Разработка мобильного приложения учебного расписания занятий студента

Зайков Владимир Полиевктович ORCID: 0000-0003-1641-9458 кандидат технических наук, доктор экономических наук доцент, кафедра информационных систем и программирования, Кубанский государственный технологический университет 350010, Россия, г. Краснодар, ул. Московская, 2 Zaikov Vladimir Polievktovich Associate Professor, Department of Information Systems and Programming, Kuban State Technological University 350010, Russia, Krasnodar, Moskovskaya str., 2 zaykov_2024@mail.ru

Прозоров Павел Дмитриевич студент, кафедра информационных систем и программирования, ФГБОУ ВО Кубанский государственный технологический университет 350000, Россия, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. Московская, 2 Prozorov Pavel Dmitrievich Student, Department of Information Systems and Programming, Kuban State Technological University 350000, Russia, Krasnodar Territory, Krasnodar, Moskovskaya str., 2 pd.prozorov@yandex.ru

Введение

В настоящее время бурное развитие информационных технологий и изменения в системе образования приводят к необходимости внедрения информационных технологий во все сферы образования, в том числе для поддержки учебного процесса. Одной из главных проблем в процессе обучения является информированность студентов об учебном графике. Студенты должны иметь возможность в любое время просматривать актуальный график занятий. Ключ к решению данной проблемы – электронное расписание.

Передовые образовательные учреждения уже позволяют студентам смотреть учебное расписание на веб-сайте. Такое расписание удобно тем, что доступно для любых устройств, поддерживающих выход в сеть Интернет, однако в нем есть и недостатки, такие как вероятная недоступность ресурса и ограниченный функционал (например, отсутствие возможности смотреть график на определенный день календаря). Более того, остается открытым вопрос, что делать студентам образовательных учреждений, в которых нет электронного расписания.

Помимо веб-сайта, существует другой, более удобный способ отображения расписания в электронном виде – мобильное приложение. Преимущества данного подхода: лучшее взаимодействие с пользователем путем предоставления расширенных настроек, быстрая загрузка данных, а также возможность их кэширования. ^[1]

На основании вышеизложенного автором было решено реализовать собственное мобильное приложение учебного расписания, которое могло бы удовлетворить нужды большинства студентов.

Анализ существующих решений

Чтобы понять, какой базовый функционал требуется для удобства пользователя в приложении расписания, далее будут проанализированы некоторые уже существующие решения. Сперва будут рассмотрены реализации электронного расписания в нескольких вузах Краснодара ^[2-4]:

1). КубГУ. Расписание представлено в виде таблиц Excel. Для каждого факультета таблицы составляются по-разному. Такой формат не слишком удобен в использовании. Есть возможность фильтровать информацию, используя, к примеру, формулы и методы поиска в Excel, но это не подходит для неопытных пользователей.

2). КубГАУ. Расписание содержится на сайте университета. Отображается дата обновления расписания. Есть возможность искать занятия по группе и по аудитории. Для удобного ввода аудитории есть выпадающий список, появляющийся при наборе двух и более символов.

3). КубГТУ. Расписание содержится на сайте. Для его отображения требуется заполнить следующие данные: «Институт/Факультет», «Курс», «Группа». Для облегчения ввода данных присутствуют выпадающие списки с доступными вариантами. Есть возможность просмотра расписания не только на текущий, но и на прошлые семестры.

Далее будут проанализированы некоторые популярные мобильные приложения ^[5-7]:

1). Приложение «Skedy». Расписание представляется в виде бесконечного списка «карточек», каждая из которых отображает занятия, прикрепленные к определенной дате. Можно выбрать дату, начиная с которой будет отображаться расписание, по умолчанию это сегодняшний день. Занятие является совокупностью следующих данных: предмет, преподаватель, аудитория, цвет, тип, время (номер, начало, конец), даты. На странице создания/редактирования занятия есть функционал автозаполнения полей для быстрой вставки данных, использующихся в других занятиях. В приложении можно добавлять заметки, которые привязываются к определенным датам и могут быть сгруппированы по папкам. Есть возможность делиться расписанием с группой с помощью случайно сгенерированного кода, что доступно после авторизации через Google аккаунт.

