Диаграммы деятельности студентов «Бизнес-информатики»: исследование восприятия и дефектов при их создании

Введение. Успешное освоение методологии объектно ориентированного моделирования бизнес-процессов требует от обучающихся «Бизнес-информатики» значительных временных затрат и усилий в практической деятельности. Как студенты этой специальности воспринимают диаграммы деятельности языка UML? Почему созданные ими модели содержат дефекты, которые снижают качество диаграмм? Зависит ли количество дефектов модели от уровня образования ее автора? Может ли сложность моделей влиять на их качество? Цель исследования – найти ответы на эти актуальные вопросы, которые помогут скорректировать обучение бизнес-информатиков созданию диаграмм деятельности и направить его на развитие у них устойчивых профессиональных компетенций моделирования.

Материалы и методы. Выполнен опрос обучающихся на дисциплинах объектно ориентированного анализа и проектирования о степени сложности восприятия диаграмм деятельности и перспектив их дальнейшего использования. Изучены ответы 363 респондентов. Педагогический эксперимент проведен на корпусе из 124 диаграмм деятельности, созданных студентами бакалавриата и магистратуры специальности «Бизнес-информатика» и близкой к ней. Выполнены классификация дефектов, поиск связи между количеством дефектов различных классов, а также между мерой сложности модели и количеством дефектов в ней. Использован статистический и корреляционный анализ, выполненный с помощью открытого программного обеспечения.

Результаты исследования. Модели бизнес-процессов в целом не воспринимаются обучающимися как простые для создания и необходимые в практической деятельности. Однако будущие бизнес-аналитики планируют использовать их на практике в первую очередь. Не были подтверждены гипотезы о нормальности распределений выборок количества дефектов в моделях студентов бакалавриата и магистратуры, в том числе по классам дефектов, а также у выборок меры сложности этих диаграмм. Использована ранговая корреляция, которая показала существование статистической значимой положительной связи между количеством дефектов различных классов с учетом уровня образования авторов моделей, а также между количеством дефектов модели и ее сложностью.

Обсуждение и заключения. Обработка данных опроса показала, что обучающиеся воспринимают диаграммы деятельности как непростой вид моделей, а бизнес-информатики понимают их важность в аналитической работе. Студенты бакалавриата и магистратуры испытывают похожие трудности при создании моделей бизнес-процессов. Выявлен элемент диаграмм деятельности, который является основным источником дефектов. Студенты магистратуры с образованием «Бакалавр бизнес-информатики» не смогли создать бездефектные модели, что свидетельствует о применении неверных шаблонов моделирования путем подмены понятий этапа анализа понятиями этапа проектирования информационной системы. Устранение в процессе обучения выявленных причин дефектов в диаграммах деятельности будет способствовать повышению качества последних и формированию соответствующих компетенций у студентов.

1. Большой академический словарь русского языка: d 30 т. / под ред. К. С. Горбачевича. М.– СПб., 2006. Т. 5. 693 с.

2. Брюс П., Брюс Э. Практическая статистика для специалистов Data Science. СПб., 2018. 304 с.

3. Буч Г., Рамбо Д., Якобсон И. Язык UML. Руководство пользователя: пер. с англ. М., 2022. 495 с.

4. ГОСТ 19.701-90. Межгосударственный стандарт. Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения. М., 2010. С. 139-158. URL: https://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=137637 (дата обращения: 08.09.2024).

5. Зинина Л. И., Петрова Е. С., Иванова И. А. Инновационно-стратегические решения в развитии образовательного направления «Бизнес-информатика» // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Экономика и управление. 2019. № 2 (42). С. 18-32. https://doi.org/10.25686/2306-2800.2019.2.18.

6. Иванова В. В., Стоянова О. В., Лезина Т. А. Механизмы адаптации образовательных программ к требованиям рынка труда: опыт направления «Бизнес-информатика // Прикладная информатика. 2019. Т. 14, № 5 (83). С. 29-40. DOI: 10.24411/1993-8314-2019-10034.

