Некоторые аспекты преподавания дисциплины «Разработка и стандартизация програмных средств» для специальности «учитель математики и информатики»

В общеобразовательных учебных заведениях задача программно-технического сопровождения информационно-образовательной среды, как правило, возлагается на учителя информатики, который должен иметь соответствующую подготовку по данному направлению, т.е. обладать необходимым уровнем профессиональной компетентности в области как программного обеспечения и сопровождения его, так и навыками обслуживания аппаратного обеспечения. Решение этой задачи может достигаться как путем подготовки в рамках государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ГОС ВПО), так и в рамках дополнительного образования.

Дисциплина «Разработка и стандартизация программных средств» включена в учебный план как дисциплина дополнительной специальности. Она является продолжением дисциплин «Информатика», «Базы данных», «Языки и метода программирования» и «Информационные системы». Курс «Разработка и стандартизация программных средств» является одной из заключительных дисциплин, завершает цикл программирования и цикл дисциплин посвященных программному обеспечению, и опирается на знание студентов в области алгоритмизации и основ программирования, а также на знания некоторых разделов теории вероятностей и математической статистики.

Фундамент курса составляет изучение основных понятий, стандартов и процессов разработки программного обеспечения. От студентов требуется не только знание определений тех или иных понятия и их свойств, но и умение приводить соответствующие примеры. Владение основными понятиями информатики позволяет не только успешно освоить данный курс, но и, в случае необходимости, расширить и углубить в дальнейшем свои знания в области разработки и стандартизации программных средств.

Целью данного курса является ознакомление студентов с современными методами и технологиями разработки программных средств с применением современных методов и стандартов и возможностью применения полученных знаний в будущей профессиональной деятельности.

В результате изучения курса студенты должны получить представление о современных методах и стандартах, применяемых при разработке различных программных средств, а также овладеть практическими навыками применения полученных знаний.

В ходе изучения дисциплины ставятся следующие задачи:

• ознакомить с правовой базой разработки программных средств,

• ознакомить с системой стандартов; дать общие сведения об организациях по стандартизации,

• ознакомить студентов с моделями разработки программ,

• ознакомить с базовыми знаниями в области современных методов анализа, проектирования и тестирования программного обеспечения.

Изучение дисциплины предусматривает чтение курса лекций, проведение практических занятий и лабораторных работ. После обучения студенты сдают экзамен.

Для максимального усвоения дисциплины рекомендуется изложение лекционного материала с элементами обсуждения. В качестве методики проведения практических занятий можно предложить семинар и проведение лабораторных работ.

Принципами отбора содержания и организации учебного материала являются, во-первых, принцип единства теории и практики, предполагающий изучения теории и решения практических задач для закрепления теоретического базиса. Во-вторых, понятия и конструкции, используемые в курсе, отбираются таким образом, чтобы наиболее ярко показать всю многогранность процесса создания программного средства и подчеркнуть роль стандартов в жизненном цикле программных средств.

На практике, прежде чем приступать к основному материалу дисциплины необходимо вспомнить и закрепить основополагающие определения. Данная дисциплина в первую очередь опирается на программное обеспечение – понятие «программы», понятие «программного обеспечения», а также на два вида классификаций программного обеспечения – по способу распростране6ния и по назначению. Вспомнить и закрепить нужный материал можно путем проведения лабораторных работ по темам «Классификация программного обеспечения по назначению» и «Классификация программного обеспечения по способу распространения». Для усложнения задачи можно эти две работы объединить, это делается, прежде всего, для того чтобы студенты смогли сопоставить те знания, которые они приобрели в ходе работы с компьютером, с теми определениям и теми классификациям, которые они изучили на лекциях.

Исследования показали, как бы хорошо студент не владел определениями в области программного обеспечения в теории, на практике только 10% учащихся с ходу могут назвать примеры на каждый вид программного обеспечения, 20-30 % могут безошибочно самостоятельно найти примеры на каждый вид программного обеспечения, остальные же студенты справляются с поставленной задачей, прибегнув к помощи других студентов или преподавателя.

Следующим этапом практических работ по дисциплине является обзор многообразия программных средств одинакового назначения. Этот шаг необходим для дальнейшего рассмотрения жизненного цикла программных средств. Для удобства реализации обзора возможно использование виртуальных машин.

Виртуальная машина (англ. Virtual machine, VM) - это вычислительная среда, набор ресурсов и правил работы, которая формируется с помощью программного обеспечения в некой другой вычислительной среде. Наиболее популярными виртуальными машинами являются: VMWare Workstation, Microsoft VirtualPC, VirtualBox и др.

