Материал: Компьютерное сопровождение учебных программ

Компьютерное сопровождение учебных программ

УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Выпускная квалификационная работа бакалавра

Компьютерное сопровождение учебных программ

Лян Алексея Эдуардовича

ТАШКЕНТ-2008

Аннотация

В выпускной работе разрабатывается концепция проектирования программ учебных дисциплин, в основу которой положена база знаний дисциплин. База знаний содержит ключевые слова по темам дисциплин, связи между ними, последовательность прохождения тем.

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор области исследования и постановка задачи

.1 Анализ объекта исследования

.2 Цель и постановка задачи

.3 Ведение БД САПР

.4 Описание инфологической модели

.5 Описание концептуальной модели

Глава 2. Проектирование информационной системы

.1 Описание полей базы данных

.2 Программное обеспечение ведения БД

.3 Разработка функциональной части

.4 Программные модули

.5 Реализация системы

Заключение

Литература

Введение

В соответствии с Указом Президента Республики Узбекистан «О дальнейшем развитии компьютеризации и внедрении информационно-коммуникационных технологий», мною была разработана программа по внедрению компьютерных технологий в учебный процесс.

Главной задачей в этом направлении является обозначение и структурирование всех источников учебной информации с постепенным переходом к электронному документообороту.

В связи с этим задача «Компьютерного сопровождения учебных программ» является актуальной.

Проектирование - процесс, заключающийся в преобразовании исходного состояния объекта в окончательное на основе выполнения комплекса работ исследовательского и расчетного характера.

Возможность проектирования различных объектов обусловлено использованием ряда принципов, основными из которых являются декомпозиция и иерархичность описаний объектов.

Проектирование типовых программ по дисциплинам направления информационных и компьютерных технологий должно строиться на основе имеющейся базы знаний дисциплин (темы, ключевые слова, понятия). Таким образом, выявляются связи между дисциплинами позволяющие анализировать последовательность прохождения дисциплин, возможное дублирование тем и занятий.

Компьютерное сопровождение учебных программ - дисциплин, позволила автоматизировать рутинную работу по формированию понятий, ключевых слов и тем связать с уже имеющейся в базе знаний информацией. Задача «Компьютерного сопровождения учебных материалов» - представить в электронном виде все учебные материалы специальности и разместить их в локальной или корпоративных сетях для совместного доступа.

При разработке задачи использовались CASE-технологии, в частности программная оболочка Delphi, позволяющая создавать пользовательские приложения в короткие сроки и эффективно достраивать программные системы в процессе эксплуатации; и инструментальные средства Internet-технологий.

Решение этой задачи особенно актуально для направления «Информатика и Информационные технологии», где учебные материалы постоянно обновляются и перерабатываются, а также существуют тесные логические связи между читаемыми дисциплинами.

Разрабатываемая система представляет особый интерес для преподавателей любых образовательных учреждений занятых разработкой учебных программ и студентов.

Глава 1. Обзор области и постановка задачи

.1 Анализ объекта исследования

Принятие 9 сессией Олий Мажлиса республики Узбекистан закона «Об образовании» и «Национальной программы по подготовке кадров» явилось началом крупномасштабного реформирования всей системы подготовки кадров с учетом проводимых в стране демократических и экономических преобразований. Успешная реализация задач по реформированию системы подготовки кадров, предусматривает в первую очередь своевременную разработку и внедрение нормативных актов, документов, содержащих и обеспечивающих механизмы осуществления реформ, обеспечивающих устойчивое и целенаправленное развитие высшего образования. В целях широкого внедрения современных компьютерных технологий во всех сферах экономики, науки, техники, образования, повышения уровня подготовки специалистов работающих с ПК, Кабинетом Министров от 23 мая 2001 года была принято постановление по разработке Программы развития компьютерных технологий.

Объектом исследования САПР являются типовые программы учебных дисциплин. Данная САПР относится к классу интеллектуальных систем, так как образует пару «человек-компьютер» и работает при неполных источниках знаний и усиливает возможности человека-эксперта.

Учебный процесс в ВУЗе представляет собой совокупность дисциплин логически связанных между собой и перечень видов занятий необходимых для реализации учебного процесса.

Учебный процесс регламентируется Документом «Учебный план».

Согласно «Учебному плану» по каждой дисциплине разрабатывается типовая программа, в которой задаётся объем дисциплины, её цель и задачи и т.п. Рассмотрим типовую программу поподробнее.

