Назначение и область применения обучающе-тестирующей программы

Алгоритм применения данного ЭСО, как уже отмечалось ранее, в основном направлен на увеличение доли самостоятельно изучаемого материала в ходе урока, но это не уменьшает роль педагога в образовательном процессе. Грамотно распределение освобождающегося времени учителя позволит провести в течение урока ряд индивидуальных консультаций. Такой подход будет более эффективным, нежели традиционная лекционная форма проведения занятий.

Данное ЭСО можно  применять и при групповых  занятиях, но при этом, для удобства организации процесса обучения, помимо компьютера, желательно наличие в аудитории специального оборудования: проектора и экрана или электронной доски, подключаемой к персональному компьютеру.

Мобильность данного  ЭСО позволяет применять его  и при закреплении материала  в домашних условиях, в случае, если учащемуся не хватает отведенного аудиторного времени на усвоение материала в полном объеме или повторения всего или части материала при выполнении домашнего задания. Таким образом, можно обеспечить принципы дифференцированного подхода в обучении.

 

 

3 Проектирование задачи

3.1 Обоснование инструментов  разработки

Исходя из определенных ранее требований предъявляемых к ЭСО можно обсновать выбор инструментов разработки программного приложения.

В связи с широким  распространением операционной системы Windows, программный продукт должен работать под управлением этой операционной системы. Выбор операционной системы основывается на анализе существующих операционных систем в надежности, простоте и удобстве использования, а также уровня известности пользователю.

Windows обеспечивает достаточно  высокий уровень надежности. Она  разработана так, что способна восстанавливать свое состояние после сбоя прикладной программы. Windows является простой и эффективной в использовании, ее можно легко установить, настроить, включает в себя множество новинок, созданных для упрощения пользования ею: обширная справочная система, кнопка "Пуск", полоса задач и множество других.

Для раскрытия всех потенциальных  возможностей, которые несет в  себе использование ЭСО, а также облегчения создания структуры прилодения используются CASE-технологии. В качестве CASE-средств концептуального проектирования программных приложений будет использоваться RationalRose.

Для разработки данного  программного продукта могут быть использованы следующие системы программирования:

• VBA (Visial Basic for Applications)  – немного упрощённая реализация языка программирования Visual Basic, встроенная в линейку продуктов Microsoft Office, а также во многие другие программные пакеты. VBA является интерпретируемым языком. Преимущества языка: встроенность в некоторые приложения, быстрота и простота разработки приложений. Однако есть множество недостатков: наличие малого количества стандартных компонентов, невозможность создания автономного кода, программы, написанные на этом языке, могут выполняться только внутри его интегрированной среды, отсуствие встроенной поддержки событий, невозможность создания GUI приложения.
• С++ Builder  представляет собой интерактивную среду программирования на языке C++. Система обеспечивает высокую продуктивность и производительность, удовлетворяя современным требованиям к разработке приложений под Windows. Расширенный менеджер проектов с множественными типами исполняемого кода,  компилятор с оптимизацией кода по размеру и эффективности, компоновщик, средства интегрированной отладки. Однако существуют и недостаки: непереносимость, сложность в разработке многопоточного приложения, отсутсвие гибких инструментов, ограничение возможностей.
• Delphi – язык программирования, изначально называемый Object Pascal, который используется в одноимённой среде разработки. Начиная со среды разработки Delphi 7.0, в официальных документах Borland стала использовать название Delphi для обозначения языка Object Pascal. К преимуществам Delphi можно отнести быстроту разработки приложения, низкие требования к ресурсам компьютера, встраиваемые компоненты, более обширные библиотеки объектов. С помощью средств интегрированной среды удобно проектировать интерфейсную часть приложения, а также писать программный код и связывать его с элементами управления. Уникальная среда разработки Delphi 7.0 объединяет дизайнер форм, инспектор объектов, палитру компонентов, менеджер проектов и полностью интегрированные редактор кода и отладчик —  основные инструменты RAD, обеспечивающие полный контроль над кодом и ресурсами.

Изходя из выше перечисленных  преимуществ Delphi, было принято решение вести разработку данного программного продукта в среде разработки Borland Delphi 7.0.

 

3.2 Описание алгоритма  решения задачи

Под алгоритмизацией  понимается рациональное разбиение  рассматриваемой модели на отдельные задачи, упорядоченные в соответствии с требованиями заказчика и самой предметной области. С помощью алгоритма наглядно отображается зависимость одних данных от других (выходных от входных). Результатом является логический блок – схема процесса обработки данных и решения задач по подсистемам с разработкой вопросов, размещением файлов, формирования требуемых документов.

Программа состоит из следующих основных действий:

• переход на основную форму;
• переход на форме по кнопкам и пунктам меню;
• выбор вариантов ответов, при выполнении тестирования.

