	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу Стеценко, І.В. Моделювання і управління великими системами
title	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
title_alt	Имитационное моделирование системы управления учебным процессом вуза с использованием объектно-ориентированного подхода Simulation modeling of the control system of educational process at universities/colleges using object-oriented approach
title_full	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
title_fullStr	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
title_full_unstemmed	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
title_short	Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
title_sort	імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом внз з використанням об'єктно-орієнтованого підходу
topic	Моделювання і управління великими системами
topic_facet	Моделювання і управління великими системами
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83526
work_keys_str_mv	AT stecenkoív ímítacíinemodelûvannâsistemiupravlínnânavčalʹnimprocesomvnzzvikoristannâmobêktnooríêntovanogopídhodu AT stecenkoív imitacionnoemodelirovaniesistemyupravleniâučebnymprocessomvuzasispolʹzovaniemobʺektnoorientirovannogopodhoda AT stecenkoív simulationmodelingofthecontrolsystemofeducationalprocessatuniversitiescollegesusingobjectorientedapproach

Імітаційне моделювання системи управління навчальним процесом ВНЗ з використанням об'єктно-орієнтованого підходу

Репозитарії

Схожі ресурси