Введение
В современной учебной программе для закрепления теоретического материала проводятся практические и лабораторные занятия, на которых студент показывает уровень своих знаний по изучаемому предмету. Преподавателю это помогает проверить, насколько обучающийся усвоил необходимую информацию по курсу. Здесь и проявляется необходимость создания автоматизированных систем. Такие программные комплексы разрабатываются для более удобного и эффективного изучения, в них представлен в полном объеме материал для проверки знаний.
Целью выпускной квалификационной работы является создание системы, представляющей собой компьютерный практикум по информатике, содержащий в себе задания и тесты по данному курсу.
Данная работа состоит из шести разделов.
Первый раздел представляет собой литературный обзор программных комплексов и существующих автоматизированных систем для обучения.
Второй раздел включает в себя описание предметной области и постановку необходимых задач перед разрабатываемым ПО. Также дается характеристика основных документов и указывается требования к системе в целом, ее функциям и видам обеспечения.
В третьем разделе рассматривается функционально-ориентированное и объектно-ориентированное проектирование, строятся диаграммы различных видов и дается оценка трудоемкости разработки проекта.
В четвертом разделе проводится информационный анализ предметной области, устанавливаются функциональные зависимости реквизитов; все реквизиты разделяются на группы описательных и ключевых, между ними устанавливается соответствие; определяются структурные связи, рассматривается содержание создаваемого программного комплекса.
Пятый раздел содержит алгоритм решения задачи, а также проводится функциональное и структурное тестирование, дается оценка надежности создаваемой системы, описывается структура интерфейса.
Шестой раздел включает в себя представление компьютерной реализации практикума для пользователей автоматизированной системы: преподавателя и студента.
1. Аналитический обзор программных средств для обучения
.1 Особенности и классификация программных комплексов
Для изучения вопроса, прежде всего, дадим определение, что собой представляет компьютерное средство обучения (КСО). Автор книги «Разработка компьютерных учебников и обучающих систем» Башмаков А.И. пишет следующее:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
«КСО — это программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, который предназначен для решения определенных педагогических задач, который имеет предметное содержание и ориентирован на взаимодействие с обучаемым.
Приведенное определение фиксирует то, что КСО является средством, специально созданным для решения педагогических задач, т.е. использование в учебном процессе — его главное назначение.
Требования предметного содержания подразумевает, что КСО должен включать учебный материал по определенной ПО. Под учебным материалом понимается информация как декларативного (описательного, иллюстративного) характера, так и задания для контроля знаний и умений, а также модели и алгоритмы, представляющие изучаемые объекты и процессы. Наличие предметного содержания позволяет отделить КСО от вспомогательных средств, обеспечивающих техническую и методическую поддержку учебного процесса (электронные журналы успеваемости, мониторы для дистанционного контроля и консультирования и др.).
Ориентация на обучаемых означает, что они составляют базовую категорию пользователей, в расчете на которые определяются содержание и функции, воплощаемые в КСО. характеристика КСО. Прочие участники учебного процесса (преподаватели, инструкторы, методисты) применяют КСО в своей профессиональной деятельности, но не входят в базовую категорию их пользователей».
С течением времени КСО претерпевало изменения, которые привели к созданию разных его разновидностей. Они выделяются по нескольким признакам.
Во-первых, КСО строились как электронные аналоги учебно-методических пособий на бумажных носителях. Этому основанию соответствуют автоматизированные учебники, задачники, справочники и т.п. Во-вторых, в КСО воплощались функции технических, но не компьютерных учебных средств: физических тренажеров и лабораторных установок. Так появились более универсальные, компактные и менее дорогостоящие компьютерные тренажерные системы и лабораторные практикумы. В-третьих, КСО соотносились с видами учебных занятий и мероприятий, на поддержку которых они ориентировались. Данная ориентация обусловила выделение мультимедийных лекций, автоматизированных контрольных работ, рубежных контролей. Наконец, в-четвертых, КСО ассоциировались с решаемыми с их помощью педагогическими задачами. Последнему аспекту соответствуют автоматизированные восстановительные курсы, системы контроля знаний [1].
Как любая информационная технология КСО имеет как свои определенные преимущества, так и недостатки.
Основные преимущества КСО:
создание условий для самостоятельной проработки учебного материала (самообразования), позволяющих обучаемому выбирать удобные для него место и время работы с КСО, а также темп учебного процесса;
более глубокая индивидуализация обучения и обеспечение условий для его вариативности (особенно в адаптивных КСО, способных настраиваться на текущий уровень подготовки обучаемого и области его интересов);
возможность работы с моделями изучаемых объектов и процессов (в том числе тех, с которыми сложно познакомится на практике);
возможность представления и взаимодействия с виртуальными трехмерными образами изучаемых объектов;
возможность представления в мультимедийной форме уникальных информационных материалов (картин, рукописей, видеофрагментов, звукозаписей);
возможность автоматизированного контроля и более объективное оценивание знаний и умений;
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
возможность автоматической генерации большого числа не повторяющихся заданий для контроля и более удобного доступа к ней (гипертекст, гипермедиа, закладки, автоматизированные указатели, поиск по ключевым словам, полнотекстовый поиск);
создание условий для эффективной реализации прогрессивных психолого-педагогических методик (игровые и состязательные формы обучения, экспериментирование, «погружение» в виртуальную реальность).
Перечисленные достоинства характеризуют КСО в дидактическом и функциональном отношениях. К технологическим преимуществам КСО относятся: повышение оперативности разработки; более простое обновление и развитие; легкое тиражирование; более простое распространение (особенно при использовании Internet).
К отрицательным сторонам КСО относятся:
необходимость иметь компьютер (в ряде случаев с выходом в Internet) и соответствующее программное обеспечение для работы КСО;
необходимость обладать навыками работы на компьютере;
сложность восприятия больших объемов текстового материала с экрана дисплея;
недостаточная интерактивность КСО (существенно большая по сравнению с книгой, но меньшая, чем при очном обучении);
отсутствие непосредственного и регулярного контроля над ходом выполнения учебного плана.
Часто к ним добавляются субъективные недостатки, вызванные неграмотным проектированием КСО и концептуальными недочетами, допущенными их создателями.
Разработчики КСО и преподаватели, применяющие их в своей практической деятельности, должны знать недостатки и стараться компенсировать их при создании и эксплуатации данных средств. Способы компенсации могут быть разными: техническими, организационными, методическими, дидактическими, функциональными [1].
Можно сказать, что нынешняя тенденция показывает, как велика потребность в КСО и сейчас существует огромное количество программных комплексов по различным предметным областям. И в каждой из таких предметных областей есть определенные педагогические задачи, решаемые с помощью КСО.
Виды КСО, как правило, соотносится не с отдельными задачами, а с группами наиболее коррелирующих задач.
Схема классификации КСО показана на рисунке 1.1.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В зависимости от решаемых педагогических задач КСО подразделяется на четыре класса: средства теоретической и технологической подготовки, средства практической подготовки, вспомогательные средства, комплексные средства.
К первому классу относятся следующие виды КСО:
компьютерный учебник (КУ) — КСО для базовой подготовки по определенному курсу (дисциплине), содержание которого характеризуется относительной полнотой и представлено в форме учебника (книги).
компьютерная обучающая система (КОС) — КСО для базовой подготовки по одному или нескольким разделам (темам) курса (дисциплины).
компьютерная система контроля знаний (КСКЗ) — КСО для определения уровня знаний обучаемого (тестируемого) по данной дисциплине, курсу, разделу, теме или фрагменту ПО и его оценивания с учетом установленных квалификационных требований.
Класс средств практической подготовки включает два вида КСО.
Рисунок 1.1. Классификация КСО
компьютерный задачник (КЗ), или компьютерный практикум — КСО для выработки умений и навыков решения типовых практических задач в данной ПО, а также развития связанных с ними способностей.
компьютерный тренажер (КТ) — КСО для выработки умений и навыков определенной деятельности, а также развития связанных с ней способностей
К вспомогательным средствам относятся КСО, способствующие решению задач теоретической, технологической или практической подготовки, но в самостоятельном качестве не достаточные для достижения соответствующих целей. Данный класс объединяет следующие виды КСО:
компьютерный лабораторный практикум (КПП), компьютерный справочник (КС), мультимедийное учебное занятие (МУЗ).
В классе комплексных средств, покрывающих широкий круг педагогических задач, выделим два вида КСО: компьютерный учебный курс (КУК), компьютерный восстановительный курс (КВК). Наряду с КУК и КВК встречаются и другие виды комплексных средств, не показанные на схеме классификациями. Они либо объединяют КСО разных видов, либо реализуют функции, присущие им. К подобным средствам относятся, например, тренажерно-обучающие системы профессиональной аттестации и др.
