Материал: Обучающая программа по технологии организации и хранения данных

Справочники и базы данных учебного назначения предназначены для хранения и предоставления обучаемому различной учебной информации справочного характера. Для них характерна иерархическая организация материала и быстрый поиск информации по различным признакам или контексту. К компьютерным справочникам и базам данных учебного назначения должны предъявляться следующие требования:

использование стандартной формы представления записей:

обеспечение возможности получения необходимой информации из любого места программы;

обеспечение возможности сохранения и вывода полученной справки:

возможность получения комплексных справок со сведениями из нескольких разделов курса

Проанализировав возможные варианты обучающих, систем можно сделать вывод о том, что разрабатываемая система наиболее близка к классу тренажеров и, следовательно, к ней должны предъявляться такие же требования.

1.4 Анализ существующих технических решений

Прототипом разрабатываемой АОС, прежде всего, является встроенная справочная система ”Помощник”, входящая в состав пакета Microsoft Office 97.

”Помощник” представляет собой небольшое диалоговое окно, постоянно находящееся на экране перед пользователем, и позволяющее при его активации получить справочную информацию по любой интересующей пользователя теме. При необходимости ”Помощник” всегда можно отключить.

Достоинства справочной системы ”Помощник”:

-Полнота справочной информации, охватывает все аспекты применения Access 97;

-Тесная интеграция с пакетом Microsoft Office 97;

-Возможность получения контекстно-зависимой справки;

-Относительно небольшой объем требуемой дисковой и оперативной памяти;

Недостатки:

-Не наглядность и плохая восприимчивость информации;

-Избыточность данных;

-Отсутствие средств диагностики.

.5 Выбор и обоснование критериев эффективности и качества разрабатываемой программы

В качестве системного ПО для функционирования разработанной программной системы, выбрана операционная система (ОС) WindowskNTk4.0. Выбор этой операционной системы основан на том, что она является достаточно распространенной ОС и установлена на данный момент в вычислительных центрах, где проводятся занятия по дисциплине «Системы управления базами данных». Эта ОС обеспечивает высокий уровень пользовательского интерфейса, имеет высокую степень отказоустойчивости и совместима с другими ОС семейства Windows (Windows 95/98/2000).

К основным критериям эффективности и качества разрабатываемой системы относятся:

быстродействие;

простота использования;

надежность;

Эксплуатация автоматизированной обучающей системы (АОС “Самоучитель по Access 97”) не предполагает работы с большими объемами информации или мультимедийными средствами. Поэтому обеспечение высокого быстродействия системы является определяющим фактором при разработке программной системы.

Так как пользователь не является профессионалом, то система должна удовлетворять основным критериям качества пользовательского интерфейса. Необходимо обеспечить простой, удобный и дружественный интерфейс, позволяющий при помощи справок и подсказок обеспечить эффективную работу пользователя.

Система должна удовлетворять требованиям надежности для повышения сохранности данных. Это можно реализовать при помощи регулярного резервирования данных, а также защиты от некорректных действий пользователя.

От выбора средства разработки во многом зависит качество создаваемого программного продукта, а в особенности его интерфейс.

Понятие "хорошее приложение" зависит от мощности аппаратуры, уровня развития программного обеспечения, вкусов пользователей. Современные требования к такому приложению выражаются в том, что:

это 32-х разрядное приложение для Windows 95/98/2000 или Windows NT;

оно имеет простой, удобный, интуитивно понятный интерфейс со всеми присутствующими Windows атрибутами: динамическими окнами, кнопками, меню;

оно управляется как мышью, так и клавиатурой;

оно отказоустойчиво и корректно обрабатывает любые ошибки пользователя;

оно работает быстро, не раздражая пользователя;

оно хорошо документировано;

оно разрабатывается достаточно быстро, чтобы не устареть еще на стадии разработки.

В результате можно сделать вывод о том, что использование языков программирования Pascal и C является не целесообразным вследствие огромных затрат времени на разработку интерфейса.

Выход из этой ситуации обозначился благодаря двум подходам. Первый из них - стандартизация многих функций интерфейса, благодаря чему появилась возможность использовать библиотеки, имеющиеся, например, в Windows. В итоге при смене стиля графического интерфейса (например, при переходе от Windows 3/x к Windows 95) приложения смогли автоматически приспосабливаться к новой системе без какого-либо перепрограммирования. На этом пути создались прекрасные условия для решения одной из важных задач совершенствования техники программирования - повторного использования кодов.

Вторым революционным шагом, кардинально облегчившим жизнь программистов, явилось появление визуального программирования, возникшего в Visual Basic и нашедшего блестящее воплощение в системах Delphi и C++Builder фирмы Borland. Визуальное программирование позволило свести проектирование пользовательского интерфейса к простым и наглядным процедурам, которые дают возможность значительно сократить сроки проектирования интерфейса.