2). Приложение «Расписание для студентов». Расписание отображается на неделю, поскольку рассчитывается, что у пользователя расписание постоянно и разделяется на некоторое количество чередующихся недель (например, две недели – четная и нечетная). Можно отобразить расписание на определенный день календаря. Занятие является совокупностью следующих данных: предмет, преподаватель, аудитория, цвет, тип, время (номер, начало, конец), даты. На странице создания/редактирования занятия есть функционал автозаполнения полей. В приложении есть возможность добавлять не только занятия, но и домашние задания, заметки, а также оценки. Присутствует раздел «Списки», где можно просматривать, редактировать и добавлять различные данные, разделенные по таблицам БД: предметы, преподаватели, аудитории, домашние задания и т.д. Предусмотрена возможность делиться своим расписанием, используя сохранение и загрузку данных в JSON формате.

3). Приложение «Кампус». В данном приложении, в отличие от рассмотренных выше, расписание не составляется вручную, а подгружается с сервера. На данный момент порядка шестидесяти учебных заведений разных городов присоединились к данному проекту. Расписание отображается по дням недели, с возможностью перехода к определенному дню календаря. В карточке занятия показывается номер, время, название предмета, тип, номер аудитории или место проведения и ФИО преподавателя. Приложение позволяет смотреть и оставлять отзывы о преподавателях, добавлять в ленту новостей анонимные посты.

В ходе анализа автором был выявлен функционал, который может быть добавлен в мобильное приложение расписания. Рассмотренные программы имеют свои интересные особенности, которые можно учесть при собственной реализации – например, достаточно удобное отображение расписания по датам в «Skedy» и управление данными таблиц БД через раздел «Списки» в приложении «Расписание для студентов».

Проектирование приложения

Когда нет доступа к базе данных учебного заведения, есть три основных способа реализации расписания в мобильном приложении:

1. Парсинг веб-страницы расписания. В данном случае при загрузке расписания пользователем будут происходить автоматический сбор и структурирование данных с веб-страницы, на которой размещено расписание. Этот подход позволяет не задумываться о добавлении и обновлении расписания в приложении, но достаточно сложен в разработке и предполагает сильную зависимость от кода верстки страницы с расписанием. Кроме того, не стоит полагаться на быструю скорость работы такого приложения. ^[8]

2. Использование удаленной базы данных. Такой подход предполагает наличие сервера, на котором располагается БД расписания. Приложение получает данные с удаленного сервера и кэширует их. Базу данных обновляет время от времени разработчик. Это позволяет не зависеть от верстки веб-страницы расписания, и пользователям при этом не придется добавлять и обновлять график занятий, однако эту ношу на себя берет разработчик.

3. Использование локальной базы данных. При таком варианте база данных расписания находится на стороне клиента. Преимущества данного подхода в том, что разработчику не приходится задумываться об обновлении расписания, так как пользователь самостоятельно вносит для себя все нужные корректировки. Также это позволяет пользователю составлять собственный график занятий, и вдобавок пользоваться электронным расписанием студентам тех учебных заведений, которые не предоставляют его. Однако самостоятельное внесение данных пользователем также можно рассматривать и как недостаток, поскольку он при этом тратит свое время. В таком случае было бы неплохо добавить возможность делиться расписанием с другими людьми посредством экспорта и импорта данных, либо загружая локальные данные на удаленный сервер.

Авторами было решено реализовать доступ к расписанию с помощью локальной базы данных, поскольку этот способ наиболее универсален и прост в разработке.

Для реализации приложения учебного расписания был выбран набор средств мобильной разработки Flutter, который состоит из двух частей: SDK и Framework. SDK – это набор инструментов для компиляции кода в нативном машинном коде. Framework – это коллекция стандартных элементов пользовательского интерфейса (виджетов). Flutter позволяет создавать мультиплатформенные мобильные приложения на объектно-ориентированном языке Dart, который направлен на развитие веб-разработки и позиционируется в качестве альтернативы Javascript. ^[9]

Для хранения данных в приложении будет использоваться СУБД SQLite. Это реляционная база данных, совместимая с SQL. Вся логика SQLite встроена в программу в виде библиотеки C, а все данные БД хранятся в одном файле. Таким образом, данная СУБД работает везде, где есть поддержка C и постоянного хранилища данных. ^[10]

Спроектированная структура базы данных представлена на рис. 1.