Широкие, в содержательном плане, КСО, в целом покрывающие материал определенного учебного курса, называются интегральными. Интегральные КСО включают большой объем учебного материала или объединяют несколько КСО одного вида.
Результатом объединения КСО разных видов является комплексное средство. Комплекс как единое средство должен обеспечивать централизованное управление учебным процессом и синхронизированное использование входящих в него КСО как звеньев системы.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В зависимости от использования телекоммуникационных технологий КСО подразделяются на локальные, работающие на базе автономных вычислительных систем, и сетевые, функционирующие в рамках вычислительных сетей (локальных или глобальных).
КСО, функционирующие на базе глобальны вычислительных сетей, используются в режиме удаленного доступа.
Сетевые КСО, предусматривающие взаимодействие обучаемых, ориентированы на групповые формы подготовки.
Интеллектуальными называют КСО, реализующие функции традиционно ассоциируемые с человеческим интеллектом.
Среди интеллектуальных КСО наибольшую известность получили экспертно-обучающие и адаптивные обучающие системы. Первые основываются на интеграции технологий КСО и предназначены для освоения методов решения так называемых слабоструктурированных задач.
Адаптивные обучающие системы представляют собой КСО, реализующие обратные связи между обучаемым и системой, которые используются для управления учебным процессом: по результатам работы обучаемого (входного тестирования, рубежных контролей и т.п.) осуществляется корректировка сценария его взаимодействия с КСО (последовательности, глубины и формы представления учебного материала, условий учебных заданий).
Условия, в которых следует применять КСО, определяются возможностями их видов. Выбор видов КСО и конкретных средств, которые удовлетворяют данным образовательным потребностям, осуществляется преподавателями и методистами, планирующими использование КСО в учебном процессе. В настоящее время большинство решений, связанных с внедрением в учебный процесс КСО, приводят к необходимости разработки новых продуктов [1].
Программные комплексы сейчас играют очень важную роль в обучении и подготовки будущих специалистов. Потребность в качественном и программном средстве, наиболее полно отражающем какую либо тему или профиль изучения, очень велика. Об их ценности и роли более подробно рассмотрено в учебном пособии «Информационные технологии в образовании» автора Захаровой И.Г [6].
Каждый из создаваемых КСО должен обеспечивать должную защиту данных, если таковые имеются и соответствовать общим требованиям руководителей и преподавателей к их содержанию и структуре.
Для их создания потребуются навыки по разработке таких систем и комплексов. Учебные пособия «Информационные системы» автора Федоровой Г.Н., «Автоматизированные информационные системы» автора Мезенцева К.Н. и «Проектирование информационных систем» автора Емельяновой Н.З. содержат достаточно полную информацию о том, из чего состоят ИС, об их архитектурах, о правильном анализе предметной области, о подходах и этапах их программирования.
Создаваемые КСО могут иметь личные данные своих пользователей и хранить другую важную информацию. Такая информация хранится в БД. Если КСО в сети, то эти данные необходимо защитить. В книгах Гуда А.Н. «Информатика. Общий курс» и Василькова А.В «Информационные системы и их безопасность» описывается общие сведения о создании БД и защите информации в КСО.
.2 Обзор существующих программных средств для обучения
Современно обучение в высших учебных заведениях включает в себя целые программные комплексы и электронные учебники, что позволяет качественно оценить уровень знаний студентов и отслеживать успехи студентов в различных дисциплинах.
Томский технологический университет имеет огромное количество компьютерных разработок, среди которых электронные учебники на тему Рейзлин В.И «Численные методы решения краевых задач проектирования», Рейзлин В.И «Численные методы оптимизации», Рейзлин В.И «Программирование С++» [15]. В целом, это кроссплатформенный формат электронных документов, созданный фирмой Adobe Systems с использованием ряда возможностей языка PostScript. В первую очередь он предназначен для представления в электронном виде полиграфической продукции, однако позволяет интегрировать и элементы мультимедиа, такие как интерактивные иллюстрации, анимации, аудио- и видео.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Учебники содержат несколько разделов. Раздел «Учебник» знакомит с материалом по выбранному курсу, «Тест» позволяет проверить знания, по результатам прохождения выставляется оценка. Раздел «Задания» содержит несколько вариантов заданий для прохождения лабораторных работ. «Требования» — информация и советы по оформлению выполненных заданий. Для подготовки к экзамену по курсу есть раздел «Экзаменационные вопросы». Пособия разработаны специально для студентов и аспирантов для лучшего изучения способов программирования или для тех, кто использует в своем решении численные методы.
В целом, Томский Государственный Университет имеет сетевые электронные учебно-методические комплексы. Это учебные курсы в Moodle для контроля знаний. Они включают в себя ЭУП (электронные учебные пособия), АПИМ или Аттестационные педагогические измерительные материалы (объёмом не менее 100 тестовых заданий различного типа в формате LMS Moodle или Microsoft Word), вопросы для самоконтроля (не менее 15 для каждого раздела ЭУП), задания для самостоятельной работы, темы рефератов и т.п., дополнительные материалы, такие как списки литературы, ссылки на интернет-ресурсы по курсу, мультимедийные материалы (не менее 10 анимации и 5 видио-либо аудиозаписей). Он рассчитан на один семестр обучения.
Помимо этого там также имеется немалое количество ВЛР (виртуальные лабораторные работы) более чем по двадцати темам из разделов физики, химии, биохимии и естествознания. Данные комплексы моделируют реальные явления, процессы.
Например, в Тихоокеанском Государственном Университете разработаны несколько электронных учебников, таких как электронное пособие Кудинова Н.Т. «История России IX-XX веков» и «История России» [16].
Первое пособие разработано с помощью Adobe Acrobat в PDF формате. Помимо лекции на данную тему в пособии предложено также словарь исторических терминов, иллюстрации, карты событий и видеофрагменты, все это представляет собой дополнительную информацию для студентов о данном периоде в истории государства. Текст оснащен всплывающими подсказками, которые раскрываются после наведения на выделенные фрагменты текста. Доступ ко всем дополнительным материалам осуществляется под средством гиперссылок.
Второе пособие было разработано совместно со студией «SPN» и представляет собой интерактивное пособие. Материал насыщен фото- и видеоматериалами, историческими документами. Помимо всего этого, имеется встроенная система тестирования.
Этот университет имеет также электронные издания для студентов заочного отделения. Созданы такие пособия как «Отечественная история», «История отечественного государства и права», «История государства и права зарубежных стран». Материалы содержат темы контрольных работ с планом изложения, справочными источниками и советами по написанию, требованиями к оформлению.
Башлаковым А.С. был создан компьютерный комплекс под названием MyTest (версии MeTestX и MyTestXPro) [17]. Программа предназначена для создания и проведения компьютерного тестирования. Также она сама обрабатывает результаты и выставляет балл за пройденный тест.
Типы заданий, поддерживаемых в программе: одиночный выбор, множественный выбор, установление порядка следования, установление соответствия, указание истинности или ложности утверждений, ручной ввод числа, ручной ввод текста, выбор места на изображении, перестановка букв, заполнение пропусков (MyTestXPro). В задании максимально может быть 10 вариантов ответов.
Программа имеет три модуля: модуль тестирования, редактор тестов и журнал результатов. Программа имеет собственный текстовый редактор. Имеется возможность настраивать параметры для теста: время тестирования сложность теста, прикрепление подсказок, объяснение ответа. Варианты ответов и задания перемешиваются. Оценки могут быть в любой системе оценивания от 2-ух до 100-бальной. Также каждый тест хранится в отдельном файле и для них можно задать пароли, что дает дополнительную защиту, а также файлы защищены от несанкционированного получения ответов.
Программа может использоваться как для локального, так и для сетевого тестирования. Системные требования — ОС Windows XP, Vista, 7, 8, 8.1, 10. Такая программа может быть использована в любом учебном заведении (университеты, школы). Даже предприятия могут использовать ее для аттестации и классификации своих сотрудников.
Оренбургский государственный аграрный университет использует систему электронного тестирования JoliTest v1.0 [18].
JoliTest v1.0 — это автоматизированная электронная сессия. Пакет программ для тестирования знаний. Компоненты — клиент, сервер, конструктор тестов, база данных, которая хранит всю о студентах, заданиях для тестов и экзаменах (в данном случае указывается даже дата и список допущенных студентов), а также результаты тестирования. Администратор заполняет базу данных и в конце отправляет результаты в MS Word. Все остальное программа делает сама.
