Материал: Разработка программного и информационного обеспечения электронного учебно-методического комплекса по предмету информатика на примере 9 класса

—        разработка практически полезных законченных Windows-приложений.. Основные возможности Visual Basic:

—        Реализация разработчиком максимально гибкого и удобного интерфейса для своего приложения;

—        Создание самых разнообразных многоуровневых и всплывающих меню;

—        Обработка событий мыши и клавиатуры, вывод на экран различных графических изображений; и т.д.

Развитие семейств языков:

Basic - QBasic - Visual Basic.

Pascal - Turbo Pascal - DELPHI.

C - C++ - Visual C++.

Познакомившись с языками программирования C/C++, Basic, Delphi следует сделать вывод, что: по сложности на первом месте стоит язык программирования C/C++, на втором месте стоит Delphi, ну а на третьем, конечно же, Basic.

4.2 Pascal

Какое же место занимает Паскаль среди остальных языков программирования? Он был разработан в 1968-1970 годах швейцарским ученым Никлаусом Виртом и был назван в честь выдающегося французского физика, математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662), который являлся автором первой в мире вычислительной (суммирующей) машины (1641). Паскаль первоначально не имел широкого распространения, хотя и послужил основой для разработки других языков (Модула-2, Ада). Только с появлением в 80-х годах его расширения - языка Турбо Паскаль для IBM он приобрел популярность. Первая версия Турбо Паскаля появилась в 1983 году, а уже в 1984 году её заменила вторая версия, к осени 1986 года появляется третья версия, более удобная в работе (быстрее работают компилятор и редактор, возможен вызов MS DOS из программы). Четвёртая версия (1988 год) представила Турбо Паскаль в новом виде (появление новой среды, компилятор стал встроенным). Осенью этого же года разработана пятая версия, у которой появился встроенный отладчик, а в 1989 году появилась версия 5.5, позволившая перейти к объектно-ориентированному программированию. Шестая версия Turbo Pascal 6.0 обеспечила многооконный и многофайловый режим, использование «мыши», применение объектно-ориентированного программирования, обладала встроенным ассемблером. В 1992 году фирма Borland International выпустила два пакета программирования на языке Паскаль - это Borland Pascal 7.0 и Turbo Pascal 7.0. В настоящее время он объявлен официальным языком программирования для учащихся средних школ и ВУЗов многих стран мира, является одним из популярнейших языков программирования, используемых на олимпиадах по программированию различного уровня.^[14]

Язык первоначально создавался для целей обучения программированию вообще. По словам автора языка «… разработка языка Паскаль базировалась на двух принципиальных концепциях.

Первая состояла в том, чтобы изобрести язык, приспособленный к обучению программированию как систематической дисциплине, базирующейся на некоторых фундаментальных положениях, ясно и естественно отраженных в языке.

Вторая предполагала разработку конкретных представлений этого языка, которые были бы надежны и эффективны на современных ЭВМ.». По мнению Вирта, «язык, на котором студент учится выражать свои идеи, существенно влияет на его способ мышления и изобретательность… беспорядок, сопутствующий существующим языкам, непосредственно влияет на стиль программирования студентов.»

Сейчас с уверенностью можно говорить о том, что Вирт достиг поставленной перед собой цели.

Язык Паскаль является не только наилучшим языком обучения программированию, дает возможность осуществить простую реализацию его на современных ПЭВМ, использовать его как язык системного программирования, но и является базой для создания более мощных языков.

В настоящее время учебные заведения нашей республики в результате реализации Программы информатизации оснащены современной вычислительной техникой, поэтому за основу изложения принят язык Turbo Pascal 7.0, который является наиболее мощной и удачной реализацией рассматриваемого языка (он поставляется как упрощенная разновидность языка Borland Pascal), имеет большую библиотеку модулей, среда программирования позволяет создавать тексты программ, компилировать их, редактировать, использовать модули, отлаживать и выполнять отлаженную программу.

Язык Паскаль является алгоритмическим языком, т.е. правильная программа на этом языке представляет собой формальную запись некоторого алгоритма, конечной последовательности действий, приводящих к решению некоторой задачи.

Не секрет, что лучшим языком для изучения и освоения программирования является Паскаль, а лучшей в мире системой программирования для MS-DOS - Turbo Pascal. Delphi продолжила серию Паскаль-ориентированных средств программирования и, по моему глубокому убеждению, является наиболее удобным инструментом для Windows-программирования.