Наряду с понятием виртуальной машины, рассматривается и более узкое понятие виртуальный компьютер - компьютер, существующий в среде виртуальной машины и имеющий характеристики типового физического компьютера, на который, также как и на реальный, можно инсталлировать операционную систему, эмулировать подключение периферийных устройств, выполнять настройку базовой системы ввода-вывода (BIOS).

Благодаря виртуальной машине один физический компьютер может служить базой для нескольких виртуальных компьютеров и предоставлять возможность для решения различных задач.

При работе с виртуальной машиной у пользователя возникает полная иллюзия того, что он работает с реальным компьютером. Таким образом, использование виртуальных машин помогает в процессе обучения будущих специалистов. При помощи виртуальной машины можно реализовать обзор программных средств одинакового назначения, например: продемонстрировать многообразие операционных систем и кроссплатформенность некоторых программ.

После обзора основных программных средств стоит провести лабораторные работы по темам «Качество программных средств» и серию лабораторных работ «Жизненный цикл». И только после рассмотрения на практике качества программных средств и жизненного цикла стоит переходить к созданию своего программного продукта.

В связи с тем, что данная дисциплина ориентированна на будущего учителя информатики, стоит обратить внимание на создание студентом «Программы – тестирования» или программы ориентированной на образование. Очень часто учащиеся в качестве своего программного продукта выбирают создание электронного учебника по какому-либо предмету школьного курса либо создание электронной системы контроля знаний.

В ходе создания программы студент реализует целый Проект. Перед учащимися ставится задача создать собственную программу, пройдя все этапы жизненного цикла и описав каждый шаг создания. Реализовать свой Проект студент вправе на любом языке программирования при помощи любых программных средств. Также студенты могут выполнять проект группами от 2 до 3 человек. Такая деятельность поможет студентам закрепить на практике полученные теоретические знания, научится составлять техническое задание, проводить тестирование программы.

И на этом этапе изучения дисциплины на помощь в очередной раз приходит виртуальная машина. В данном случае при помощи виртуальной машины возможно создание и отладка разрабатываемого программного обеспечения под различными операционными системами.

Работа над Проектом самая важная часть как лабораторных, так и домашних работ. Студент погружается в процесс разработки своего программного продукта. Работа над проектом позволяет студенту пройти каждый этап создания программного средства.

Первым и самым важным этапом работы над Проектом является создание технического задания. Техническое задание представляет собой документ, в котором сформулированы основные цели разработки, требования к программному продукту, определены сроки и этапы разработки.

Разработка технического задания выполняется в следующей последовательности. Прежде всего, устанавливают набор выполняемых функций, а также перечень и характеристики исходных данных. Затем определяют перечень результатов, их характеристики и способы представления. Далее уточняют среду функционирования программного обеспечения: конкретную комплектацию и параметры технических средств, версию используемой операционной системы и, возможно, версии и параметры другого установленного программного обеспечения, с которым предстоит взаимодействовать будущему программному продукту.

Техническое задание оформляют в соответствии с ГОСТ 19.106—78 на листах формата А4 и A3 по ГОСТ 2.301—68, как правило, без заполнения полей листа. Номера листов (страниц) проставляют в верхней части листа над текстом. Лист утверждения и титульный лист оформляют в соответствии с ГОСТ 19.104—78.

Техническое задание должно содержать следующие разделы:

• введение;

• наименование и область применения;

• основание для разработки;

• назначение разработки;

• технические требования к программе или программному изделию;

• этапы разработки;

• порядок контроля и приемки;

• приложения.

Далее проект выполняется согласно этапам жизненного цикла, по модели жизненного цикла выбранной самим студентом. Студенты опираются на стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99, который не предлагает конкретную модель жизненного цикла; модель жизненного цикла определяет сам студент или группа студентов, работающая над проектом.

Защита Проекта заключается в предъявлении преподавателю полученных результатов в виде полного отчета по проделанной работе: в печатном виде по документированию программного средства и электронном виде программы, а также в предоставлении доклада с презентацией. Каждый этап можно защищать отдельно, по завершении полной работы над Проектом делается доклад.

В целом, особенностью курса является тот факт, что подобрать программное обеспечение для изучения процесса разработки достаточно сложно. Основное внимание уделяется сопровождению и документации программного продукта, при этом основная ставка делается на создание собственного программного продукта.

Литература:

1. Тормасов А. "Виртуализация операционных систем", Журнал "Открытые Системы", №01/2002, "Открытые Системы", Москва.
2. Гагарина Л.Г., Кокорева Е.В., Виснадул Б.Д. Технология разработки программного обеспечения. – М. «ФОРУМ»: ИНФ А-М, 2008. – 400с.