Основными компонентами являются: JTRun — клиент, с помощью которого студенты проходят тестирование, JTServer — сервер, к которому подключаются клиенты, JTEditor — конструктор тестовых заданий, JTBase — средство для работы с БД.
Возможности данной системы: централизованное хранение списков студентов, данные по экзаменам и оценкам по ним, все компоненты работают без установки, ни один параметр не записывается в реестр, программа поддерживает несколько тем, можно задать количество задании по каждой теме, задания представляются в различных формах (открытой, закрытой, на соответствие, установление правильной последовательности), удобное средства манипулирования данными, их сортировка и фильтрация, возможность заполнение БД под средством импорта, всторенные алгоритмы проверки корректности тестов.
С имеет целую образовательную коллекцию, куда входят несколько электронных учебников, состоящих из материала для обучаемых и мультимедийных файлов, предназначенных для изучения иностранных языков для студентов всех вузов и специальностей.
С помощью1С: Электронное обучение. Экзаменатор [19] можно провести тестирование в локальной сети и через интернет с помощью многих браузеров, что не требует установки на рабочем месте. Поддерживается работа по низкоскоростным каналам связи. Возможности для обучающегося: работать с любого компьютера, включенного в локальную сеть, проходить учебные курсы в удобное время и в комфортном для себя режиме, контролировать усвоение материала, выполняя тесты и получая результаты сразу же, предусмотрены подсказки и комментарии. Программа настроена на несколько ролей Администратор, Преподаватель, Разработчик и Ученик. Есть возможность наложить индивидуальные настройки доступа.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
2. Предметная область автоматизации и постановка задачи
.1 Описание предметной области автоматизации
Использование компьютерного практикума позволяет автоматизировать процесс проверки знаний студентов. Такое средство обучения помогает учащемуся эффективно освоить курс, а преподавателю оценить уровень подготовки. Компьютерные практикумы имеют теоретические материалы для подготовки и включают в себя несколько этапов проверки. Задания обычно подбираются, проверяются и вносятся преподавателям. После прохождения каждого из этапов, записываются результаты. Их и просматривает преподаватель в журнале.
Проанализировав предметную область, выделим необходимые входные документы.
Студент должен заносить следующие сведения о себе: номер зачетной книжки, фамилию, имя, отчество, домашний адрес, телефон, логин и пароль для входа в систему. Чтобы оценить решение, необходимы критерии оценивания. В случае их изменения будут корректироваться границы интервалов, при которых будет выставляться определенный балл. Также необходимо описать темы и типы работ в практикуме.
Теперь представим формы входных документов.
Форма документа «Студенты» представлена на рисунке 2.1
Рисунок 2.1. Форма документа «Студенты»
Форма документа «Темы работ» представлена на рисунке 2.2
Рисунок 2.2. Форма документа «Темы работ»
Форма документа «Типы работ» представлена на рисунке 2.3
Рисунок 2.3. Форма документа «Типы работ»
Форма документа «Оценки» представлена на рисунке 2.4
Рисунок 2.4. Форма документа «Оценки»
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Журнал служит методом контроля над успеваемостью студентов. Один и тот же учащийся может быть внесен несколько раз в зависимости от решенных работ. Каждая тема и каждый тип работы имеют уникальные номера. В журнале записываются такие сведения как: номер зачетной книжки студента, код темы, типа и оценки работы.
Теперь представим форму выходного документа «Журнал успеваемости» на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5. Форма документа «Журнал успеваемости»
2.2 Постановка задачи
Главной целью данной работы является проектирование и разработка компьютерного практикума по информатике. Его основная задача — проверка уровня знаний студентов по представленному курсу. Автоматизация этого процесса позволит более эффективно использовать учебные часы. Программа сама выполнит проверку выполненных работ и предоставит преподавателю все результаты. За основу взяты три темы из информатики: представление информации, измерение информации и системы счисления. По ним и будут разрабатываться все задания для проверки знаний. В каждой теме должны иметься практическая, тестовая и контрольная части. Преподаватель должен иметь возможность изменять критерии оценивания работ и просматривать журнал успеваемости студентов. Ему также должен быть предоставлен доступ к вводу и редактированию вопросов, вариантов ответов и правильных ответов для всех тем данного практикума. Перед началом работы с компьютерным практикумом необходимо выполнить регистрацию студента. В каждой практической части нужно разработать несколько разделов. Для тестов необходимо несколько вариантов, среди которых будет выбираться только один для решения. Студенту должны быть предоставлены материалы по темам для изучения.
Вот какие задачи, требующие решения, можно сформулировать:
) хранение большой базы заданий для работ по информатике;
) редактирование заданий для практикума;
) проведение тестирования для выявления уровня знаний студентов;
) обработка итогов тестирования и выставление баллов;
) хранение результатов успеваемости студентов.
После изучения предметной области разработана функциональная структура, которая представлена на рисунке 2.6.
Компьютерный практикум состоит из следующих восьми модулей: модуль студента, модуль преподавателя, модуль авторизации, модуль выполнения практических заданий, модуль тестирования, модуль выполнения контрольных заданий, модуль решения кроссворда и модуль редактирования.
Модуль преподавателя хранит данные для доступа его в систему.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Модуль студента содержит информацию о студентах, которые используют данный практикум.
Модуль авторизации служит для регистрации студентов и доступа пользователей программы к ее функциям.
Модуль выполнения практических заданий предназначен для студентов и разделен на три темы, из которых состоит весь практикум: системы счисления, представление информации, измерение информации. В каждой из них эта часть поделена на несколько разделов и содержит вопросы с открытым ответом. Доступ к тестам и контрольной осуществляется только после прохождения определенного количества задач.
Рисунок 2.6. Функциональная структура компьютерного практикума по информатике
Модуль тестирования включает в себя пять вариантов тестов для решения студентами. Прежде чем перейти к контрольной части, необходимо набрать проходной балл.
Контрольные работы по темам представлены в модуле выполнения контрольных заданий.
Модуль решения кроссворда как заключительная часть проверки знаний содержит в себе вопросы из курса информатики.
Модуль редактирования предназначен для преподавателей и предоставляет доступ к добавлению, изменению и удалению заданий компьютерного практикума, а также критериев оценивания.
.3 Требования к разрабатываемому компьютерному практикуму
Требования к системе в целом
К программе должен предъявляться ряд требований, чтобы сделать работу пользователя с ней удобной и безопасной.
Разрабатываемый компьютерный практикум должен обеспечивать хранение, добавление, удаление всей необходимой информации, такой как: данные студентов, данные преподавателя, темы, типы работ представленных в нем и результаты выполнения заданий. Он должен иметь возможность добавления, изменения и удаления вопросов и ответов и должен вести учет успеваемости студентов в журнале. К компьютерному практикуму предъявляются также следующие требования: надежность и безопасность при работе; дружелюбный интерфейс, чтобы пользователь без труда ориентировался в программе; обеспечивать переносимость и не зависеть от версии ОС Windows.
Требования к функциям
Для студента в компьютерном практикуме должны быть доступны следующие функции: ввод данных для регистрации в программе, просмотр и изучение материала по представленным темам, решение практических, тестовых и контрольных частей, решение кроссворда.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В программе необходимо выставлять баллы за проделанную работу и записывать их в журнал.
Преподаватель должен иметь возможность осуществлять: ввод и редактирование заданий для каждой темы, критериев оценивания и просмотр журнала с результатами проверки учащихся.
Также для всех категории пользователей должен осуществляться ввод данных для проверки их доступа к компьютерному практикуму.
Требования к видам обеспечения
Для корректной работы компьютерного практикума на компьютере пользователя должны быть соблюдены несколько минимальных требования: версия ОС не ранее Windows XP, с тактовой частотой процессора 550 МГц и выше, 512 Мб ОЗУ, программное обеспечение — Delphi 7.0, клавиатура и мышь.
3. Проектирование компьютерного практикума по информатике
.1 Функционально-ориентированное проектирование компьютерного практикума
Для данного проектирования будем использовать методологию функционального моделирования SADT. Она отражает функциональную структуру объекта. При применении данной методологии результатом является модель, которая состоит из нескольких диаграмм. Это главные компоненты модели. Все функции программных комплексов и информационных систем и интерфейсы на них представлены как блоки и стрелки. Стрелка сверху отражает управляющую информацию, данные, которые подвергаются обработке, показаны с левой стороны, выходные данные показаны с правой стороны блока диаграммы, механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, указан стрелкой снизу блока [3].
