Информационно-справочная система средней общеобразовательной школы

Это означает, что схема работы такой системы может выглядеть  следующим образом:

 

Рис. 6. Использование дополнительной серверной компоненты

 

Использование дополнительных промежуточных  между клиентами и СУБД компонент  позволяет решить ряд специфических  задач и, в частности:

- использовать для взаимодействия с клиентами какие-то специфические протоколы, не поддерживаемые напрямую СУБД

-  выполнять часть функций бизнес-логики, обрабатывая клиентские запросы без обращения к данным (например, использовать собственный кэш данных, блокировать изначально неверные запросы и ошибочные данные и т.п.).

Разрабатываемый программный комплекс должен быть построен согласно принципам  архитектуры «клиент-сервер» по схеме, описанной на рис. 6.

Согласно модели распределения  функций обработки данных такой  подход соответствует уровню распределенной бизнес-логики (DBL).

Основной причиной необходимости  использования дополнительной программной  компоненты-сервера стало то, что  в разрабатываемом комплексе  планируется доступ родителей учеников со своих домашних ПК посредством сети Интернет к сведениям об успеваемости детей, к журналам контроля выполнения ими домашних и проверочных заданий.

Большинство людей в настоящее  время использует для доступа  к Интернет модемное соединение через  телефонную линию, которое отличается низкой скоростью передачи информации.

В этих условиях введение компоненты-сервера, реализующей собственный протокол обмена данными, может позволить  сэкономить пропускную способность  канала. В частности, вместо отправки SQL-запросов от клиентов к СУБД будет использоваться отправка кодов сообщений и т.п.

Дополнительная компонента-сервер будет реализовывать бизнес-логику работы с данными. Это позволяет  полностью абстрагироваться от конкретной СУБД.

Кроме того, использование собственного сервера для обработки клиентских запросов позволяет повысить безопасность данных. Так, надежная реализация сервера и работа по принципу «запрещено все, что не разрешено» становится дополнительным барьером на пути к данным об успеваемости учащихся.

 

Выбор и обоснование  метода доступа к базам данных

Для взаимодействия сервера и БД с информацией программного комплекса  было выбрано взаимодействие посредством  интерфейса ODBC. Разрабатываемому приложению может потребоваться работа с различными источниками данных – это обусловлено тем, что школы не всегда могут позволить себе приобрести новую версию какого-либо программного продукта и им может понадобиться альтернатива, далеко не всегда поддерживающая интерфейс прежнего продукта.

Для решения данной проблемы Microsoft и ряд других компаний создали стандартный интерфейс для получения и отправки данных источникам данных различных типов. Этот интерфейс был назван open database connectivity (открытая связь с базами данных).

C помощью ODBC можно разрабатывать  приложения для использования  одного интерфейса доступа к данным, не беспокоясь о тонкостях взаимодействия с несколькими источниками.

Разрабатываемый программный комплекс будет реализован при помощи библиотеки классов MFC, которая дополнительно включает набор абстрактных классов, представляющих логические сущности в базе данных, что облегчает процесс работы с базой данных.

В качестве альтернативы ODBC могло выступать использование подхода ADO или собственного API СУБД, но данный подход неприемлем последующим причинам [4]:

- не все СУБД поддерживают интерфейс ADO (например, бесплатная СУБД MAX/SAP DB, успешно используемая в настоящее время во многих учреждениях образования);

- использование собственного (native) API СУБД также ведет к ориентированию на работу с конкретной СУБД, использование которой в будущем может стать неприемлемым (по техническим или финансовым причинам).

 

Выбор и обоснование  используемой БД

Для хранения данных программного комплекса  была выбрана БД Interbase. Выбор ее в первую очередь был обусловлен простотой его использования.

Кроме того, далеко не все средние  школы в настоящее время располагают  достаточно производительными ПК, которые  могут выступить в качестве платформы  для установки сервера БД (SQL Server, Sybase SQL Anywhere и т.д.).

Что касается производительности работы, то предполагается, что одновременно работать с комплексом будет не более 8-15 пользователей. При этом запросы на добавление и выборку данных будут чередоваться, что позволит предотвратить отказ в обслуживании.

Предположения о количестве одновременно работающих пользователей обоснованы, так как общее количество ПК преподавательского состава в школах в среднем не превышает 5-8 компьютеров.

Что касается родителей, то получать информацию при помощи комплекса  скорее всего будут родители слабо  успевающих детей, а отношение учеников с нормальной и слабой успеваемостью составляет, как правило, 70% к 30%. К тому же, слабая успеваемость школьников в большинстве своем обусловлена социальными факторами, материальным положением семьи – далеко не все родители слабо успевающих школьников имеют дома ПК и будут использовать комплекс.

Основными достоинствами последней  версии InterBase являются низкие требования к системе, с одновременной масштабируемостью на несколько процессоров, плюс развитая система мониторинга, временные таблицы, встраиваемая аутентификация пользователей, журналирование. Традиционным достоинством считается кросс-платформенность — InterBase поддерживает GNU/Linux, Microsoft Windows, Unix и Solaris.

 

Выбор и обоснование  языка разработки, методологии разработки

В качестве языка разработки приложения был выбран язык Delphi.

Поскольку язык Delphi хорошо известен и достаточно широко распространен, в настоящее время издано огромное количество учебных пособий, справочников и других руководств по языку Delphi, что, безусловно, облегчает процесс разработки.

Прикладную программную систему, спроектированную по объектно-ориентированной  методологии, совсем не обязательно  реализовывать на объектно-ориентированном языке.

Различия между не объектно-ориентированными и объектно-ориентированными системами  программирования в основном связаны  не с возможностью выразить в программе  требуемую функциональность (согласно теории алгоритмов любая функциональность может быть выражена на каждом языке программирования, либо не может быть выражена ни на одном языке программирования), а с выразительностью языка программирования, удобством составления программ, их отладки и сопровождения.