4.3 Delphi - среда визуального программирования

.3.1 Для кого предназначен Delphi

Изначально Delphi предназначался для программистов-профессионалов, решающих вопросы разработки больших корпоративных информационных систем. Но, как показала практика, данный язык, совершенно неожиданно, стали широко использовать учителя, врачи, преподаватели ВУЗов, бизнесмены, все те, кто используют компьютер с чисто прикладной целью. Оказалось, что при помощи Delphi for Windows можно быстро решить какие-то свои задачи, не привлекая для этого программистов со стороны.

Одним из факторов перехода с одного языка программирования на другой должен быть вопрос - сколько будет стоить переподготовка и обучение, сколько времени специалист затратит на овладение продуктом. Ответ здесь получить весьма просто - любой программист на Паскале способен практически сразу профессионально освоить Delphi. Специалисту, ранее использовавшему другие программные продукты, придется труднее, однако самое первое работающее приложение он сможет написать в течение первого же часа работы на Delphi. И, конечно же, открытая технология Delphi является мощным гарантом того, что инвестиции, сделанные в Delphi, будут сохранены в течение многих лет.^[19]

Язык программирования Pascal изучается в школе в 9 классах, а также является базовым в большинстве университетов нашей области, в том числе и педагогическом университете. Вследствие этого, практически все учителя информатики владеют основами программирования на языке Pascal. Поэтому, именно Delphi, должен стать базовым языком в школах для изучения объектно-ориентированного программирования.

В нашей школе уже в течение 7 лет в качестве изучаемого языка программирования используется язык Pascal. Этот выбор был сделан неслучайно:

§   во-первых, Pascal признан сам лучшим языком для обучения основам программирования;

§   во-вторых, принципы программирования, заложенные в Pascal, находят свое отражение во всех других языках, значит, изучив Pascal, можно легко перейти к любому другому языку программирования;

§   в-третьих, Pascal изучается в большинстве высших учебных заведений нашей области, где обучается большинство наших выпускников.

Естественно, с появлением объектно-ориентированной версии Object Pascal, встал вопрос об изучении основ объектно-ориентированного программирования в школьном курсе. Изучение Delphi в школьном курсе является логическим продолжением непрерывного курса информатики в нашей школе. Овладение основами программирования на Delphi позволит нашим учащимся реализовать свои творческие проекты в соответствии с современными требованиями.

4.3.1 Требования к аппаратным и программным средствам

Основным "недостатком" Delphi являются его требования к аппаратной части. Так современная версия данного языка предъявляет следующие требования:

§   процессор не ниже Pentium;

§   оперативная память 32 Mb;

§   жесткий диск 3Gb.

Ранние версии данного продукта не такие требовательные, но они и не обладают всеми возможностями пятой версии.

Эти требования вполне удовлетворяют компьютерам, которыми оснащены образовательные учреждения в РК.

4.3.2 Delphi. Основные характеристики продукта

Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий:

§   высокопроизводительный компилятор в машинный код;

§   объектно-ориентированная модель компонентов;

§   визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;

§   масштабируемые средства для построения баз данных;

§   создание Internet приложений.

4.3.3 Особенности компилятора

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре "клиент-сервер". Этот компилятор в настоящее время является самым быстрым в мире, его скорость компиляции составляет свыше 120 тысяч строк в минуту на компьютере 486DX33.

В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонентов готовые компоненты, как художник, делающий крупные мазки кистью. Еще до компиляции он видит результаты своей работы - после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде. В этом смысле проектирование в Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем то же самое, сделанное при помощи интерпретатора.

4.3.4 Объектно-ориентированная модель программных компонентов

Основной упор этой модели в Delphi делается на максимальном повторном использовании кода. Это позволяет разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует. В стандартную поставку Delphi входят основные объекты, которые образуют удачно подобранную иерархию из 270 базовых классов. На Delphi можно одинаково хорошо писать как приложения к корпоративным базам данных, так и, к примеру, игровые программы. Традиционно в среде Windows было достаточно сложно реализовывать пользовательский интерфейс. Событийная модель в Windows всегда была сложна для понимания и отладки. Но именно разработка интерфейса в Delphi является самой простой задачей для программиста.

4.3.5 Быстрая разработка работающего приложения из прототипов

Набор готовых компонентов, возможность на их базе создавать собственные компоненты, продуманная работа с графикой, а так же с мультимедийными элементами позволяет быстро и эффективно писать программы различной сложности.реда Delphi включает в себя полный набор визуальных инструментов для скоростной разработки приложений (RAD - rapid application development), поддерживающей разработку пользовательского интерфейса и подключение к корпоративным базам данных. VCL - библиотека визуальных компонент, включает в себя стандартные объекты построения пользовательского интерфейса, объекты управления данными, графические объекты, объекты мультимедиа, диалоги и объекты управления файлами, управление DDE и OLE.