На рисунке 3.1 представлена контекстная диаграмма.
Рисунок 3.1. Контекстная диаграмма
Любой компонент функциональной модели может быть декомпозирован на другой диаграмме, которая иллюстрирует внутреннее строение блока на родительской диаграмме. Уровней таких диаграмм может быть несколько, так как любой компонент функциональной модели может быть декомпозирован на диаграмме нижнего уровне, которая иллюстрирует внутреннее строение блока на родительской диаграмме. Такая последовательность формирует иерархию диаграмм [11]. На рисунке 3.2 представлена диаграмма декомпозиции первого уровня IDEF0. На рисунке 3.3 представлена диаграмма декомпозиции второго уровня.
Рисунок 3.2. Диаграмма декомпозиции первого уровня
Рисунок 3.3. Диаграмма декомпозиции второго уровня
В таблице 3.1 представлены основные элементы представленных диаграмм IDEF0 и в таблице 3.2 представлено описание функциональных блоков.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 3.1. Основные элементы диаграммы IDEF0
Таблица 3.2. Описание функциональных блоков диаграммы IDEF0
Методология IDEF3 в основном используется для построения процессов нижнего уровня. Назвать отличием можно то, что данная нотация не отображает «механизмы» и управляющие стрелки, однако показывает порядок выполнения работ [7]. На рисунке 3.4 представлена диаграмма IDEF3, в таблице 3.3 дано описание основных её элементов и в таблице 3.4 — её функциональных блоков.
Рисунок 3.4. Диаграмма IDEF3
Таблица 3.3. Описание функциональных блоков IDEF3
Таблица 3.4. Описание функциональных блоков IDEF3
Моделирование потоков данных или DFD — диаграмма, в ее основе лежит построение модели проектируемой или реально существующей ИС. На такой диаграмме источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), которые переносят информацию к подсистемам или процессам дальше. А они уже преобразуют эту информацию и порождают новые потоки, которые переносят либо к потребителям информации, либо для дальнейшей обработки [3]. На рисунке 3.5 отражена DFD — диаграмма. В таблице 3.5 представлено описание основных элементов. В таблице 3.6 — описание её функциональных блоков.
Рисунок 3.5. DFD диаграмма
Таблица 3.5. Описание функциональных блоков DFD
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 3.6. Описание функциональных блоков DFD
3.2 Объектно-ориентированное проектирование компьютерного практикума
Построение диаграммы вариантов использования
На диаграмме вариантов использования изображаются отношения между актерами и вариантами использования. Актер — это некоторая внешняя сущность по отношению к моделируемой системе, которая некоторым образом взаимодействует с ИС. Ему предписывается роль, которую он выполняет. Актером может являться как пользователь, так и внешняя система. Вариант использования это процесс или последовательность действий, которые система или другая сущность могут выполнять с актерами в процессе взаимодействия. Вариант использования изображается эллипсом, внутри которого записывается его название или краткое описание. Они соединяются с актерами при помощи сплошных линий [21].
Диаграмма вариантов использования изображена на рисунке 3.6. На ней представлены два действующих лица: Студент и Преподаватель. Преподаватель вносит задания, которые решает студент и просматривает журнал успеваемости, в который записываются результаты за проделанные учащимися работы. Из диаграммы видно, что в компьютерном практикуме представлено три темы, каждая из которой содержит практическую часть, тесты и контрольную работу.
Дополним диаграмму текстовым сценарием, шаблон которого представлен в таблице 3.7.
Представим сценарий на основе варианта использования «Редактирование практических заданий».
Рисунок 3.6. Диаграмма вариантов использования
Таблица 3.7. Шаблон для написания сценария отдельного варианта использования
«Главный раздел» представлен в таблице 3.8. «Типичный ход событий» отражен в таблице 3.9, а раздел «Исключения» — в таблице 3.10.
Таблица 3.8. Главный раздел сценария выполнения варианта использования «Редактирование практических заданий»
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 3.9. Раздел «Типичный ход событий» сценария выполнения вариантов использования «Редактирование практических заданий»
Таблица 3.10. Раздел «Исключения»
Построение диаграммы деятельности
Диаграмма деятельности представляет алгоритм некоторых действий, и позволяют моделировать сложный жизненный цикл объекта. Также они применимы и для детализации некоторой конкретной операции и описывают переход от одной деятельности к другой [21].
На рисунке 3.7 представлена диаграмма деятельности. Из диаграммы можно проследить ход действий пользователя программы. В данном случае видна последовательность действий со стороны студента. При первом использовании он не имеет логина и пароля и должен будет пройти регистрацию, при дальнейшем обращений к программе достаточно просто выполнить вход. Затем происходит выбор одной из трех тем и решение представленных заданий, разделенных на части. И только после решения всех контрольных работ можно приступить к решению кроссворда.
.3 Оценка трудоемкости разработки проекта
Необходимо провести оценку трудоемкости разработки проекта. За основу возьмем методику, основанную на вариантах использования.
Все действующие лица системы делятся на три типа: простые, средние и сложные. Простое действующее лицо представляет внешнюю систему с четко определенным программным интерфейсом. Среднее действующее лицо представляет либо внешнюю систему, взаимодействующую с данной системой посредством протокола, либо личность, пользующуюся текстовым интерфейсом (например, алфавитно-цифровым терминалом). Сложное действующее лицо представляет личность, пользующуюся графическим пользовательским интерфейсом.
В таблице 3.11 представлены весовые коэффициенты действующих лиц.
Таблица 3.11. Весовые коэффициенты действующих лиц
Общее количество действующих лиц каждого типа умножается на соответствующий весовой коэффициент, затем вычисляется общий весовой показатель.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 3.7. Диаграмма деятельности
В таблице 3.12 представим типы действующих лиц для разрабатываемой системы.
Таблица 3.12. Типы действующих лиц для разрабатываемой системы
Общий весовой показатель рассчитывается по формуле:
(3.1)
Вычислим общий весовой показатель для нашего случая:
Все варианты использования также подразделяются на три типа: простые, средние и сложные в зависимости от количества транзакций в потоках событий (основных и альтернативных). В данном случае под транзакцией понимается последовательность действий, которая выполняется полностью или отменяется. Общее количество вариантов использования каждого типа умножается на соответствующий весовой коэффициент, затем вычисляется общий весовой показатель.
В таблице 3.13 представлены весовые коэффициенты вариантов использования.
Таблица 3.13.- Весовые коэффициенты вариантов использования
В таблице 3.14 представлена сложность вариантов использования для разрабатываемой системы.
Таблица 3.14. Сложность вариантов использования для разрабатываемой системы
Общий весовой показатель для вариантов использования путем суммирования произведений, найденных по формуле (3.1):
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Общий весовой показатель вычисляется по формуле:
(3.2)
Вычислим общий весовой показатель по формуле (3.2):
Техническая сложность проекта вычисляется с учетом показателей технической сложности. Каждому показателю присваивается значение Тi, в диапазоне от 0 до 5 (0 означает отсутствие значимости показателя, 5 — высокую значимость показателя для данного проекта).
В таблице 3.15 представлены показатели технической сложности проекта.
Таблица 3.15. Показатели технической сложности проекта
В таблице 3.16 представлены показатели технической сложности для рассматриваемой системы.
Таблица 3.16. Показатели технической сложности для рассматриваемой системы
Техническая сложность проекта информационной системы вычисляется по формуле:
(3.3)
Вычислим техническую сложность проекта по формуле (3.3):
TCF=1
В таблице 3.17 представлены показатели уровня квалификации разработчиков
Таблица 3.17. Показатели уровня квалификации разработчиков
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Каждому показателю присваивается значение от 0 до 5.
Для показателей F1 — F4: 0 — отсутствие, 3 — средний уровень, 5 — высокий уровень.
Для показателя F5: 0 — отсутствие мотивации, 3 — средний уровень мотивации, 5 — высокий уровень мотивации.
Для показателя F6: 0 — высокая нестабильность требований, 3 — средняя нестабильность требований, 5 — стабильные требования.
Для показателя F7: 0 — отсутствие специалистов с частичной занятостью, 3 — средний уровень, 5 — все специалисты с частичной занятостью.
Для показателя F8: 0 — простой язык программирования, 3 — средняя сложность языка программирования, 5 — высокая сложность языка программирования.
В таблице 3.18 представлены показатели уровня квалификации разработчиков для разрабатываемой системы.