Хотя Visual Basic нашел широкий спрос и помог открыть мир программирования для людей, не слишком в нем искушенных, он не свободен от многих проблем. Главные из них - низкая производительность разрабатываемых приложений, недостаточная строгость и объектная ориентированность языка, а также ряд других недостатков.

Система Delphi и C++Builder - это следующий шаг в развитии среды быстрой разработки приложений. Они исправляют многие дефекты, обнаруженные в Visual Basic.

Интегрированная среда разработки в Delphi и C++Builder выглядит одинаково. Весь пользовательский интерфейс, все библиотеки, все приемы работы с этими системами практически одинаковы. Если быть более точным, то они различаются в силу разного времени выпуска соответствующих версий.

Но основное различие Delphi и C++Builder не в этом, а в языках программирования, которые лежат в их основе. Delphi базируется на языке Object Pascal, а C++Builder - на языке С++. Эти языки, сначала существенно различные по своим возможностям, со временем все более сближаются. Сейчас оба они представляют прекрасные инструменты объектно-ориентированного программирования, различающиеся в основном синтаксисом.

Выбор Delphi, а не С++Builder в качестве среды разработки системы основывается только на скорости работы компилятора исходного кода (в Delphi этот показатель значительно превосходит C++Builder) и личных предпочтениях разработчика.

К настоящему моменту существует несколько версий Delphi. Однако предпочтение отдается версии Delphi3 Client/Server Suite, так как она обеспечивает наиболее высокий показатель «скорость работы/требования к аппаратной части».

Для подготовки графического материала можно воспользоваться редактором Microsoft Paint входящий в состав Windows и Microsoft Photo Editor. При создании видео использовать Snagit 1.0.

Требования к минимальной конфигурации системы:

/66 процессор;

оперативная память 16 Мб;

приблизительно 100 Мб свободного пространства на жестком диске;

операционная система Windows 3.1;

экран с разрешением 800х600, 256 цветов;

мышь.

Рекомендуемая конфигурация системы:/100 процессор;

МБ оперативной памяти;

приблизительно 2Г Мб свободного пространства на жестком диске;

операционная система Windows 95/98/2000 или Windows NT3.51(4.0);

экран с разрешением 800х600, 65536 цветов;

- мышь.

.6 Вывод

Целью разработки автоматизированной обучающей системы «Автоматизированная обучающая система по дисциплине “ Системы управления базами данных ” является автоматизация обучения и контроля знаний студентов по созданию баз данных в системе управления базами данных Microsoft Access.

Система предназначена для обучения и проверки знаний студентов по заданной теме с помощью контрольных вопросов, а также для сбора информации об успеваемости студентов по данной дисциплине. Система позволяет получать теоретическую и практическую информацию по заданной теме и осуществлять автоматизированную проверку знаний обучаемых.

В традиционной технологии обучения существует ряд недостатков, среди которых:

значительные затраты времени на проверку выполняемых студентами заданий;

низкий уровень восприятия и усвоения информации студентами;

отсутствие индивидуализации обучения и оперативного доступа к необходимой информации;

малое количество возможных вариантов заданий в ходе контроля.

Исходя из этого, можно сделать вывод об актуальности разработки автоматизированной обучающей системы, позволяющей автоматизировать традиционную технологию обучения.

2. Постановка задачи

.1 Цель и назначение проектируемой системы

Целью разработки автоматизированной обучающей системы является автоматизация процесса обучения студентов практическому использованию Microsoft Access97, позволяющая повысить эффективность процесса обучения и снизить его трудоемкость.

Автоматизированная обучающая система предназначена для обучения студентов, самоконтроля и контроля их знаний по заданной теме.

Система предоставляет теоретическую информацию, необходимую для решения контрольного задания и по результатам решения этого задания осуществляет автоматическое формирование отчета.

Система может быть использована в качестве учебного пособия при изучении курса “Системы управления базами данных” для студентов специальности АСУ и других специальностей, изучающих системы управления базами данных.

Представим следующую целевую функцию для обучающей системы:

Ф(О, Д ,Эф,) = Omax Ú Дmax Ú Эфmax;

Где Фi- целевая функция;

О- оперативность;

Д- достоверность;

Эф- эффективность.

.2 Актуальность автоматизации процесса обучения

Система предназначена для обучения и контроля знаний студентов по данной теме. Система предоставляет теоретическую информацию, необходимую для решения контрольного задания и выполняет автоматическую проверку правильности решения. Схема информационных потоков объекта проектирования представлена на рисунке 3 -Схема информационных потоков.