Типовая программа является основным документом, на основе которого происходит обучение по каждой дисциплине. Она содержит в себе следующие разделы:

1.    Предисловие.

.1    Цель изучения дисциплины.

1.2     Задачи изучения дисциплины.

.3       Рекомендации по изучению дисциплины.

.4       Необходимые технические средства для выполнения лабораторных работ.

.5       Номер семестра в котором изучается данная дисциплина, количество часов на лекционные и практические занятия, самостоятельные работы.

.6       Общий объем часов

2.    Содержание учебного материала

.1    Курс лекций

2.2     Типовой перечень лабораторных работ

.3       Самостоятельное образование

.4       Самостоятельная работа

3     Информационно-методическое обеспечение

.1    Основная литература

3.2     Дополнительная литература

.3       Технические средства

Разрабатываемая система позволит генерировать типовые программы по любым дисциплинам направления «информатика и информационные технологии» на основе базы знаний всех дисциплин этого направления

.2 Цель и постановка задачи

Разработка системы включает:

·   создание базы данных понятий и ключевых слов;

·   определение связей между ними, отражающих логические связи внутри дисциплины; соотнесение к видам занятий (лекционный материал, практика, лабораторные работы, курсовые проекты, самостоятельная работа);

·   создание удобного интерфейса для преподавателя для обеспечения видимости ключевых слов и понятий БД;

·   создание интерфейса для ввода связей между ключевыми словами в предмете;

·   реализация программы проектирования любой дисциплины на основе тезауруса понятий и ключевых слов предметной области направления дисциплины.

Исходными данными являются вводимые преподавателями знания, включающие в себя следующие пункты:

·   название дисциплины;

·   продолжительность курсов в часах;

·   что должен знать студент, после изучения данной дисциплины;

·   какие навыки студент получит;

·   что он должен уметь использовать;

·   что он должен уметь проектировать;

·   о чем он должен иметь представление;

·   используемая литература.

Также преподаватель должен задать связи ключевых слов в дисциплине. База данных содержит все выше перечисленные поля, а также служебные.

При создании нового предмета преподавателю для начала надо ввести основные понятия, которые он хотел бы иметь в данной дисциплине. Затем программа производит поиск в базе данных на соответствие их другим ключевым словам в разных предметах. Поиск по базе в начале будет осуществляться по названиям тем, а затем по ключевым словам. Если ключевое слово не найдено, то об этом сообщается преподавателю, и затем оно вводится, как тема или ключевое слово, в новый предмет. Ключевые слова и понятия вносятся в новый предмет, и информация о том, откуда они были взяты (эти понятия), вносятся в отдельное поле базы данных “связи с другими предметами”.

По желанию преподавателя база знаний может быть сохранена в общем тезаурусе или нет. Такая система позволит проектировать любые дисциплины по направлению обучения.

Выходными документами является типовая учебная программа, которая должна будет выведена на печать, или просто сохранена в виде физического файла на диске.

Программное и техническое обеспечение.

Программа может эксплуатироваться на IBM совместимом персональном компьютере с тактовой частотой процессора 200 МГц и выше, 16 Мбайтами оперативной памяти.

Минимальный состав аппаратных и программных средств, необходимых для нормального функционирования программы должен включать в себя:

1.  10 Мбайт свободного дискового пространства;

2.       Принтер для распечатки готовых документов;

.         Операционная система Windows 9х или выше;

4.       Microsoft Office 97 и выше, в том числе компоненты:

–          MS Access 97

–        MS Word 97

–        доступ к данным.

.3 Ведение БД САПР

Разработка типовых учебных программ дисциплины включает в себя:

–   создание базы данных понятий и ключевых слов;

–        определение связей между ключевыми словами, отражающие логические связи внутри дисциплины;

–        соотнесение к видам занятий (лекционный материал, практика, лабораторные работы, курсовые проекты, самостоятельная работа);

–        создание учебного интерфейса для преподавателя, для обеспечения видимости ключевых слов и понятий БД;

–        создание интерфейса для ввода связей между ключевыми словами в предмете;

–        реализация программы проектирования любой дисциплины на основе понятий и ключевых слов предметной области направления дисциплины.

Исходными данными являются вводимые пользователем значения, включающими следующие пункты:

–   название дисциплины;

–        продолжительность курса в часах;

–        цель изучения предмета;

–        задачи предмета;

–        что должен будет знать студент после изучения данной дисциплины;

–        какие навыки студент получит;

–        что он будет уметь использовать;

–        что он должен будет научиться проектировать;

–        список используемой литературы;

–        связи ключевых слов в дисциплинах.