Таблица 3.18. Показатели уровня квалификации разработчиков для разрабатываемой системы.
Уровень квалификации разработчиков вычисляется по формуле:
(3.4)
EF=0,845
Окончательное значение трудоемкости рассчитывается по формуле:
(3.5)
В качестве начального значения предлагается использовать 13 человеко-часов на один UCP. Общее количество человеко-часов на весь проект рассчитывается:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
При сорока часовой рабочей неделе получается 20 недель. На всякий случай для непредвиденных ситуаций можно прибавить 2 недели.
4. Разработка информационного обеспечения
.1 Информационный анализ предметной области и выделение информационных объектов
Разработка базы данных осуществляется путем анализа предметной области и выделения информационных объектов. Весь процесс завершается построением логической модели БД. Основными источниками информации служат входные документы [7].
При построении модели должна быть проведена нормализация. Чаще всего используется третья нормальная форма, которая сводит к минимуму количество избыточных данных, при этом сохраняя их целостность, её достаточно для определения структуры создаваемой БД [14].
Информационный объект отражает некоторую сущность, о которой в базе данных должна быть представлена информация. Он определяется рядом количественных и качественных характеристик называемых реквизитами [7].
Установим функциональную зависимость реквизитов и выделим информационные объекты.
Функциональная зависимость реквизитов представлена в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Функциональная зависимость реквизитов
Соответствие описательных и ключевых реквизитов представлено в таблице 4.2.
Таблица 4.2. Соответствие описательных и ключевых реквизитов
В таблице 4.3 представлена группировка реквизитов. Также были проанализированы реальные отношения и функциональные связи между информационными объектами. Связи между информационными объектами приведены в таблице 4.4.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 4.3. Группировка реквизитов
Были проанализированы реальные отношения и функциональные связи между информационными объектами. Связи между информационными объектами приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4. Связи информационных объектов
.2 Построение логической модели данных
Логическая модель данных является визуальным графическим представлением структуры данных. Требования к данным и необходимым документам учитываются при разработке и формировании логической модели. Построение модели данных предполагает определение сущностей и атрибутов, т.е. необходимо определить какая информация будет храниться в каждом из них. Логическая модель данных имеет три уровня, построим каждый из них.
В данном пункте представлены: модель «сущность-связь», модель, основанная на ключах, а также полная атрибутивная модель.
Модель «сущность-связь» представляет собой модель данных верхнего уровня и включает сущности и взаимосвязи, отражающие основные отношения их в предметной области. Такая диаграмма не слишком детализирована, она может включать связи многие-ко-многим и не включать описание ключей. Модель «сущность-связь» представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1. Модель «сущность-связь»
Модель данных, основанная на ключах, является более подробным представлением данных. Она описывает все сущности и первичные ключи и предназначена для представления структуры данных, которые должны соответствовать предметной области.
На рисунке 4.2 представлена модель, основанная на ключах.
И полная атрибутивная модель наиболее детальное представление структуры данных по сравнению с другими уровнями, т.к. она представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, атрибуты и связи между всеми сущностями.
Полная атрибутивная модель представлена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.2. Модель, основанная на ключах
Рисунок 4.3. Полная атрибутивная модель
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
.3 Описание таблиц базы данных
В пункте описываются таблицы, имеющиеся в базе данных, а также представляется физическая модель данных.
Физическая модель данных описывает данные реляционной СУБД. В данном случае отношения, разработанные на стадии формирования логической модели данных, преобразуются в таблицы, атрибуты становятся столбцами таблиц, для ключевых атрибутов создаются уникальные индексы.
Описание структуры реляционных таблиц представлено в таблице 4.5.
Физическая модель данных представлена на рисунке 4.4
Таблица 4.5. Описание таблиц БД
Рисунок 4.4. Физическая модель данных
4.4 Содержание компьютерного практикума по информатике
Содержание самого компьютерного практикум состоит из трех тем: системы счисления, представление информации, измерение информации (рисунок 4.5).
Рисунок 4.5. Семантические отношения тем курса
В представленном курсе будет проходить обучение по данным темам и будет проверяться степень усвоения материала.
Для практикума приготовлены три основные части: практическая, тестовая и контрольная.
Но прежде всего, предусмотрено изучение теоретического материала, после которого студент переходит к решениям.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Практическая часть состоит из нескольких разделов в зависимости от выбранной темы. Например, для темы «системы счисления» включены такие разделы как: перевод из шестнадцатеричной в десятичную систему и наоборот, из восьмеричной в двоичную и наоборот, а также переводы из двоичной, десятичной в другие системы и наоборот. Задания представляют собой открытые вопросы.
Вторая часть включает в себя тестирование. Здесь разработаны задания в целом по теме и объединяют разделы из практики. В части имеются пять вариантов, для решения выбирается лишь один. Приступить к этой части можно только, если студент выполнил правильно определенный процент практических заданий. Вопросы не являются однотипными, есть такие как: выбор правильного варианта ответа, открытые задания и вопросы из категории «сопоставление».
Третья часть включает в себя один вариант контрольной работы. Допуск к ней осуществляется после решения теста. Как правило, нужно набрать не меньше трех баллов. Эта часть выявляет степень усвоения студентами материала. Заключительной частью является кроссворд, потому как объединяет в себя все три темы. Поэтому без изучения материала по темам и без выполнения контрольной части к нему приступить нельзя.
Одно из требований, которые предъявляются к заданиям в практикуме, это соответствие их теоретическому материалу курса. Преподаватель разрабатывает задания для всех тем, проверяет, совпадают ли они с материалами, представленными для изучения в практикуме, и заносит их. Алгоритм заполнения практикума заданиями представлен на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6. Алгоритм заполнения практикума заданиями
Порядок действий студента при работе с программой можно увидеть на диаграмме деятельности, представленной на рисунке 3.7 в разделе 3.
Примеры некоторых вопросов по темам представлены в таблицах 4.6 — 4.9.
Таблица 4.6. Вопросы по теме «Представление информации»
Таблица 4.7. Вопросы по теме «Измерение информации»
Таблица 4.8. Вопросы по теме «Системы счисления»
Таблица 4.9. Кроссворд по теме «Информатика»
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
5. Разработка программного обеспечения
.1 Алгоритм решения задачи
Разработка компьютерного практикума предполагает автоматизацию процесса обучения и проверки знаний студентов. Для наглядного понимания, из каких модулей и блоков будет состоять создаваемое ПО представим структурную схему практикума на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1. Структурная схема компьютерного практикума
Данная схема показывает, что программа состоит из двух основных модулей, базы данных и пяти блоков: обучения, проверки знаний, авторизации, ввода и редактирования заданий, результатов выполнения работ.
Сначала происходит авторизация пользователей, после этого модули работы становятся доступны, вошедшим в систему студенту и преподавателю.
В блоке обучения работает студент, он решает тесты и практические задания. В блоке проверки знаний осуществляется контроль над успеваемостью студентов с помощью контрольных работ и кроссворда. Результаты обучения и проверок заносятся в БД.
Блок редактирования доступен для преподавателя, он осуществляет ввод, изменяет задания компьютерного практикума. Блок результатов позволяет преподавателю просматривать баллы, которые были выставлены студентам за выполненные работы.
Так как использовать программу будут разные категории пользователей, необходимо разграничить интерфейс и функции.
На рисунке 5.2 представлен алгоритм работы системы.
Для студентов после авторизации доступны несколько функции. Первая это пройти обучение. Для этого он выбирает одну из частей практическую или, если это тест, то вариант теста и решает. Вторая — пройти проверку знаний. Для этого студент выбирает тему контрольной работы для решения, если контрольные уже были решены, он может перейти к решению кроссворда. Учащийся может просмотреть результаты выполнения своих работ.
Преподаватель, в свою очередь, после авторизации может выбрать одну из предложенных функции:
добавить новые, удалить или отредактировать, имеющиеся вопросы и ответы, при этом осуществляется выбор темы, части;
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
откорректировать критерии оценивания;
просмотреть результаты успеваемости студентов, при этом откроется журнал, где ведутся все записи о результатах выполнения заданий, в журнале также можно увидеть весь список студентов.
Работы, которые выполняют студенты, система проверяет автоматически. В практической части такая проверка осуществляется после каждого задания. Алгоритм проверки практических работ представлен на рисунке 5.3.
При проверке вводится ответ и, если он не совпадает с правильным, система отсылает студента назад к решению. В случае если ответ верен, система загружает следующий вопрос.
Если на все вопросы, которые имеются в системе, был дан правильный ответ, тестирование в данной части заканчивается и результат обрабатывается. Студенту сообщаются набранные баллы за выполнение им заданий практической части.