Как видно из схемы, в автоматизированном обучающем процессе задействовано четыре элемента, в отличие от традиционного подхода к обучению, где взаимодействуют лишь три элемента. В качестве дополнительного звена выступает АОС“Самоучитель по Access 97”, который выполняет практически все функции субъекта обучения при традиционном подходе. Однако преподавателю при автоматизированном подходе вменяются в обязанности новые функции, среди которых основными являются следующие:

-Создание условий для эффективного взаимодействия студента и АОС“Самоучитель по Access 97”;

-Контроль над ходом процесса обучения.

Для установления целесообразности автоматизации процесса обучения рассмотрим преимущества от автоматизации на разных стадиях обучения. Рассмотрим подробнее операции, которые следует автоматизировать, и положительные эффекты, которые будут получены от автоматизации.

Автоматизация контроля знаний студентов позволяет снизить затраты времени преподавателя.

Автоматизация стадии самоконтроля позволяет уменьшить затраты времени студента на изучение дополнительной литературы и улучшить восприятие изучаемого материала за счет его визуального представления, а также демонстрации готового примера решения задачи и указания на ошибку в решении ,если таковая была допущена. Кроме того, автоматизация стадии самоконтроля позволяет снизить затраты времени преподавателя на повторное объяснение материала отсутствующему студенту, что соответственно повысит эффективность учебного процесса.

.3 Требования к аппаратно-программному обеспечению

Программная система предназначена для применения в операционной системе семейства Windows (Windows 95/96/NT/2000) на компьютерах имеющих следующую конфигурацию:

микропроцессор класса Intel Pentium/100;

МБ свободного пространства на жестком диске;

МБ оперативной памяти;

монитор SVGA с разрешением 800х600, 65536 цветов;

мышь;

Возможно изменение конфигурации в сторону увеличения соответствующих параметров.

Требование к защите информации. Так как АОС “Самоучитель по Access 97” не предназначена для хранения и обработки конфедициальной или секретной информации, то использование каких либо средств разграничения доступа и защиты на аппаратном и программном уровне не требуется. Существует лишь необходимость проведения ряда административных мер как-то ограничивающих доступ к ЭВМ лиц, не имеющих на это права, либо не обладающих достаточными навыками самостоятельной работы, с целью предотвращения порчи исполнительного и других модулей системы.

Условие прекращения функционирования системы. Система прекратит функционировать в следующих случаях:

система морально устарела;

поврежден код программы в результате несанкционированного доступа в систему;

поврежден код программы в результате проникновения в систему вирусов;

изменилось методическое обеспечение дисциплины “ Системы управления базами данных ”.

.4 Выходная информация

Выходной информацией в разрабатываемой системе являются следующие документы:

- справочная информация;

возможные режимы работы;

- результаты контроля.

.5 Входная информация

Входной информацией в разрабатываемой системе являются следующие документы:

запрос на получение справочной информации;

          - выбор режима работы;

          - ввод исходных данных для режимов самоконтроля и самообучения

.6 Математическая модель задачи

В рамках АОС “Самоучитель по Access 97” под математической моделью можно понимать систему формальных правил процесса выдачи информации обучаемому и оценки результатов обучения.

Процесс обучения можно рассматривать как задачу стабилизации показателя качества работы обучаемого около заранее заданного номинального значения. Таким показателем является степень усвоения изучаемого материала S, который на практике можно получить по формуле

=M \ N;

Где N-количество контрольных заданий которые были выданы обучаемому после прохождения теоретической части урока;количество правильно выполненных с первой попытки контрольных заданий.

          N= å Ki;

          I

Где Ki=1 в случае, если контрольное задание было выполнено правильно с первой попытки;=0 в противном случае.

Таким образом, показатель степени усвоения изучаемого материала S фактически равен уровню правильно решенных с первого раза контрольных заданий в общем количестве таких заданий.

В настоящее время в системах среднего, средне специального и высшего образования широко применяется пяти-бальная шкала оценки уровня знаний и практических навыков обучаемых.

В рамках разрабатываемой АОС“Самоучитель по Access 97” можно рекомендовать следующую форму для преобразования значения показателя степени усвоения изучаемого материала S в значение B по пяти-бальной шкале:

ì5,SÎ[0,8;1];

ç4,SÎ[0,6;0,8];=í3,SÎ[0,4;0,6];

ê2,SÎ[0,2;0,4];

î1,SÎ[0;0,2];

Этой формулой может пользоваться как преподаватель в процессе контроля и оценки знаний обучаемого, так и сам обучаемый в процессе самообучения.

Поэтому имеет смысл операция преобразования значения показателя степени усвоения изученного материала S в значение по пяти-бальной шкале автоматизировано предоставляя полученное значение в распоряжение пользователя (студента или преподавателя).

.7 Вывод

Проанализировав возможность автоматизации на различных стадиях обучения, можно сделать вывод о том, что применение автоматизированной обучающей системы позволит получить следующие положительные эффекты: