Проєкт інформаційної системи для онлайн-навчання "Edusmart"

Abstract

Сучасна система вищої освіти в Україні розвивається в умовах війни, міграції населення та швидкої цифровізації. Навчальні заклади вимушено переходять на дистанційні та змішані формати, однак часто спираються на набір розрізнених інструментів: електронну пошту, месенджери, хмарні сховища, локальні журнали успішності. Відсутність єдиної інтегрованої платформи ускладнює підтримку цілісної навчальної траєкторії студента, знижує прозорість оцінювання, збільшує навантаження на викладачів і обмежує можливості аналітики для адміністрації. У цих умовах особливо актуальним є проєктування інформаційних систем, що поєднують функції класичної LMS, інструментів аналітики й сервісів комунікації в єдиному цифровому середовищі. Метою роботи є розроблення проєкту інтерактивної інформаційної системи EduSmart, призначеної для комплексної підтримки освітнього процесу в університеті. Система має забезпечувати керування курсами й модулями, реєстрацію та облік студентів, призначення та перевірку завдань, формування оцінок, моніторинг прогресу, а також побудову звітності для різних рівнів управління – від викладача до деканату й керівництва закладу. Особливий акцент зроблено на створенні єдиного «вікна» для студента, де зібрані всі активності: розклад, дедлайни, статуси завдань, успішність і рекомендації щодо подальшого навчання. На методологічному рівні проєкт спирається на системний підхід, концепції Human-Centered Design та соціотехнічну теорію. Проведено аналіз існуючих рішень (Moodle, Canvas, Coursera, Prometheus та ін.), який виявив їхні сильні сторони та обмеження щодо адаптації під потреби українських університетів. На основі нотації UML [1; 2] побудовано логічну модель EduSmart: діаграми варіантів використання відобразили ключові сценарії для ролей Student, Teacher, Admin; діаграма класів формалізувала основні сутності (Student, Teacher, Course, Module, Assignment, Enrollment, Grade, Notification); діаграми станів, діяльності та послідовності описали процеси реєстрації, зарахування на курс, виконання та перевірки завдань, виставлення оцінок та формування зведеної статистики. Діаграма розгортання визначила технічну інфраструктуру системи. Технічна архітектура EduSmart побудована як трирівнева система: клієнтський рівень (web-інтерфейс для студентів, викладачів і адміністраторів), серверний рівень (REST-сервіси для обробки бізнес-логіки, авторизації, обчислення показників успішності та формування звітів) і рівень даних (реляційна база, нормалізована до третьої нормальної форми). Запропонована структура бази даних забезпечує цілісність зв’язків між студентами, курсами, модулями, завданнями, спробами виконання та оцінками, а також дає змогу розширювати модель (наприклад, додавати журнали відвідуваності, інтеграції з зовнішніми сервісами відеоконференцій, модулі адаптивного навчання). Управлінська частина дослідження базується на стандартах PMBOK та ISO 21500:2021 [3; 4]. Побудовано ієрархічну структуру робіт (WBS), розроблено календарний план та діаграму Ганта, визначено ключові віхи проєкту, ресурси та ролі (Project Manager, Business Analyst, System Architect, Fullstack Developer, QA Engineer). Складено план керування ризиками (технічними, організаційними, користувацькими), план забезпечення якості та план керування змінами. Такий підхід дозволяє розглядати EduSmart не лише як програмний продукт, а як повноцінний ІТ-проєкт зі зрозумілими етапами, критеріями успіху та процедурами завершення. Практичним результатом роботи став UI/UX-прототип EduSmart, який демонструє реалізацію основних сценаріїв для трьох ролей. Для студента реалізовано єдину панель прогресу з переліком курсів, завдань, дедлайнів і отриманих оцінок. Для викладача – інтерфейси створення модулів і завдань, налаштування критеріїв оцінювання, перевірки робіт та формування зведених відомостей. Для адміністратора – модулі керування користувачами, курсами та аналітичні панелі з агрегованими показниками успішності й навантаження. Зіставлення прототипу із сформованими вимогами показало, що критичні функції (керування навчальними активностями, підтримка прозорого оцінювання, базова аналітика) реалізовані повною мірою, а архітектура системи дозволяє подальший розвиток – додавання мобільного клієнта, інтеграцію з існуючими університетськими сервісами, розширення аналітики. Очікується, що впровадження EduSmart сприятиме підвищенню прозорості та керованості освітнього процесу, зменшенню часу на рутинні операції з боку викладачів, своєчасному зворотному зв’язку зі студентами та ухваленню більш обґрунтованих управлінських рішень на рівні факультетів і університету. Проєкт створює методичну й технічну основу для подальшої розробки повнофункціональної системи управління навчанням, адаптованої до потреб української вищої освіти.