Рисунок 5.2. Алгоритм работы системы
Рисунок 5.3. Алгоритм проверки практических работ
.2 Тестирование и оценка надежности программного средства
Структурное тестирование
Структурное тестирование или тестирование «белого ящика» проводиться, когда известна внутренняя структура программы, при этом исследуются внутренние элементы программы и связи между этими элементами. В данном случае проверяется корректность построения всех элементов программы и правильность их взаимодействия. Если проведено исчерпывающее тестирование маршрутов (путей) ее графа управления, то программа считается полностью проверенной. При данном тестировании применяется несколько методов: тестирование «базового пути», цикла и условий [9].
Проведем тестирование «базового пути», при котором строится потоковый граф, рассчитывается цикломатическая сложность и выделяются независимые маршруты. Тестирование будет проходить на примере процедуры, которая проверяет правильность решения кроссворда. Ниже представлена часть программного кода.
procedure TForm2. Button1Click (Sender: TObject);k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, k8, k9, k10, k11, k12, k13, k14, k15, k16, k17, k18, k19, k20, k21, k22,:integer;
begin
// 1 вопрос
if (e1. Text=’д’) and (e2. Text=’е’) and (e3. Text=’с’) and (e4. Text=’я’) and (e5. Text=’т’)
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
and (e6. Text=’а’) and (e7. Text=’я’)
3 then begin k1:=1; e1. Color:=clAqua; e1. Color:=clAqua; e2. Color:=clAqua; e3. Color:=
clAqua; e4. Color:=clAqua; e5. Color:=clAqua; e6. Color:=clAqua; e7. Color:=clAqua; end
4 else begin e1.clear; e2.clear; e4.clear; e6.clear; end;
// 2 вопрос
5 if (e13. Text=’м’) and (e12. Text=’о’) and (e11. Text=’щ’) and (e9. Text=’н’) and (e10. Text=’о’) and (e3. Text=’с’) and (e8. Text=’т’) and (e14. Text=’ь’)
6 then begin k11:=1; e13. Color:=clAqua; e12. Color:=clAqua; e11. Color:=clAqua; e10. Color:=clAqua; e9. Color:=clAqua; e8. Color:=clAqua; e3. Color:=clAqua; e14. Color:=cAqua; end
else begin e13.clear; e12.clear; e11.clear; e14.clear; e9.clear; e10.clear; e8.clear; end;
// 3 вопрос
8 if (e15. Text=’т’) and (e16. Text=’е’) and (e17. Text=’к’) and (e18. Text=’с’) and (e5. Text=’т’) and (e22. Text=’о’) and (e21. Text=’в’) and (e20. Text=’а’) and (e19. Text=’я’)
9 then begin k12:=1; e15. Color:=clAqua; e16. Color:=clAqua; e17. Color:=clAqua; e18. Color:=clAqua; e5. Color:=clAqua; e22. Color:=clAqua; e21. Color:=clAqua; e20. Color:=clAqua; e19. Color:=clAqua; end
10 else begin e15.clear; e16.clear; e17.clear; e18.clear; e20.clear; e19.clear; e22.clear; e21.clear; end;
// 5 вопрос
if (e26. Text=’н’) and (e23. Text=’е’) and (e25. Text=’п’) and (e27. Text=’о’) and (e28. Text=’з’) and (e29. Text=’и’) and (e30. Text=’ц’) and (e31. Text=’и’) and (e32. Text=’о’) and (e33. Text=’н’) and (e34. Text=’н’) and (e35. Text=’а’) and (e7. Text=’я’)
then begin k14:=1; e23. Color:=clAqua; e25. Color:=clAqua; e26. Color:=clAqua; e28. Color:=clAqua; e29. Color:=clAqua; e30. Color:=clAqua; e31. Color:=clAqua; e32. Color:=clAqua; e33. Color:=clAqua; e34. Color:=clAqua; e35. Color:=clAqua;. Color:=clAqua; e7. Color:=clAqua; end
else begin e23.clear; e25.clear; e26.clear; e28.clear; e29.clear; e30.clear; e31.clear; e32.clear; e33.clear; e34.clear; e35.clear; end;
// перекрестные ячейки
//e3
if ((e3. Text=’с’) and (k1=1)) or
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
((k11=1) and (e3. Text=’с’))
then e3. Color:= clAqua
else e3.clear;
//e5
if ((e5. Text=’т’) and (k1=1)) or
((e5. Text=’т’) and (k12=1))
then e5. Color:= clAqua
else e5.clear;
22 end
По представленному коду построим потоковый граф. Он представлен на рисунке 5.4.
Далее следует рассчитать цикломатическую сложность, которая обеспечивает количественную оценку логической сложности программного средства. Она вычисляется тремя способами:
1) цикломатическая сложность равна количеству регионов потокового графа: V(G)=R=9;
2) цикломатическая сложность вычисляется по формуле:
(G)=E-N+2,
где E — количество дуг графа, N — количество узлов графа.
Тогда V(G)=E-N+2=29-22+2=9;
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
) цикломатическая сложность вычисляется по формуле: V(G)=р+1, где р — количество предикатных узлов потокового графа:
V(G)=8+1=9;
Теперь составим независимые маршруты:
Путь 1: 1-2-3-5-6-8-9-11-12-14-16-18-20-22;
Путь 2: 1-2-4-5-7-8-10-11-13-14-15-17-18-19-21-22;
Путь 3: 1-2-3-5-6-8-10-11-13-14-16-18-20-22;
Путь 4: 1-2-3-5-7-8-9-11-13-14-16-18-19-20-22;
Путь 5: 1-2-3-7-10-12-14-13-14-16-18-19-20-22;
Путь 6: 1-2-4-5-6-8-9-11-13-14-15-16-18-19-20-22;
Путь 7: 1-2-4-5-6-8-10-11-12-14-15-16-18-19-21-22;
Путь 8: 1-2-4-5-7-8-9-11-12-14-15-17-18-19-20-22;
Путь 9: 1-2-3-5-6-8-9-11-13-14-16-18-20-22;
Тестовые варианты:
ТВ 1 для пути 1:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Исходные данные: верные ответы на вопросы под номерами 1,2,3,5.
Ожидаемый результат: ячейки e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e13, e12, e11, e10, e9, e8, e3, e14, e15, e16, e17, e18, e5, e22, e21, e20, e19, e23, e25, e26, e28, e29, e30, e31, e32, e33, e34, e35, e27, e7 окрашены в цвет clAqua;
Рисунок 5.4. Потоковый граф
ТВ 2 для пути 2:
Исходные данные: неверные ответы на вопросы под номерами 1,2,3,5.
Ожидаемый результат: ячейки e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e13, e12, e11, e10, e9, e8, e14, e15, e16, e17, e18, e22, e21, e20, e19, e23, e25, e26, e28, e29, e30, e31, e32, e33, e34, e35, e27 — очищены.
ТВ 3 для пути 3:
Исходные данные: верны ответы 1 и 2, неверны 3 и 5.
Ожидаемый результат: ячейки e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e13, e12, e11, e10, e9, e8, e14 окрашены, e15, e16, e17, e18, e22, e21, e20, e19, e23, e25, e26, e28, e29, e30, e31, e32, e33, e34, e35, e27 — очищены.
ТВ 4 для пути 4:
Исходные данные: верны ответы 1 и 3, неверны 2 и 5.
Ожидаемый результат: ячейки с e1 по e7, с e15 по e22 — окрашены, с e8 по e14, с e23 по e35 — очищены.
ТВ 5 для пути 5:
Исходные данные: верны ответы 1 и 5, неверны 3 и 2.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Ожидаемый результат: ячейки с e1по e7, с e23 по e35 — окрашены, с e15 по e22, e8 — e14 — очищены.
ТВ 6 для пути 6:
Исходные данные: верны ответы 3 и 2, неверны 1 и 5.
Ожидаемый результат: ячейки с e8 по e14, с e15 по e22 — окрашены, с e23 по e35, с e1 по e7 — очищены.
ТВ 7 для пути 7:
Исходные данные: верны ответы 5 и 2, неверны 3 и 1.
Ожидаемый результат: ячейки с e23 по e35, с e8 по e14 — окрашены, с e15 по e22, с e1 по e7 — очищены.
ТВ 8 для пути 8:
Исходные данные: верны ответы 3 и 5, неверны 2 и 1.
Ожидаемый результат: ячейки с e23 по e35, с e15 по e22 — окрашены, с e8 по e14, с e1 по e7 — очищены.