Но для достаточно сложных система, к которым относится и разрабатываемый комплекс учета успеваемости, целесообразность использования объектно-ориентированных систем программирования связана со следующими обстоятельствами:

- в не объектно-ориентированной системе программирования программисту необходимо самому отображать операции над объектами (вызовы методов, или объявления подклассов) в явные вызовы соответствующих функций (при использовании объектно-ориентированных окружений это обеспечивается системой программирования);

- в не объектно-ориентированной системе программирования программист вынужден вручную отслеживать иерархию классов при вызове методов и передаче им параметров; при изменениях в иерархии классов, он должен вручную внести соответствующие изменения в программу;

- в не объектно-ориентированной системе программирования программист должен каждый раз проверять правильность управления методами и объектами, инициализировать новые объекты, предотвращать доступ к приватным атрибутам и методам (в объектно-ориентированных окружениях все это обеспечивает система программирования);

- при внесении изменений в объявления объектов в не объектно-ориентированном окружении программист должен сам определить влияние этих изменений на программу и соответствующим образом изменить ее (объектно-ориентированные системы программирования обеспечивают это автоматически).

Дополнительно можно заметить, что  использование методологии объектно-ориентированного проектирования упростит процесс последующего сопровождения разрабатываемого ПО.

Отказ от использования Web-ориентированных технологий и работы по протоколу HTTP обусловлен скудным набором элементов управления, которые может предложить разработчику стандарт HTML. Использование же ActiveX-компонентов часто приводит к краху системы (после переустановки ОС отсутствуют требуемые компоненты, при обновлении изменились версии компонент и т.д.).

Итак, разрабатываемый программный  комплекс должен будет состоять из следующих основных компонентов:

- базы (хранилища) данных Interbase об успеваемости школьников;

- клиенты, предоставляющие интерфейс  пользователя, выполняющие отображение  данных, формирование отчетов, проверяющий  допустимость данных, посылающий  запросы к серверу согласно  собственному протоколу обмена  и получающие ответы от него;

- сервер программного комплекса, обслуживающий запросы клиентов, реализующий логику работы с БД;

- сеть и коммуникационное программное  обеспечение, осуществляющее взаимодействие  между клиентом и сервером  посредством сетевых протоколов.

 

 

Разработка  структурной и функциональной схем программного средства

 

На рисунке ниже представлена блок-схема  обобщенного алгоритма работы системы.

Дадим пояснения относительно данной схемы:

- после запуска пользователем клиентской части комплекса последняя пытается считать настройки из конфигурационного файла (IP-адрес сервера и его порт);

- если настройки соединения считать не удалось, то используются настройки соединения по умолчанию;

- затем клиентская часть создает клиентский сокет и пытается соединиться с сокетом сервера, соединение осуществляется посредством протокола TCP/IP;

- если соединиться с сокетом сервера не удалось, то выдается соответствующее сообщение об ошибке и приложение завершает работу;

- в противном случае клиент запрашивает у сервера начальные данные (в зависимости от стартовой экранной формы клиентского приложения);

- впоследствии пользователь в ходе работы с клиентским приложением может модифицировать данные комплекса, просматривать их и запрашивать отчеты;

- клиентское приложение в случае каких-либо действий пользователя, требующих обновления данных, запрашивает эти данные у сервера, после чего отображает их и ожидает дальнейших действий пользователя;

- считается, что серверная часть комплекса уже запущена и ожидает подключений клиентов.

 

 

 

 

Рис. 7. Блок-схема обобщенного алгоритма работы комплекса

 

Анализ предметной области задачи

Проведем анализ предметной области  задачи для выявления набора основных сущностей предметной области и  их атрибутов, отношений между ними. Для этого приведем описание основных закономерностей в сфере обучения в средней школе и учета его результатов.

Правила процесса обучения в средней  школе можно сформулировать так:

- каждый учащийся средней школы учится в одном и только одном классе;

- учащийся общеобразовательной школы последовательно обучается в ней с 1 по 12-й класс. Каждый класс однозначно идентифицируется в пределах одной школы своим номером и буквой (русского алфавита);

- в каждом классе все учащиеся изучают определенный набор учебных дисциплин, специфичный для каждого класса. Набор изучаемых дисциплин общеобразовательной школы зависит от номера класса, специализация в пределах одного года обучения (по буквам классов) не учитывается;

- процесс обучения разбит на четверти;

- обучение в каждом классе проводится в течение одного учебного года, который, в свою очередь, состоит из четырех четвертей;

- по результатам обучения школьников в течение четверти им выставляются оценки (за контрольные работы, за ответы во время уроков и т.п.). По оценкам, полученным каждым школьником в течение четверти, выставляется итоговая оценка за четверть;

- выставление оценок за четверть производится для всех школьников по всем изучаемым предметам;

- по итогам оценок за четыре четверти каждому учащемуся по каждому предметы выставляется годовая оценка (оценка за год).

Сформулируем основные закономерности, касающиеся учащегося средней школы:

- каждый учащийся имеет родителей (1 или 2 человека) или не имеет их вообще (является сиротой);

- каждый учащийся обладает возрастом и полом;

- каждый учащийся общеобразовательной средней школы имеет постоянный или временный адрес прописки;

- каждый учащийся (планово) не реже раза в год проходит обязательный медицинский осмотр, по результатам которого назначается физкультурная группа учащегося;

- в ходе медицинского осмотра может быть сделано заключение об общем состоянии здоровья ребенка и назначена дата следующего медицинского осмотра;

- каждый учащийся может проживать в благополучной или неблагополучной семье. Эти сведения также отражаются методистом в личных делах учащихся;