Проектирование и реализация модульной архитектуры для специализированных систем поддержки наставничества: опыт ИТС «ПрофиЛинк»

Введение

Проектная деятельность молодежи, особенно в инженерной сфере, требует эффективной поддержки, ключевым элементом которой является институт наставничества. Однако существующие цифровые платформы зачастую либо слишком универсальны и не учитывают специфику наставнических процессов, либо фрагментарны, не покрывая весь цикл взаимодействия от поиска наставника до реализации проекта [1, с. 18]. Это создает потребность в разработке специализированных информационных систем с продуманной архитектурой, способной комплексно решать задачи поддержки юных изобретателей. Анализ литературы, проведенный в рамках более широкого исследования [2], показывает, что вопросы архитектуры таких специализированных систем остаются недостаточно проработанными.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования является процесс проектирования архитектуры информационно-творческой системы (ИТС) «ПрофиЛинк», предназначенной для поддержки наставничества в проектной деятельности молодежи. В качестве методов исследования применялись:

• Анализ существующих цифровых платформ и выявление их ограничений в контексте задач наставничества.
• Системный анализ требований к функциональности и качеству ИТС для поддержки наставничества.
• Метод модульного проектирования для декомпозиции системы на управляемые функциональные блоки.
• Проектирование на основе трехуровневой архитектуры «клиент-сервер-база данных».
• Моделирование предметной области и структуры данных с использованием Django ORM.
• Проектирование интерфейсов взаимодействия между компонентами системы (REST API).

Результаты и их обсуждение

В результате исследования была спроектирована и концептуально реализована модульная архитектура ИТС «ПрофиЛинк». Система базируется на трехуровневой архитектуре: клиентская часть (React), серверная часть (Python/Django) и база данных (PostgreSQL). Серверная логика декомпозирована на следующие ключевые функциональные модули:

1. Модуль «Профиль» (Users & Profiles). Основа системы, управляющая данными пользователей. Модель Profile связана с User и содержит атрибуты, критичные для наставничества: role («Наставник» или «Ученик»), experience, bio, а также связи «многие-ко-многим» с моделями Skill и Interest.

2. Модуль «Подбор» (Matching). Реализует интеллектуальный подбор пар «ученик-наставник». Алгоритм рассчитывает схожесть профилей на основе коэффициента Жаккара, применяемого к множествам интересов и навыков, с использованием настраиваемых весовых коэффициентов (по умолчанию w_interest=0.5, w_skill=0.5). Модель MatchSuggestion отслеживает статусы предложений и установленных связей.

3. Модуль «Проекты» (Projects). Обеспечивает управление проектной деятельностью. Модель Project связывает проект с создателем и наставниками, имеет статус жизненного цикла. Интегрированная Kanban-доска (модель KanbanTask) позволяет назначать задачи пользователям и отслеживать их выполнение.

4. Модуль «Коммуникации» (Chat, Notifications, Forum):

• Чат: реализован с использованием Django Channels для WebSocket-коммуникаций один-на-один, с аутентификацией по JWT и асинхронным сохранением сообщений (ChatMessage).
• Уведомления: система использует сигналы Django (post_save на ключевых моделях) для создания записей Notification и их доставки пользователям в реальном времени через WebSocket.
• Форум: реализован через модели Topic и Post, обеспечивая двухуровневую структуру обсуждений.

5. Модуль «События» (Events). Позволяет создавать, модерировать (is_approved) и управлять мероприятиями (модель Event), с возможностью регистрации участников (participants) и подписки на обновления (subscribers).

Рассмотрим механизм межмодульного взаимодействия на примере сценария, когда ученик осуществляет поиск наставника. Запрос ученика обрабатывается API модуля «Подбор» (matching). Соответствующее представление (matching.views.UserDiscoveryView) извлекает данные профиля запрашивающего ученика из модуля «Профиль» (users), используя request.user.profile. После этого представление активирует функцию find_matches (matching.matching_algorithm); данная функция, в свою очередь, для каждого потенциального кандидата в наставники (чьи профили также доступны из модуля «Профиль») вызывает сервисную функцию calculate_match_score, принадлежащую модулю «Профиль» (users.services).

Взаимодействие между модулями осуществляется преимущественно через REST API, предоставляемый Django REST Framework, а также через внутренние механизмы Django, такие, как сигналы для системы уведомлений. На рисунке представлена обобщенная схема взаимодействия ключевых компонентов ИТС «ПрофиЛинк».

Рис. Обобщенная схема архитектуры ИТС «ПрофиЛинк»

Применение модульного подхода в ИТС «ПрофиЛинк» обеспечивает значительные преимущества. Во-первых, достигается гибкость и расширяемость: новые модули могут быть добавлены, а существующие модифицированы с минимальным влиянием на остальные части системы. Например, модуль аналитики или интеграции с внешними образовательными ресурсами может быть разработан и подключен как отдельный компонент. Во-вторых, обеспечивается масштабируемость: отдельные компоненты системы, такие как WebSocket-сервер для чатов или база данных, могут масштабироваться независимо при увеличении нагрузки. В-третьих, упрощается разработка и поддержка: декомпозиция на модули позволяет вести параллельную разработку, облегчает тестирование и локализацию ошибок. Наконец, такая архитектура позволяет точно адресовать специфические потребности различных аспектов наставнического процесса, инкапсулируя сложную логику (например, алгоритм подбора) в соответствующих модулях, не усложняя другие части системы.

Заключение

Предложенная и концептуально реализованная в ИТС «ПрофиЛинк» модульная архитектура, основанная на трехуровневой модели и четком разделении функциональных доменов, является эффективным решением для создания специализированных систем поддержки наставничества. Использование современного технологического стека (Django для бэкенда с его ORM, сигналами и Channels, а также React для фронтенда) позволило спроектировать гибкую, масштабируемую и удобную в поддержке систему. Разработанный подход способствует созданию единой цифровой среды, способной повысить эффективность проектной деятельности молодежи через качественную наставническую поддержку. Дальнейшее развитие может включать усовершенствование отдельных модулей, например, реализацию групповых чатов и более глубокую интеграцию аналитических инструментов.