Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

Введение

Таблица сокращений и обозначений

Глава 1. Исследовательская часть

1.1 Обзор средств создания обучающих программ и формирование требований к электронному учебнику

1.2 Выбор инструментов реализации

1.3 Этапы разработки программного продукта

Глава 2. Разработка интерактивного обучающего ресурса

2.1 Техническое задание

2.2 Разработка интерфейсной части приложения

2.3 Проектирование и разработка тестов

Заключение



Введение

Внедрение электронно-вычислительных машин, современных средств обработки и передачи информации послужило началом нового процесса, называемым информатизацией общества.

В настоящее время компьютеры являются неотъемлемой частью работы людей, с их помощью систематизируются и автоматизируются данные в рабочих и учебных целях.

Оценка качества создаваемых и используемых в образовательном процессе электронных мультимедийных учебников и пособий на сегодняшний день является очень актуальным, так как единого научно-методического обеспечения и стандартов в данной области не существует, что отрицательно сказывается на качестве программного обеспечения учебного назначения, существующего на современном рынке программного обеспечения.

В соответствии с требованиями к автоматизированным обучающим системам, таким как наличие обучающей части, наличие части для самопроверки, а также в соответствии с особенностями усвоения учебного материала студентами, формируется цель - разработать программное обеспечение электронного интерактивного обучающе-контролирующего комплекса.

Таким образом, существует большое количество преимуществ электронного учебника над печатным, поэтому проблема создания качественного электронного учебника является актуальной в настоящее время проблемой. На сегодняшний день создано достаточно большое количество электронных обучающих пособий, лидерами в этой области являются производители “Физикон”, КиМ, 1С, “Кирилл и Мефодий”, TeachPro. Если говорить о конкретных учебниках, то стоит отметить книгу Платонова Ю.М., Уткина Ю.Г., Иванова М.И.

Для реализации цели необходимо выполнить ряд задач:

1) Разработать требования к программному обеспечению

2) Разработать учебный материал

3) Разработать тестовую информацию

4) Разработать программное приложение

Объектом исследования являются возможности среды программирования Delphi 7 для создания обучающих систем. Предметом исследования являются компоненты среды, с помощью которых будет реализована тестирующая программа.

Вид исследования - прикладной. Уровень данного исследования теоретико-эмпирический. Методы исследования: анализ, дедукция, прогнозирование, синтез, описание, эксперимент.

Отсутствие электронных учебников по «Технологии разработки программных продуктов» и определило актуальность данной дипломной работы.

Дипломная работа состоит из введения, двух глав и заключения.

Первая глава посвящена раскрытию понятия электронного обучающего комплекса, требованиям к электронным учебникам и принципам их построения. Во 2 главе рассматривается процесс разработки электронного обучающего комплекса по теме «Технология разработки программных продуктов». В заключении делаются выводы по выполненной работе.

Предполагается, что разработанный комплекс будет использоваться для обучения и проверки знаний студентов в Брянском филиале МЭСИ в рамках изучения курса «Технология разработки программных продуктов».



Таблица сокращений и обозначений

Сокращения

Аббревиатура	Полное название
CD-ROM	Compact Disc Read-Only Memory -- разновидность компакт-дисков с записанными на них данными, доступными только для чтения
CSS	Cascading Style Sheets -- каскадные таблицы стилей
GUI	Graphical user interface - графический пользовательский интерфейс
HTML	Hypertext Mark-up Language (язык гипертекстовой разметки)
MS Office Word	Microsoft Office Word
VB	Visual Basic
WEB	World Wide Web - всемирная паутина
ДО	Дистанционное обучение
ОС	Операционная система
ПО	Программное обеспечение
ПП	Программный пакет
ЭП	Электронное пособие
ЭУ	Электронный учебник
INI-файл	Initialization file -- это файл конфигурации, который содержит данные настроек для Microsoft Windows, Windows NT и некоторых приложений.
ДСЗ	Денис Сергеевич Зеленков
ООП	Объектно-ориентированное программирование - парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В случае языков с прототипированием вместо классов используются объекты-прототипы
МЭСИ	Московский государственный университет Экономики, Статистики и Информатики
ГГц	Гигагерц - единица измерения частоты периодических процессов
Мб	Мегабайт - единица измерения количества информации