7. Министерство труда и социальной защиты Российской Федерации. Приказ от 27 апреля 2023 года № 367н. Об утверждении профессионального стандарта «Системный аналитик». Минтруд России. URL: https://mintrud.gov.ru/docs/mintrud/orders/2638 (дата обращения: 08.09.2024).

8. Пронина З. И. Структурные компоненты готовности бакалавров направления подготовки «Бизнес-информатика» к инновационной деятельности // Казанский педагогический журнал. 2018. № 3. С. 58-61.

9. Родина О. В., Борисов И. А. UML-моделирование процессов управления проектами в Федеральной Налоговой Службе России // Первый экономический журнал. 2023. № 9 (339). С. 44-54.

10. Ушакова М. В., Габалин А. В. Моделирование бизнес-процессов при подготовке бакалавров по специальности «Бизнес-информатика» в условиях цифровой трансформации предприятий // Открытое образование. 2020. Т. 24, № 6. С. 52-59. https://doi.org/10.21686/1818-4243-2020-6-51-59.

11. Alenazi M., Niu N., Savolainen J. SysML Modeling Mistakes and Their Impacts on Requirements // Proceedings of the 2019 IEEE 27th International Requirements Engineering Conference Workshops (REW 2019), (23–27 September 2019). 2019. Pp. 14-23. https://doi.org/10.1109/REW.2019.00010.

12. Amjad A., Ul Haq S., Abbas M., Arif M.H. UML Profile for Business Process Modeling Notation // Proceedings of the 2021 International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technologies (IBCAST). (12–16 January 2021). 2021. Pp. 389-394. https://doi.org/10.1109/IBCAST51254.2021.9393223.

13. Apostol D.-C., Bogdan R., Marcu M. UML Diagrams in Teaching Software Engineering Classes. A Case Study in Computer Science Class // Proceedings of the 2024 IEEE 22nd World Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI). (25–27 January 2024). 2024. Pp. 000327-000332. https://doi.org/10.1109/SAMI60510.2024.10432905.

14. Beimel D., Tsoury A., Lev S.B. Identifying common and persistent errors made by novice analysts when modeling business processes using UML activity diagram: utilizing a hierarchical error classification // Software Quality Journal. 2023. Vol. 31. Pp. 1149-1178. https://doi.org/10.1007/s11219-023-09628-2.

15. Cardenas H., Zimmerman R., Viesca A. R., Al Lail M., Perez A. J. Formal UML-based Modeling and Analysis for Securing Location-based IoT Applications // Proceedings of the 2022 IEEE 19th International Conference on Mobile Ad Hoc and Smart Systems (MASS). (19–23 October 2022). 2022. Pp. 722-723. https://doi.org/10.1109/MASS56207.2022.00109.

16. Cavique L., Cavique M., Mendes A. B. Integration of UML Diagrams from the Perspective of Enterprise Architecture // Rocha Á., Adeli H., Dzemyda G., Moreira F., Ramalho Correia A. M. (eds) Trends and Applications in Information Systems and Technologies. WorldCIST 2021. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 1366. Springer, Cham, 2021. Pp. 459-468. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72651-5_44.

17. Chren S., Buhnova B., Macak M., Daubner L., Rossi B. Mistakes in UML Diagrams: Analysis of Student Projects in a Software Engineering Course // Proceedings of the 2019 IEEE/ACM 41st International Conference on Software Engineering: Software Engineering Education and Training (ICSE-SEET 2019), (25–31 May 2019). 2019. Pp. 100-109. https://doi.org/10.1109/ICSE-SEET.2019.00019.

18. Egorova E. I., Kurylev D. V. Modeling the Technological Process of the “Cup” Part in UML Language // Russian Aeronautics. 2023. Vol. 66. Pp. 864-870. https://doi.org/10.3103/S1068799823040281.

19. Elekes M., Molnár V., Micskei Z. Assessing the specification of modelling language semantics: a study on UML PSSM // Software Quality Journal. 2023. No. 31. Pp. 575-617. https://doi.org/10.1007/s11219-023-09617-5.

20. Felderer M., Herrmann A. Comprehensibility of system models during test design: a controlled experiment comparing UML activity diagrams and state machines // Software Quality Journal. 2019. Vol. 27. Pp. 125-147. https://doi.org/10.1007/s11219-018-9407-9.