 Основной алгоритм программы представлен на рисунке 2, в соответствии с которым отображены основные действия.

С помощью кнопки «О программе» пункта «Справка»  можно получить дополнительные сведения о разработчике и самой программе.

Алгоритм программы  отображения по пунктам меню, в соответствии с рисунком 3.

 

Рисунок 2 – Основной алгоритм программы

 

Рисунок 3 – Основной алгоритм программы, отображения пунктов меню

 

4 Программа решения задачи

4.1 Логическая структура

Для того, чтобы обеспечить эффективное, рациональное и удобное обращение пользователя с программным продуктом нужно не только определить физические аспекты программы, но и учесть все особенности логики. Другими словами выявить несогласованность, неоднозначность и неполноту структурных частей программного обеспечения, всесторонне рассмотреть подход к программному средству со стороны пользователя, четко определить функции, которые должна выполнять система и устранить недостатки.

Логическая структура программного средства представлена на диаграмме вариантов использования (рис.4)

 

Рисунок 4 – Диаграмма вариантов использования

 

На основе диаграммы  вариантов использования можно построить информационную модель данных (представлена на рисунке 5)

Рисунок 5 – Информационная модель

 

4.2 Физическая структура

При разработке программного продукта использована среда программирования Delphi. В основе идеи использования Borland Delphi лежит технология визуального конструирования (Visual design) программ, которое избавляет программиста от рутинной разработки интерфейса будущей программы. Среда содержит все необходимые программные «кирпичики» - заготовки, из которых строится интерфейс будущей программы. Программист использует прототип будущего окна программы – форму – и наполняет ее необходимыми компонентами, реализующими нужные интерфейсные свойства. При этом количество компонентов, из которых программист может «собрать» свою программу достаточно велико. Все необходимые для создания программы компоненты объединяются в так называемую библиотеку визуальных компонентов. Библиотека визуальных компонентов (Visual Component Library) предоставляет программисту огромное разнообразие созданных разработчиком программных заготовок, которые можно сразу использовать при написании собственных программ. При этом компоненты содержат в себе помимо программного кода и все необходимые для их работы данные. Использование подобного подхода во много раз сокращает время разработки программ, а также существенно снижает вероятность случайных программных ошибок.

Программа, кроме тех компонентов, которые будут видны во время выполнения, содержит также много невидимых компонентов, реализующих те или иные возможности, например, стандартные диалоги, таймер, различные списки и т.д.

В связи с тем, что данный дипломный проект разработан в среде визуального программирования Borland Delphi при разработке программы использовались стандартные компоненты Windows: окна, меню, кнопки, дерево объектов и т.п. Управление программой осуществляется с помощью древовидного меню и кнопок.

Работа программы основана на взаимодействии между окнами (в  нотации Delphi - формами). Разработанная программа включает в себя основную форму и ряд вспомогательных форм для работы с данными, модули, и другие файлы ресурсов.

Функциональная модель диалога представлена на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – Функциональная модель диалога

 

При создании проекта  были задействованы следующие компоненты и элементы управления:

– TEdit – служит для  отображения текстовых и числовых значений;

– TLabel – служит для отображения информации;

– TImage – служит для отображения , графических изображений и создания кнопок;

– TTreeview – служит для создания дерева объектов;

– TWebBrowser – служит для вывода окна отображения текстов;

– TMainMenu – служит для создания меню.

Разработанная программа, как уже отмечалось ранее, включает в себя ряд форм (основную и вспомогательные) для работы с данными, модули, и другие файлы ресурсов. Многие из этих файлов создаются автоматически:

-файл проекта (*.dpr) – этот текстовый файл используется  для хранения информации о  формах и модулях. В нем содержатся  операторы инициализации и запуска программы на выполнение. Содержимое файла:

program Project1;

uses

  Forms,

  Unit1 in 'Unit1.pas' {TitleForm},

  Unit2 in 'Unit2.pas' {MainForm},

  Unit3 in 'Unit3.pas' {TheoryForm},

  Unit4 in 'Unit4.pas' {LabsForm},

  UnitGlob in 'UnitGlob.pas',

  Unit5 in 'Buttons\Unit5.pas' {TestForm},

  Unit6 in 'Unit6.pas' {TMForm};

{$R *.res}

begin

  Application.Initialize;

  Application.CreateForm(TTitleForm, TitleForm);

  Application.CreateForm(TMainForm, MainForm);

  Application.CreateForm(TTheoryForm, TheoryForm);

  Application.CreateForm(TLabsForm, LabsForm);

  Application.CreateForm(TTestForm, TestForm);

  Application.CreateForm(TTMForm, TMForm);

  Application.Run;

end.