Разработка приложения будет осуществляться с использованием архитектурного паттерна MVC, который предлагает при организации кода выделять блоки, отвечающие за решение разных задач, а именно: model (данные приложения), view (внешний вид), controller (контроль работы приложения) ^[11]. В связи с некоторыми трудностями реализации MVC в Flutter, было принято решение использовать библиотеку mvc_pattern ^[12].

Для запросов к базе данных будет использоваться библиотека sqfentity ^[13], которая позволяет автоматически сгенерировать классы для всех сущностей БД и затем легко выполнять SQL команды при помощи методов-цепочек.

Рис. 1 – Структурабазыданныхприложения

Figure 1 – Application database structure

При проектировании интерфейса использовались идеи из приложений, рассмотренных выше. В частности, в «Skedy» автору показалось удобным вертикальное пролистывание расписания, а также страница редактирования занятий и страница добавления занятия. А в «Расписании для студентов», по мнению автора, весьма удобно нижнее навигационное меню и раздел, через который можно осуществлять управление различными данными расписания. Также были выслушаны пожелания нескольких опрошенных людей по поводу расположения некоторых элементов интерфейса. На этой основе было принято решение на странице расписания в верхнем баре приложения добавить кнопку для выбора даты, для которой нужно показать расписание, а также кнопку для перехода к редактированию расписания.

Реализация приложения

Страница расписания реализована в виде бесконечного списка карточек по датам (рис. 2, а), каждая из которых отображает все занятия, прикрепленные к соответствующему дню. Данный список был реализован с помощью конструктора ListView.builder. Пользователь может выбрать день, начиная с которого будет отображаться расписание. Для этого требуется нажать на иконку календаря справа сверху, после чего появится окошко с выбором даты (рис. 2, б).

Для реализации этого был использован виджет SfDateRangePicker из библиотеки syncfusion_flutter_datepicker ^[14]. Этот виджет позволяет пролистывать даты вертикально, а также, что наиболее важно, выбирать несколько дат одновременно (понадобится на странице редактирования занятия для установки дней, в которые оно проводится).

Рис. 2 – Страница расписания (а) и окошко с выбором даты, на которую требуется отобразить расписание (б)

Fig. 2 – The schedule page (a) and a window with a choice of the date on which you want to display the schedule (b)

Для внесения изменений в расписание пользователю требуется нажать на кнопку с иконкой карандаша справа сверху. Откроется страница со всеми существующими занятиями, разделенными по дням недели (рис. 3, а). Информацию о занятиях можно редактировать, дублировать и удалять, используя контекстное меню, которое вызывается путем долгого нажатия на карточку занятия. Данное меню было реализовано с помощью функции showMenu.

Для добавления нового занятия необходимо нажать на круглую кнопку с иконкой плюса. После этого отобразится страница для ввода данных (рис. 3, б). При вводе данных пользователю будут предлагаться значения, уже вводимые ранее, т.е. существующие в базе данных. Для реализации данного функционала использовался стандартный виджет RawAutocomplete.

Рис. 3 – Страница «Занятия» и контекстное меню (а); страница для добавления занятия (б)

Fig. 3 – The "Classes" page and the context menu (a); the page for adding classes (b)

Через страницу «Списки» (рис. 4), доступную из нижнего навигационного бара, можно редактировать, удалять и создавать: занятия, предметы, преподавателей, аудитории, время и типы.

Рис. 4 – Страница, через которую можно перейти к управлению различными данными расписания

Fig. 4 – The page through which you can go to the management of various schedule data

Выводы

В статье была рассмотрена проблема создания мобильного приложения для просмотра и редактирования учебного расписания. Практическая значимость разработки приложения состоит в возможности его применения студентами для повышения своей организованности в процессе учебы. Был проведен анализ готовых решений, разработана и представлена собственная реализация для решения рассмотренной проблемы.

Разработанное приложение готово к публикации в AppStore и Google Play. Есть возможность его расширения путем добавления раздела «Настройки» с функционалом для изменения цветовой схемы, а также сохранения и загрузки расписания. Можно также добавить возможность просматривать занятия, привязанные к определенному предмету, преподавателю, времени и т.п.

Предложенное решение учитывает алгоритм составления расписания и внесения в него изменений. Созданный продукт может быть применим к расписанию практически любого вуза, хотя и основывается на механизмах функционирования расписания в Кубанском государственном технологическом университете.