The modern system of higher education in Ukraine is developing under conditions of war, population migration and rapid digital transformation. Universities are forced to switch to distance and blended formats; new online services are emerging, yet many processes remain fragmented and poorly automated. Educational institutions often rely on a set of loosely connected tools (email, messengers, cloud storage, local grade books), which makes it difficult to maintain a coherent learning trajectory, reduces transparency of assessment, increases the routine workload of teachers and limits analytical capabilities for the administration. Under these circumstances, the design of information systems that combine the functions of a classic LMS, analytics tools and communication services within a single digital environment becomes particularly relevant. The aim of this thesis is to design an interactive information system EduSmart intended for comprehensive support of the educational process at a university. The system is expected to provide management of courses and modules, registration and tracking of students, assignment and control of learning tasks, grade management, progress monitoring, and reporting for different management levels – from a teacher to the dean’s office and university leadership. Special emphasis is placed on creating a single “window” for the student that aggregates all activities: timetable, deadlines, assignment statuses, performance indicators and recommendations for further learning. Methodologically, the project is based on the system approach, Human-Centered Design concepts and socio-technical theory. An analysis of existing solutions (Moodle, Canvas, Coursera, Prometheus, etc.) has been carried out, revealing their strengths and limitations in terms of adaptation to the needs of Ukrainian universities. Using UML notation [1; 2], a logical model of EduSmart has been developed: use case diagrams capture key scenarios for the roles Student, Teacher and Admin; the class diagram formalizes core entities (Student, Teacher, Course, Module, Assignment, Enrollment, Grade, Notification); state, activity and sequence diagrams describe the processes of registration, course enrollment, assignment submission and grading, as well as generating summary statistics. A deployment diagram defines the technical infrastructure of the system. The technical architecture of EduSmart is designed as a three-tier system: client layer (web interface for students, teachers and administrators), server layer (REST services for business logic, authorization, computation of performance metrics and report generation) and data layer (relational database normalized to the third normal form). The proposed database structure ensures integrity of links between students, courses, modules, assignments, submission attempts and grades, and allows further extension of the model (for example, adding attendance logs, integrations with external video-conferencing services, or adaptive learning modules). The project management part is based on PMBOK and ISO 21500:2021 standards [3; 4]. A Work Breakdown Structure (WBS) has been created, a calendar schedule and Gantt chart have been developed, and key milestones, resources and roles (Project Manager, Business Analyst, System Architect, Fullstack Developer, QA Engineer) have been defined. Risk, quality and change management plans have been drafted. This approach allows EduSmart to be considered not only as a software product, but also as a full-scale IT project with clear phases, success criteria and closure procedures. The practical result of the thesis is a UI/UX prototype of EduSmart that demonstrates the implementation of key scenarios for the three roles. For students, a unified progress dashboard has been created, displaying enrolled courses, tasks, deadlines and grades. For teachers, interfaces are provided for course management, assignment creation, grading and generating summary grade sheets. For administrators, modules are offered for user and course management and analytical dashboards with aggregated performance and workload indicators. Comparing the prototype with the specified requirements shows that the critical functions (management of learning activities, transparent assessment support, basic analytics) are fully implemented, while the system architecture allows further evolution – development of a mobile client, integration with existing university services and expansion of analytics. The implementation of EduSmart is expected to have a significant educational and organizational impact: it will enhance transparency and controllability of the learning process, reduce routine workload for teachers, improve feedback to students and support better-informed management decisions at faculty and university levels. The project provides a methodological and technical foundation for further development of a full-featured learning management system tailored to the needs of Ukrainian higher education.