ТВ 9 для пути 9:
Исходные данные: верны ответы 1, 2, 3, неверен 5.
Ожидаемый результат: ячейки с е1 по e22 — окрашены, с е23 по e35 — очищены.
Функциональное тестирование
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Тестирование «черного ящика» (функциональное тестирование) заключается в том, что известны функции программы и исследуется работа каждой функции на всей области определения.
Тесты чёрного ящика используются в интерфейсе ПО. При тестировании рассматриваются системные характеристики программ и игнорируется их внутренняя логическая структура.
Тестирование при помощи чёрного ящика применяют на поздних стадиях тестирования, и осуществляться может с помощью нескольких методов: метод эквивалентных разбиений, анализ граничных условий и анализ причинно-следственных связей [9, 13].
В данном случае будет применяться метод эквивалентного разбиения. При использовании этого метода выделяются классы эквивалентности, и для каждого из классов разрабатывается один тестовый вариант. Разработка тестов методом эквивалентного разбиения осуществляется в два этапа:
) выделение правильных и неправильных классов эквивалентности;
) построение тестовых наборов для классов.
Классы эквивалентности представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1. Классы эквивалентности
Теперь для классов эквивалентности разработаем тестовые наборы. Тестовые наборы представлены в таблице 5.2.
Таблица 5.2. Тестовые наборы
Оценка надежности программного средства
Оценка надежности будет осуществляться с помощью модели Коркорэна.
В данной модели не используются параметры времени тестирования, а учитываются только результат N испытаний, в которых выявляются Ni ошибок i-го типа.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В данной модели используются вероятности отказов для разного типа ошибок [13]. Вероятность появления ошибок i-го типа в программном средстве представлена в таблице 5.3
Таблица 5.3. Ошибки программ по категориям и вероятность их появления
По модели оценивается вероятность безотказного выполнения программы на момент оценки, которая находится по формуле:
где N0 — число безотказных выполнений программы, N — общее число прогонов, k — известное число типов ошибок;
;
где 
— вероятность выявления ошибки i-го типа при тестировании;
Тип выявленных ошибок, их количество и вероятность представлены в таблице 5.4.
Таблица 5.4. Найденные ошибки в программе
Определим вероятность безотказной работы:
R
.3 Реализация структуры интерфейса
При разработке важно учитывать, что интерфейс для пользователя очень важен, через него он вводит свои данные и использует все доступные функции. Сам интерфейс включает в себя процессы ввода — вывода и диалоги. Первый процесс помогает вводить и выводить данные, а второй, процесс диалога, осуществляет обмен информации между системой и человеком, использующим его.
Меню самый распространенный и удобный тип интерфейса. Пользователю сразу предоставляется все возможные на текущий момент пользования команды. Он просто выбирает один из пунктов меню
Интерфейсы типа меню облегчают взаимодействие пользователя с ПК, поскольку снимают с пользователя необходимость заранее изучать язык общения с системой. На каждом шаге диалога пользователю предъявляются все возможные в данный момент команды в виде наборов пунктов меню, из которого пользователь должен выбрать нужный.
Экранные формы тоже один из типов диалога, с их помощью можно организовать ввод нужных сведений или вывод документов, необходимых пользователю.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В нашем случае в формах будут выводиться вопросы, на которые будут отвечать студенты. Они будут вводить ответы, в случае неверного решения, их можно редактировать. В формах можно осуществлять вывод данных через запросы к БД, что также удобно в применении.
Структуры современных интерфейсов, как правило, смешанные.
Так и интерфейс компьютерного практикума по информатике является смешным. Здесь мы используем меню для доступа к всевозможным функциям, экранные формы для ввода и вывода информации, вывода и занесения информации в БД.
Основное требование к интерфейсу разработанного ПО — это понятность и доступность.
Структурная схема интерфейса компьютерного практикума представлена на рисунке 5.5.
Здесь представлен интерфейс типа меню для каждого из пользователей. Краткое описание дает пояснение тому, для чего предназначен тот или иной пункт. Для студента такими пунктами являются: меню «Системы счисления», меню «Представление информации, меню «Измерение информации», меню «Кроссворд» в основной части; меню «Практическая часть», меню «Тестовая часть», меню «Контрольная часть», меню «Материалы», меню «Результаты», в каждой из тем. Для преподавателя такими пунктами являются: меню «Редактирование заданий»; меню «Критерии оценивания»; меню «Журнал успеваемости». Также для каждого из пользователей есть меню «Помощь», меню «Справка».
Схема диалога для студента представлена на рисунке 5.6. Схема диалога для преподавателя на рисунке 5.7.
Рисунок 5.5. Структурная схема интерфейса компьютерного практикума
Рисунок 5.6. Схема диалога для студента
Рисунок 5.7. Схема диалога для преподавателя
6. Компьютерная реализация системы
.1 Описание компьютерной реализации для студента
Компьютерный практикум по информатике для студента представлен следующим образом.
Запуск системы сопровождает заставка, представленная на рисунке 6.1.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 6.1. Заставка программы
После чего пользователь попадает на страницу авторизации, где после нажатия по кнопке «Студент», выбирает одно и двух: либо зарегистрироваться, если использует практикум впервые, либо выполнить вход в систему, если уже имеет логин и пароль. Примеры формы авторизации и процесса регистрации и входа в систему представлены на рисунках 6.2 — 6.5.
Рисунок 6.2. Форма авторизации
Рисунок 6.3. Форма для выбора действий студента при авторизации
Рисунок 6.4. Форма для регистрации
Рисунок 6.5. Форма для входа студента в систему
После этого студент попадает в главное меню, откуда доступны три темы для решения и кроссворд. Переход к ним осуществляется по кнопкам. Важно знать, что переход к кроссворду можно осуществить только после решения контрольных работ по всем темам. Пример формы главного меню отображен на рисунке 6.6.
Рисунок 6.6. Форма «Главное меню»
Так как структура интерфейса в каждой теме схожа, для примера рассмотрим только одну из них. Откроем тему «Системы счисления», и рассмотрим процесс последовательности выполнения работы.
Сначала осуществляется выбор одного разделов. При решении, прежде чем переходить к следующему заданию студент должен правильно ответить на текущее. Пример выполнения практической части представлен на рисунке 6.7.
Далее рассмотрим тестовую часть, переход к которой осуществляется только, если студент наберет не меньше 3 баллов за практику. Данная часть включают в себя пять вариантов, где один, по указу преподавателя, выбирается для решения. Представленные в тестах задания не однотипны. Пример выполнения тестовой части изображен на рисунке 6.8.
Только после решения тестовой части можно перейти к контрольной работе. Она имеет только один вариант несколько типов заданий. Контрольная часть темы «Системы счисления» на рисунке 6.9.
После выполнения каждой из частей студенту сообщается его результат.
Рисунок 6.7. Пример выполнения практической части в теме «Системы счисления»
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 6.8. Форма тестовой части в теме «Системы счисления»
В интерфейсе программы имеется панель с кнопками для быстрого доступа к выполнению различных типов работ. Каждая из них имеет подсказку, которая высвечивается при наведении курсора на кнопку. Подсказка дает информацию, для чего предназначена кнопка.
Также пользователю доступны теоретические материалы по представленной теме, кроме той части, где решается контрольная работа, которыми он может пользоваться для выполнения заданий.
Рисунок 6.9. Форма контрольной части в теме «Системы счисления»
Пример теоретических материалов отображен на рисунке 6.10.
Рисунок 6.10. Теоретические материалы
В некоторых заданиях требуются таблицы, которые обучающийся может найти в разделе «Материалы», выбрав пункт «Приложение». Свои оценки, студент может просмотреть, выбрав пункт меню «Результаты». Ознакомиться с общим руководством программы пользователь может в разделе «Помощь. В разделе «Справка» представлен список полезных источников и информация о разработчике.
.2 Описание компьютерной реализации для преподавателя
Компьютерный практикум для преподавателя представлен следующим образом.
Преподаватель, как и студент, после запуска программы попадает на страницу авторизации, где он должен выбрать кнопку в соответствии со своей категорией пользователя. Формы, реализующей авторизацию, аналогичные тем, что представлены для студента.
После нажатия кнопки предлагается ввести логин и пароль для доступа в систему. Эти данные преподавателю предоставляет разработчик. Пример ввода отражен на рисунке 6.12.
После авторизации, открывается главная страница, с которой и будет работать преподаватель. Она имеет меню и панель кнопок для быстрого доступа к необходимым функциям. Например, редактирование заданий, просмотр журнала и списка студентов, изменение критериев оценивания, справка.