Обозначения

Вид	Значение
Visual Basic	это система программирования для создания приложений, работающих под Microsoft Windows.
Delphi	является средой разработки, используемой прежде всего для поддержки и разработки приложений, предназначенных как для отдельных рабочих станций, так и для серверов.
Adobe Dreamweaver	мощный редактор для создания сайтов.
JavaScript	это язык сценариев, позволяющих сделать Вэб-страницу интерактивной, т.е. "умеющей общаться" с пользователем.
C++	компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения.
Microsoft Office	текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов
ActiveX Data Objects	интерфейс программирования приложений для доступа к данным, разработанный компанией Microsoft (MS Access, MS SQL Server) и основанный на технологии компонентов ActiveX
Pascal	язык программирования общего назначения
QPasteLib	текстовая библиотека
ZIP	популярный формат сжатия данных и архивации файлов
RAR	распространённый проприетарный формат сжатия данных и программа-архиватор
Windows	семейство проприетарных операционных систем корпорации Майкрософт (Microsoft), ориентированных на применение графического интерфейса при управлении
Internet	всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) и множества других систем передачи данных
#include	директива для подключения файла
Precompiled Headers	в языках Си и Си++ способ ускорить компиляцию большой программы.
Microsoft	одна из крупнейших транснациональных компаний по производству программного обеспечения для различного рода вычислительной техники -- персональных компьютеров, игровых приставок, КПК, мобильных телефонов и прочего, разработчик наиболее широко распространённой на данный момент в мире программной платформы -- семейства операционных систем Windows.
SGML	Standard Generalized Markup Language -- стандартный обобщённый язык разметки -- метаязык, на котором можно определять язык разметки для документов. SGML -- наследник разработанного в 1969 году в IBM языка GML (Generalized Markup Language).
Word Pad	текстовый редактор, входящий в состав Microsoft Windows, начиная с Windows 95. Обладает бомльшим набором инструментов, чем Блокнот, но не дотягивает до уровня полноценного текcтового процессора вроде Microsoft Word или OpenOffice.org Writer.
Angel Writer	это бесплатный текстовый редактор, позволяющий создавать впечатляющие документы, содержащие форматированный текст, графику и таблицы.
Cool Editor	продвинутый текстовый редактор. В нём сочетаются черты обычного текстового редактора и редактор HTML страниц.
NoteRepad	ростой текстовый редактор, являющийся частью операционных систем Microsoft Windows, начиная с вышедшей в 1985 году Windows 1.0, и Windows NT.
TextMaker	мощный текстовый редактор для Pocket PC КПК всех видов.
BlowFish	криптографический алгоритм, реализующий блочное симметричное шифрование.
Cast 128	блочный алгоритм симметричного шифрования на основе сети Фейстеля, который используется в целом ряде продуктов криптографической защиты, в частности некоторых версиях PGP и GPG и кроме того одобрен для использования Канадским правительством.
Cast 256	блочный алгоритм симметричного шифрования на основе сети Фейстеля, опубликованный в июне 1998 года в качестве кандидата на участие в конкурсе AES. Алгоритм разработан специалистами канадской компании Entrust Technologies.
7-Zip	свободный файловый архиватор с высокой степенью сжатия данных.
7z	собственный формат архиватора 7-Zip c высокоэффективным алгоритмом сжатия LZMA.
Deflate	это алгоритм сжатия без потерь, который использует комбинацию алгоритма LZ77 и алгоритма Хаффмана.
BZip2	бесплатная свободная утилита командной строки с открытым исходным кодом для сжатия данных.
SFX	self-extracting archive - самораспаковывающийся или самоизвлекающийся архив - файл, компьютерная программа, объединяющая в себе архив и исполняемый код для его распаковки.
PPM-метод	Prediction by Partial Matching -- предсказание по частичному совпадению -- адаптивный статистический алгоритм сжатия данных без потерь, основанный на контекстном моделировании и предсказании. Модель PPM использует контекст -- множество символов в несжатом потоке, предшествующих данному, чтобы предсказывать значение символа на основе статистических данных.
htm	Hypertext Markup Language - Веб-страница, написанная на языке разметки гипертекста (HTML) и содержащая код, который определяет форматирование текста и изображений в браузере.
IBM	International Business Machines - транснациональная корпорация со штаб-квартирой в Армонке, штат Нью-Йорк (США), один из крупнейших в мире производителей и поставщиков аппаратного и программного обеспечения, а также ИТ-сервисов и консалтинговых услуг.
Borland	компания по производству программного обеспечения.
Alpha Controls	Название набора компонентов Delphi.
BoundLabel	Свойство компонента AlphaControls в Delphi.
BitBtn	Название компонента Delphi.
Label	Название компонента Delphi.
Button	Название компонента Delphi.
Edit	Название компонента Delphi.
Memo	Название компонента Delphi.
RadioButton	Название компонента Delphi.
ProgressBar	Название компонента Delphi.
XPManifest	Название компонента Delphi.
WebBrowser	Название компонента Delphi.
Timer	Название компонента Delphi.
Microsoft Internet Explorer	серия браузеров, разрабатываемая корпорацией Microsoft с 1995 года. Входит в комплект операционных систем семейства Windows.
Gauge	Название компонента Delphi.
King	Свойство компонентов Gauge и BitBtn в Delphi.
Panel	Название компонента Delphi.
Smart Install Maker	мощное и удобное средство для создания инсталляторов.
ActiveX	фреймворк для определения программных компонентов пригодных к использованию из языков программирования. Программное обеспечение может собираться из одного или более таких компонентов чтобы использовать функционал этих компонентов.
cab	формат файлов для архивов со сжатием, применяющийся в операционных системах семейства Microsoft Windows.
.NET Framework	программная платформа, выпущенная компанией Microsoft в 2002 году. Основой платформы является исполняющая среда Common Language Runtime (CLR), способная выполнять как обычные программы, так и серверные веб-приложения. NET Framework поддерживает создание программ, написанных на разных языках программирования.