-файлы модулей (unit*.pas) – текстовые файлы модулей, используемые для хранения кода;

-файл форм (*.dfm) – двоичные  или текстовые файлы, создаваемые  для хранения форм;

-файл параметров проекта (*.dof) – в этом файле хранятся установки параметров проекта;

-файл информации о  пакетах (*.drf) - бинарный файл, создаваемый  при работе с пакетами;

-файл ресурсов (*.res) –  бинарный файл, содержащий, используемую  пакетом пиктограмму и прочие ресурсы;

-файл пакета (*.dpk) –  двоичный файл пакета;

-файлы резервных копий (*.dp, *.df, *.pa) - файлы резервных копий для  файлов проекта, формы и модуля;

-файл конфигурации окон (*.dsk) –  файл хранит конфигурацию всех  окон.

Следующие файлы создаются компилятором: исполняемый файл (.exe), объектный файл модуля (.dcu), динамически присоединяемая библиотека (.dll), файл содержания пакета (.dcp), откомпилированный файл пакета времени выполнения (.bpl), файл справки (.hlp), файлы изображения (.wmf, .bmp, .ico).

В пакет выполняемых файлов входят файлы с расширением .dcu, .ddp, .dfm, .dof, .dpr, .exe, .pas;

Файлы модулей содержат процедуры  для работы с данными. Каждая процедура соответствует обработчику какого-либо события, например, нажатия на кнопку, активации формы, выбора пункта меню. Приведем обработчик события выбора некоторого пункта содержания:

…

procedure TTheoryForm.TreeView1Changing(Sender: TObject;

                                         Node: TTreeNode;  var AllowChange: Boolean);

begin

// Если был выбран пункт второго раздела

  if (node.AbsoluteIndex>=16) then

  begin

    s:=ExtractFilePath(Application.ExeName)+'Theory/Gost/';

    TheoryForm.WebBrowser1.Navigate(s

                                               +inttostr(node.AbsoluteIndex-16)+'.pdf');

  end;

// Если был выбран пункт первого раздела

  if  (node.AbsoluteIndex<16) then

  begin

    s:=ExtractFilePath(Application.ExeName)+'Theory/';

    TheoryForm.WebBrowser1.Navigate(s+inttostr(node.AbsoluteIndex)

                                                                                                   +'.html');

  end;

  nodeTF:=node.AbsoluteIndex;

  if ((nodeTF=4) OR (nodeTF>=6) AND (nodeTF<=10)) then

    Image2.Visible:=True

  else Image2.Visible:=False;

end;…

Полный программный код представлен в Приложении А.

Так как программное  средство отображает много теоретических  сведений, то вся необходимая информация хранится в папках «Theory», «Theory/ Gost», «Labs», «Tests», и др в виде текстовых файлов формата*.htm, *.pdf и др. Для полноценной работы программы наличие этих файлов обязательно.

Модель программы представлена на диаграмме классов в соответствии с рисунком 7.

Рисунок 7 – Диаграмма  классов

 

 

 

5 Тестирование

Комплексное тестирование –  это необходимая процедура, которую должено пройти каждый программный продукт. Тестирование ЭСО позволяет выявить потенциальные ошибки, допущенные при разработке. Качественное тестирование программного продукта помогает выявить и исправить ошибки, которые могут привести не только к потере части потенциальных клиентов, но и к ошибкам связанным, например, с некорректной подачей информации или неверной процедурой проверки знаний.

Тестирование будем проводить в два этапа.

Тестирование устойчивости. Проверяется реакция программы на некорректный ввод данных, значения которых выходят за допустимый диапазон. Как указывалось выше, ограничения устанавливаются в компонентах, в которые осуществляется ввод.

Тестирование функциональности. Выполнялась  проверка правильности вычислений, корректности работы по исходным данным. На этом этапе проверка осуществлялась путём ввода новых данных в базу данных.

Для продтверждения работоспособности системы, необходимо выполнить следующие действия:

• загрузка программы, осуществление навигации по приложению;
• получение результатов;
• сравнение с выходными данными и ожидаемыми результатами;
• выводы.

Результаты тестирования программы в соответствии с таблицей 5.1.

В ходе тестирования испытывалось действие всех кнопок, доступных пользователю. Ошибок выявлено не было. В нужный момент кнопки становились недоступны (так, например, при загруженном содержании не доступна кнопка «Назад»), на не выбранный вариант ответа программа выдавала сообщение с просьбой отметить один из вариантов как правильный.

 

Таблица 2 – Тестирование программного модуля

Действие	Ожидаемая реакция	Отметка о выполнении
Выбор раздела	Загрузка необходимого раздела	выполнено
Выбор варианта ответа с  нажатием на кнопку «Ответ»	Переход к следующему вопросу	выполнено
Не выбор варианта ответа с нажатием на кнопку «Ответ»	Вывод предупреждения, с просьбой выбрать ответ	выполнено
Вызов справочной информации	Появление окна «О программе» или встроенной справки	выполнено