Переход к редактированию какой-либо из частей: практической, тестовой, контрольной — осуществляется после выбора соответствующего пункта меню или кнопок, представленных на рисунках 6.13 — 6.15.
Рисунок 6.12. Пример ввода логина и пароля
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 6.13. Кнопка для быстрого доступа к редактированию практических заданий
Рисунок 6.14. Кнопка для быстрого доступа к редактированию тестовых заданий
Рисунок 6.15. Кнопка для быстрого доступа к редактированию контрольных заданий
При редактировании практической части преподаватель выбирает из выпадающего списка слева нужную тему и раздел. После чего, открывается сам редактор. Внесенные изменения необходимо сохранить, все несохраненные будут утеряны.
Пример работы в этом режиме представлен на рисунке 6.16 и 6.17.
При внесении изменении в тест необходимо выбрать тему, а затем при появлении вариантов выбрать тот, который будет просматриваться и редактироваться.
Пример формы в процессе выбора теста представлен на рисунке 6.18. Пример работы редактора теста на рисунке 6.19.
Рисунок 6.16. Форма редактирования практической части
Рисунок 6.17. Пример работы редактора практических заданий
Изменение контрольной части также предполагает выбор темы. И только потом осуществляется переход к поправке данной части. Пример работы в этом режиме представлен на рисунке 6.20 и 6.21.
Рисунок 6.18. Форма для выбора темы и варианта теста
Помимо редактирования задний преподаватель может изменять критерии оценивания. Доступ к этой функции осуществляется с помощью кнопки, показанной на рисунке 6.22, или выбором соответствующего пункта меню.
Рисунок 6.19. Пример работы редактора теста
Рисунок 6.20. Форма выбора темы контрольной работы
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 6.21. Пример работы редактора контрольной части
Рисунок 6.22. Кнопка доступа к форме «Критерии оценивания»
В данном случае корректируются интервалы, при которых будет выставляться тот или иной балл. Форма «Критерии оценивания» представлена на рисунке 6.23.
Рисунок 6.23. Форма «Критерии оценивания»
Контроль над успеваемостью студента осуществляется с помощью журнала успеваемости. После открытия формы «Журнал Успеваемости» он выбирает соответствующую часть и тему работы. После чего, с нажатием кнопки «Показать результаты» открывается таблица с Ф.И.О. и оценками студентов. На форме также имеются кнопки для открытия результатов решения кроссворда и всего списка обучающихся. Пример просмотра журнала представлен на рисунке 6.24. В программе также доступен раздел «Справка», содержащая общее руководство по работе с программой и «О программе», содержащей сведения о разработчике.
Рисунок 6.24. Форма «Журнал успеваемости»
Заключение
В выпускной квалификационной работе была спроектирована и разработана информационная система, представляющая собой компьютерный практикум по информатике. Он содержит три темы: представление информации, измерение информации и системы счисления.
В работе были рассмотрены особенности и классификация современных компьютерных средств для обучения.
При анализе предметной области были определены основные задачи, функции и требования, предъявляемые к обучающему программному комплексу. Также была разработана функциональная структура, в которой представлены следующие модули: модуль преподавателя, модуль студента, модуль авторизации, модуль выполнения практических заданий, модуль тестирования, модуль выполнения контрольных заданий, модуль решения кроссворда, модуль редактирования для преподавателей.
Для описания структуры системы были представлены диаграммы: контекстная диаграмма, IDEF0 различного уровня, IDEF3 и DFD — при функционально-ориентированном проектировании и диаграммы вариантов использования и деятельности при объектно-ориентированном проектировании. Для данной работы была проведена оценка трудоемкости проекта.
В работе также были описаны все необходимые документы, выделены информационные объекты, установлены функциональные зависимости реквизитов и построена логическая модель данных и физическая модель БД.
При описании содержания компьютерного практикума были представлены некоторые задания, использующиеся для проверки знаний, из каждой имеющейся в практикуме темы и части. Кроме того, были показаны схемы диалога для студента и преподавателя, а также структурная схема для всего компьютерного практикума.
В данной работе также был представлен алгоритм работы системы, было проведено функциональное тестирование с использованием метода эквивалентного разбиения и структурное с помощью тестирования базового пути, оценена надежность разработанного программного средства.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Пользователями системы являются преподаватели и студенты, их функции различны, поэтому для каждой категории был разработан и реализован собственный интерфейс. Он предоставляет доступ к необходимым функциям компьютерного практикума. Студенты имеют возможность решать задания по основным темам из информатики. Каждая тема в практикуме содержит практическую, тестовую и контрольную часть. Для заключительного этапа проверки знаний был разработан кроссворд. Преподаватель имеет возможность редактировать вопросы и ответы. Также был создан журнал в качестве контроля над успеваемостью студентов. Все результаты записываются и хранятся в базе и могут быть просмотрены преподавателем.
В данном случае компьютерный практикум позволяет автоматизировать процесс проверки знаний студентов и помогает эффективно усваивать необходимую информацию. В результате разработки программный комплекс оснащен требующимися теоретическими материалами для изучения и различными типами работ для проверки знаний.
Список использованных источников
1. Башмаков, А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем / А.И. Башмаков, И.А. Башмаков — Москва: Филинъ, 2003. — 616 с.
2. Васильков, А.В. Информационные системы и их безопасность / А.В. Васильков, А.А. Васильков, И.А. Васильков — Москва: Форум, 2011. — 528 с.
. Вендров, А.М. CASE-технологии. Современные методы и технологии проектирования информационных систем / А.М. Вендров — Москва: Финансы и статистика, 1998. — 98 с.
. Гуда, А.Н. Информатика. Общий курс / А.Н. Гуда, М.А. Бутакова, Н.М. Нечитайло, А.В. Чернов — Ростов-на-Дону: Наука-Пресс, 2006. — 400 с.
. Емельянова, Н.З. Проектирование информационных систем: учеб. пособие / Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. — Москва: Форум, 2009. — 432 с.
. Захарова, И.Г. Информационные технологии в образовании: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений/ И.Г. Захарова — Москва: Академия, 2010. — 192 с.
. Карпова, Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация / Т.С. Карпова. — Санкт-Петербург: Питер, 2002. — 304 с.
. Канер С., Тестирование программного обеспечения. Фундаментальные концепции менеджмента бизнес-приложений: Пер. с англ. / Сэм Канер, Джек Фолк, Енг Кек Нгуен. — Киев: ДиаСофт, 2001. — 544 с.
. Липаев, В.В. Надежность программных средств / В.В. Липаев. — Москва: СИНТЕГ, 1998. — 222 с.
. Маклаков, С.В. Моделирование бизнес-процессов с BPwin 4.0 / C.В. Маклаков. — Москва: ДИАЛОГ — МИФИ, 2002. — 210 с.
. Маклаков, С.В. BPwin и ERwin.CASE средства разработки ИС / C.В. Маклаков. — Москва: ДИАЛОГ — МИФИ, 2000. — 256 с.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
. Мезенцев, К.Н. Информационные системы: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования заведений / К.Н. Мезенцев — Москва: Академия, 2013. — 176 с.
. Тейер, Т. Надежность программного обеспечения: Пер. с англ. /Т. Тейер, М. Липов, Э. Нельсон. — Москва: Мир, 1981. — 323 с.
. Хансен, Г. Базы данных. Разработка и управление. Пер. с англ. / Гэри Хансен, Джеймс Хансен — Москва: ЗАО «Изд-во «Бином», 2000. — 704 с.
. Наука и инновации / Томский политехнический государственный университет — Режим доступа: http://tpu.ru/research/
. Разработка электронных учебников и учебно-методических пособии. Тихоокеанский государственный университет — Режим доступа: http://pnu.edu.ru/ru/faculties/full_time/uf/iogip/about/innovation/el-posobie/
. Компьютерное педагогическое тестирование. Программа MyTest — Режим доступа: http://mytest.klyaksa.net/
. Оренбургский государственный аграрный университет. Система электронного тестирования — Режим доступа: http://orensau.ru/ru/innovacii/programmnoeobespech/sistemaitogovojattestacii
. 1C Каталог — Режим доступа: http://online.1 c.ru/catalog/programs/education/obr_col/
. Федорова, Г.Н. Информационные системы: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования заведений/ Г.Н. Федорова — Москва: Академия, 2013. — 208 с.
21. Rational Rose 2000 и UML — Режим доступа: http://coollib.com/b/223052/read