4.3.6 Средства для построения баз данных

Delphi - это мощная среда для разработки приложений по работе с базами данных.

Объекты БД в Delphi основаны на языке SQL и включают в себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения в офлайновом режиме. Разработчик в среде Delphi, проектирующий информационную систему для локальной машины (к примеру, небольшую систему учета медицинских карточек для одного компьютера), может использовать для хранения информации файлы формата .dbf (как в dBase или Clipper) или .db (Paradox). Если же он будет использовать локальный InterBase for Windows 4.0 (это локальный SQL-сервер, входящий в поставку), то его приложение безо всяких изменений будет работать и в составе большой системы с архитектурой клиент-сервер.

4.3.7 Delphi - идеальный продукт для школьного курса информатики

Из всего вышесказанного видно, что изучение данного языка программирования в школьном курсе имеет ряд преимуществ:

§   Delphi - современный язык программирования, отражающий все мировые тенденции в информационных технологий;

§   концепция языка проста и понятна уже начинающему программисту;

§   в основе Delphi лежит язык программирования Pascal, который изучается в большинстве школ;

§   изучении Delphi связано с изучением вспомогательных разделов курса информатики таких, как: операционные системы, создание и редактирование текста, создание и редактирование графических объектов, мультимедиа, базы данных, компьютерные сети и т.д.

4.4 Вывод

В мире уже многие разработчики твердо ориентируются на использование Delphi как на инструмент, позволяющий создавать высокоэффективные клиент-серверные приложения. Диапазон разработанных при помощи Delphi программных продуктов также поражает - от игровых программ до мощнейших банковских систем. Создание интерактивных обучающих программ получило широкое применение, поэтому я для создания «Электронного учебно-методического комплекса по предмету информатика на примере 9 класса» использую Delphi.

5. Проектная часть

5.1 Руководство пользователю

Электронный учебно-методический комплекс по предмету информатика на примере 9 класса предполагается использовать на уроках информатики, а также для самостоятельного изучения материала учениками, начинающим программистам, желает изучить данный язык программирования.

Электронный УМК по информатике для 9-го класса общеобразовательных школ разработан в соответствии с Государственным общеобязательным стандартом среднего общего образования.

ЭУМК позволяет реализовать основную цель и учебно-воспитательные задачи предмета «Информатика», изучать приемы составления алгоритма и его запись, а так же особенности широко распространенного в настоящее время языка программирования Паскаль. Язык Паскаль является структурированным языком, который позволяет наряду с учебными программами решать сложные производственные задачи.

При выполнении интерактивных задач в полной мере реализуется функция управления познавательной деятельностью обучающегося. Представленный ЭУМК по информатике позволяет индивидуализировать процесс обучения, у учащегося имеется возможность при необходимости повторить просмотр анимированного фрагмента, остановить слайд для более детального рассмотрения, самостоятельно проводить наблюдения с последующими выводами и т.д.

Закрепление полученных знаний по информатике, умение применять их на практике отрабатывается с помощью интерактивных заданий и расчетных задач. Контроль за степенью усвоения учебного материала осуществляется с помощью тестов, общая база которых составляет 210 тестовых вопросов. ЭУМК предназначен как для самостоятельной работы учащихся дома, так и для работы в классе.

Интерфейс электронного курса удобен и интуитивно понятен, содержит удобные средства навигации, реализован с помощью WEB. Поэтому обучаемые имеют возможность запускать примеры программ прямо из текста обучающего курса. С помощью JavaScript в главном окне программы созданы гиперссылки в виде flat-кнопок, "оживающие" при наведении на них курсора мыши. При нажатии на кнопку с названием раздела в правой части появляется список подразделов, в виде обычных гиперссылок. При выборе какой-либо из них указанный подраздел открывается в отдельном окне поверх главного окна, что позволяет работать с несколькими подразделами одновременно.

В программном продукте «Электронного учебно-методического комплекса по предмету информатика на примере 9 класса», написанной на Delphi, были реализованы следующие функции и процедуры.

При запуске программы появится окно, в котором отображены основные разделы (в соответствии с рисунком 1). На главной форме программы располагаются все основные элементы управления.

Рисунок 1. Главная форма

Кнопка «Теория» содержит теоретические основы языка Pascal (в соответствии с рисунком 2). В окне формы отображаются выбранные темы в формате HTML-страниц.