21. Foss S., Urazova T., Lawrence R. Learning UML database design and modeling with AutoER // Proceedings of the 25th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems: Companion Proceedings (MODELS '22). (23–28 October 2022). 2022. Pp. 42-45. https://doi.org/10.1145/3550356.3559091.

22. Gasheva T. S., Vlasov D. I., Otinov A. V., Datsun N. N. Validation Automation of UML Diagrams Created by Students // Trudy ISP RAN. 2021. Vol. 33, no. 4. Pp. 7-18. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2021-33(4)-1.

23. Hammer O., Harper D. A. T., Ryan P. D. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. Vol. 4, no. 1. Pp. 1-9. Available at: http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm (accessed: 08.07.2024).

24. Häring I. Semi-Formal Modeling of Multi-technological Systems I: UML // Technical Safety, Reliability and Resilience. Methods and Processes. Singapore, Springer, 2021. Pp. 227-263. https://doi.org/10.1007/978-981-33-4272-9_13.

25. Huber F., Eigler T., Hagel G., Wolff C. Qualitative Requirements Elicitation of Student Requirements for Tool-supported Teaching of UML Diagrams // Proceedings of the 5th European Conference on Software Engineering Education (ECSEE '23). (19–21 June 2023). 2023. Pp. 189-193. https://doi.org/10.1145/3593663.3593673.

26. Lahon M., Sharma U. Complexity Assessment based on UML-Activity Diagram // International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE). 2019. Vol. 8, no. 2. Pp. 2391-2397. https://doi.org/10.35940/ijrte.B1596.078219.

27. Lincke S. Planning for Secure Software Requirements and Design with UML // Information Security Planning. A Practical Approach. Cham, Springer, 2024. Pp. 417-445. https://doi.org/10.1007/978-3-031-43118-0_23.

28. Lopes A., Steinmacher I., Conte T. UML Acceptance: Analyzing the Students’ Perception of UML Diagrams // Proceedings of the XXXIII Brazilian Symposium on Software Engineering (SBES 2019). (23–27 September 2019). 2019. Pp. 264-272. https://doi.org/10.1145/3350768.3352575.

29. Matyokurehwa K., Makoni K. T. Students' Perceptions in Software Modelling Using UML in Undergraduate Software Engineering Projects // International Journal of Information and Communication Technology Education (IJICTE). 2019. Vol. 15, no. 4. Article no. 2. Pp. 12-24. https://doi.org/10.4018/IJICTE.2019100102.

30. Méré M., Jouault F., Pallardy L., Perdriau R. Feedback on the formal verification of UML models in an industrial context: the case of a smart device life cycle management system // Proceedings of the 25th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS '22). (23–28 October 2022). 2022. Pp. 121-131. https://doi.org/10.1145/3550355.3552454.

31. OMG® Unified Modeling Language® (OMG UML®). Version 2.5.1 (with change bars). Available at: https://www.omg.org/spec/UML/2.5.1/PDF/changebar (accessed: 08.09.2024).

32. Ordinez L., Eggly G., Micheletto M., Santos R. Using UML for Learning How to Design and Model Cyber-Physical Systems // IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje. 2020. Vol. 15, no. 1. Pp. 50-60. https://doi.org/10.1109/RITA.2020.2978416.

33. Oxford Learner's Dictionaries. Available at: https://www.oxfordlearnersdictionaries.com/definition/english/defect_1 (accessed: 08.09.2024).

34. Pérez-Castillo R., Piattini M. Design of classical-quantum systems with UML // Computing. 2022. Vol. 104. Pp. 2375-2403. https://doi.org/10.1007/s00607-022-01091-4.

35. Polančič G., Cignar B. Complexity metrics for process models – A systematic literature review // Computer Standards & Interfaces. 2017. Vol. 51. Pp. 104-117. http://dx.doi.org/10.1016/j.csi.2016.12.003.

36. Posadas H., Vázquez J. L., Villar E. Automatic code generation from UML for data memory optimization in microcontrollers // Proceedings of the 2023 38th Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS). (15-17 November 2023). 2023. Pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/DCIS58620.2023.10335980.

37. Priyalakshmi G., Sidhan M., Mithilesh V., Nishanth G., Marceline J. UML Design Modeling of Smart Contracts // Senjyu T., So-In C., Joshi A. (eds) Smart Trends in Computing and Communications. SmartCom 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol. 650. Springer, Singapore, 2023. Pp. 387-396. https://doi.org/10.1007/978-981-99-0838-7_34.

38. Reuter R., Stark T., Sedelmaier Y., Landes D., Mottok J., Wolff C. Insights in Students’ Problems during UML Modeling // Proceedings of the 2020 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON 2020). (27–30 April 2020). 2020. Pp. 592-600. https://doi.org/10.1109/EDUCON45650.2020.9125110.

39. Sanyoto A. E. A., Saputra M. C., Aknuranda I. Analyzing The Impact of UML, BPMN, and ArchiMate Integration from User Perspective // Proceedings of the 2024 10th International Conference on Computing and Artificial Intelligence (ICCAI '24). (26–29 April 2024). 2024. Pp. 409-414. https://doi.org/10.1145/3669754.3669817.

40. Semenova E., Tynchenko V., Chashchina S., Suetin V., Stashkevich A. Using UML to Describe the Development of Software Products Using an Object Approach // Proceedings of the 2022 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), (01-04 June 2022). 2022. Pp. 1-4. https://doi.org/10.1109/IEMTRONICS55184.2022.9795777.

41. Silva L. F., Oliveira E. Jr, dos Santos R. P. A Field Study on Reference Architectural Decisions for Developing a UML-based Software Product Line Tool // Proceedings of the 16th Brazilian Symposium on Software Components, Architectures, and Reuse (SBCARS '22). (3–4 October 2022). 2022. Pp. 20-29. https://doi.org/10.1145/3559712.3559713.

42. Sinawang B. H., Redi A. N. P., Young M. N. Optimizing Value Proposition and Customer Engagement in Mobile Applications: Using UML with Process Chain Analysis // Proceedings of the 2024 7th International Conference on Computers in Management and Business (ICCMB '24). (12–14 January, 2024). 2024. Pp. 200-205. https://doi.org/10.1145/3647782.3647813.

43. Stramaglia A., Keiren J. J. A. Formal Verification of an Industrial UML-like Model using mCRL2 // Groote J. F., Huisman M. (eds) Formal Methods for Industrial Critical Systems. FMICS 2022. Lecture Notes in Computer Science, vol. 13487. Springer, Cham, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-031-15008-1_7.

44. Van Hien N., Van He N. An Object-Oriented Model Based on the Specialization of Real-Time UML/MARTE and Hybrid Automata to Realize Industrial Hybrid Dynamic Systems // Proceedings of the 2022 9th NAFOSTED Conference on Information and Computer Science (NICS). (31 October 2022 – 01 November 2022). 2022. Pp. 408-413. https://doi.org/10.1109/NICS56915.2022.10013391.

45. Veitaite I., Lopata A. Problem Domain Example of Knowledge-Based Enterprise Model Usage for Different UML Behavioral Models Generation // Abramowicz W., Auer S., Stróżyna M. (eds) Business Information Systems Workshops. BIS 2021. Lecture Notes in Business Information Processing, vol. 444. Springer, Cham, 2022. Pp. 45-55. https://doi.org/10.1007/978-3-031-04216-4_5.

46. Vogel-Heuser B., Land K., Bi F. Challenges for Students of Mechanical Engineering Using UML – Typical Questions and Faults // Proceedings of the 2020 6th IEEE Congress on Information Science and Technology (CiSt 2020), (05–12 June 2021). 2021. Pp. 261-266. https://doi.org/10.1109/CiSt49399.2021.9357186.

47. Von Borstel F. D., Villa-Medina J. F., Gutiérrez J. Development of Mobile Robots based on Wireless Robotic Components using UML and Hierarchical Colored Petri Nets // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2022. Vol. 104. P. 70. https://doi.org/10.1007/s10846-021-01549-1.