Глава 1. Исследовательская часть

1.1 Обзор средств создания обучающих программ и формирование требований к электронному учебнику

В соответствии с Инструкцией Минобразования, электронное издание представляет собой совокупность текстовой, графической, речевой, музыкальной, видео, фото и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное учебное пособие может быть выполнено на любом электронном носителе или размещено в локальной или глобальной компьютерной сети. В зависимости от содержания, объема и полноты представления учебного материала электронные учебные издания делятся на электронные учебники, электронные учебные пособия, электронные задачники, электронные практикумы.

Определение электронного учебника приводится в Приложении 2 к приказу № 1646 Минобразования России: “Электронный учебник - основное электронное учебное издание, созданное на высоком научном и методическом уровне, полностью соответствующее составляющей дисциплины Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемое дидактическими единицами стандарта и программой”.

Современный электронный учебник - это целостная дидактическая система, основанная на использовании компьютерных технологий и средств Интернет, ставящая целью обеспечить обучение студентов по индивидуальным и оптимальным учебным программам с управлением процессом обучения.

Необходимо четко определить отличительные признаки электронного учебника от печатного.

1) Каждый печатный учебник (на бумажном носителе) рассчитан на определенный исходный уровень подготовки учащихся и предполагает конечный уровень обучения. По многим общеобразовательным предметам имеются учебники обычные (базовые), повышенной сложности, факультативные и др. Электронный учебник по конкретному учебному предмету может содержать материал нескольких уровней сложности. При этом он будет весь размещен на одном лазерном компакт-диске, содержать иллюстрации и анимацию к тексту, многовариантные задания для проверки знаний в интерактивном режиме для каждого уровня.