Выходными документами является типовая учебная программа, которая должна будет выведена на печать, или просто сохранена в виде физического файла на диске.

1.4 Описание инфологической модели

Основная составная часть информационного обеспечения САПР - банк данных, представляющий собой совокупность средств для централизованного накопления и коллективного использования данных в САПР. Банк данных - это совокупность базы данных и системы управления базой данных.

Проектирование базы данных подразделяется на 3 этапа - концептуальное, логическое и физическое проектирование.

Концептуальное проектирование - это создание концептуального представления базы данных, включающее определение типов важнейших сущностей и существующих между ними связей.

Логическое проектирование - это преобразование концептуального представления в логическую структуру базы данных, включая проектирование отношений.

Физическое проектирование - это принятие решения о том, как логическая модель будет физически реализована (с помощью таблиц) в базе данных создаваемой с помощью будущей СУБД.

На первом этапе проектирования необходимо определить, какие типы сущностей будут использоваться, а также определить атрибуты, и связь (соотношение) их с типами сущностей данного проекта.

В учебной программе фигурируют такие понятия как: дисциплина, тема, лекция, практические занятия, самостоятельная подготовка студента, используемая литература. Это основные сущности, которые необходимо отразить в базе данных. Связи между этими сущностями можно отразить так, как представлено на рис. 1.1.

Теперь необходимо определить атрибуты, которые необходимо отразить в базе данных для каждой сущности.

Для сущности “Дисциплина” необходимо отразить следующие атрибуты: название дисциплины; семестр, в котором изучается данная дисциплина; литература; длительность курса; связи с другими дисциплинами; задачи изучения дисциплины; цель изучения дисциплины.

Сущность “Тема” включает в себя следующие атрибуты: название темы; использованная литература.

Рис. 1.1. Связи между сущностями

Сущность “Лекция” должна содержать следующие атрибуты: наименование лекционного занятия; связь с другими лекциями.

Для сущностей “Самостоятельная работа”, “Практические занятия”, “Лабораторные работы” важен только атрибут “Название”.

В каждой сущности необходим уникальный ключ, для обеспечения идентификации по этому ключу объекта.

Создадим на основе выбранных сущностей и атрибутов диаграмму “Сущность - связь” (или ER - диаграмму (ER - Entity - Relationship)). Она представлена на рис. 1.2.

Рис 1.2. Диаграмма «Сущность-связь»

Перейдем теперь ко второму этапу проектирования БД, т.е. к логическому проектированию БД. Посмотрим на полученную ER - диаграмму. В сущностях «Дисциплина» и «Тема» присутствует атрибут «Литература». Если рассуждать логически, то любая литература, Входящая в сущность «Тема» также должна входить в сущность «Дисциплина». Отсюда можно сделать вывод, что «Литература» должна быть выделена в отдельную сущность, на которую будут в последствии ссылаться сущности «Тема» и «Дисциплина». Для этой сущности «Литература», можно выделить следующие атрибуты: название книги; автор; год издания; издательство.

Теперь для обеспечения связей между сущностями надо ввести вторичные индексы.

После введённых преобразований, построим новую модифицированную диаграмму, представленную на рис. 1.3.

Рис 1.3. Модифицированная диаграмма «Сущность-связь»

Перейдем к третьей фазе проектирования базы данных, т.е. к её физическому проектированию.

В качестве целевой СУБД берём MS Access, т.к. это наиболее распространённая СУБД, которая присутствует на большинстве пользовательских машин. В данной СУБД, база данных хранится в одном файле. В нем находятся все таблицы, а также служебные таблицы, в которых хранятся данные о структуре таблиц, об индексах. Также в нем хранится схема данных, в которой хранятся связи между таблицами.

По приведенной диаграмме, представленной на рис. 1.3 создадим физическое представление базы данных проекта. Все сущности будут представлены в виде таблиц, а их атрибуты в виде полей.

Отсюда можно сразу сделать вывод, что в БД будут существовать 7 таблиц. Необходимо также сразу при создании БД связать таблицы по первичным и вторичным индексам. Теперь определим типы полей для каждого атрибута в таблицах. Для атрибутов “Name” , ”Author” - строковый тип, с размером поля 150. Для атрибутов «Duration», «Semestr», вторичные индексы «No_ds» «No_theme» - тип Integer. Для атрибутов “Relations”, “Task”, “Target” - тип “Memo”. Первичные ключи - тип Counter. Для атрибутов “Date” в таблице “Lister” - тип Date.