2) Наглядность в электронном учебнике значительно выше, чем в печатном. Так в учебнике по географии России на бумажном носителе обычно представлено около пятидесяти иллюстраций. В новом мультимедийном учебнике по этому же курсу имеется около восьмиста слайдов. Наглядность обеспечивается также использованием при создании электронных учебников мультимедийных технологий: анимации, звукового сопровождения, гиперссылок, видеосюжетов.

3) Электронный учебник обеспечивает многовариантность, многоуровневость и разнообразие проверочных заданий, тестов. Электронный учебник позволяет все задания и тесты давать в интерактивном и обучающем режиме. При неверном ответе можно давать верный ответ с разъяснениями и комментариями.

4) Многие электронные учебники являются по своей структуре открытыми системами. Их можно дополнять, корректировать, модифицировать в процессе эксплуатации.

Выделим следующие критерии, позволяющие оценить степень прогресса электронных учебников в сравнении с традиционными методами обучения:

- формы представления учебной информации:

- способы навигации и поиска;

- методы контроля знаний;

- организация обратной связи с преподавателем.

- Сформулируем принципы разработки современных электронных учебников:

- представление информации с использованием всего спектра мультимедиа-данных: текста, графики, аудио, видео, анимации;

- развитые возможности поиска и навигации в сочетании с обширной информационно-справочной информацией;

- объективная и всесторонняя система контроля знаний;

- возможности интерактивной связи ученика и преподавателя с использованием сетевых технологий.

К недостаткам электронного учебника можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой. Отличия электронного учебника от традиционных курсов обучения:

1. специфическая система управления процессом обучения, включающая средства нелинейного структурирования и оптимизации учебного материала, средства диагностики и коррекции знаний, разветвленную сеть обратной связи;

2. словесные методы, позволяющие значительно ускорить познавательные процессы;

3. графические средства, обеспечивающие процессу обучения высокий уровень наглядности;

4. средства мультимедиа, позволяющие организовать лабораторный практикум.

Электронный учебник позволяет решать следующие основные задачи:

- получать сведения об учебной программе и тематическом плане учебной дисциплины, последовательности занятий и логике изучения тем;

- индивидуально просматривать, изучать или повторять учебный, методический и информационно-справочный материал;

- наглядно представлять на дисплее компьютера дидактический материл и наглядные пособия (схемы, рисунки, таблицы, графики, текст);

- осуществлять самоконтроль (с автоматизированным выставлением оценок) усвоения содержания учебных тем;

- получать информацию о рекомендованной учебной, научной и методической литературе;

- распечатывать образцы планов проведения и методические разработки по всем темам и видам занятий;

- размножать раздаточные материалы (планы, таблицы, задания) необходимые для проведения занятий со слушателями;

- получать методические рекомендации по проведению тех или иных форм учебных занятий (частные методики);

- узнавать сведения о некоторых технологиях, применяемых в информационной деятельности и другие сведения.

Достоинства и недостатки электронного учебника

При работе с ЭУ, у пользователей и разработчиков могут возникнуть следующие трудности:

- Организация работы по локальной сети с учебником, возможность размещения его в сети Интернет.

- Защита системно-обучающей функции, чтобы случайные ошибки пользователей не меняли содержание учебника.

- Необходимость ужесточить требования к психолого-педагогическим аспектам, обратить внимание на коммуникативные режимы.

Главным недостатком электронным учебников является - трудность чтения больших текстов с экрана компьютера, в результате чего ухудшается восприятие информации. Для решения данной проблемы во многих учебниках реализованы два режима обучения: текстовый и звуковой. Текстовый режим можно назвать усовершенствованным аналогом книги, а звуковой - аналогом хорошо проиллюстрированной лекции или учебного видеофильма. Оба режима являются различными способами представления одного и того же материала.

Выделяют еще целый ряд недостатков, при работе с электронными ресурсами:

- необходимость владения определенной информационной культурой как студентами, так и преподавателями;

- при использовании сетевых образовательных технологий необходимо наличие локальной сети или доступа в сеть Интернет;

- наличие компьютерной техники или возможность доступа к современному персональному компьютеру.

Несмотря на такое обилие недостатков, электронный учебник имеет большое количество преимуществ.

Достоинства электронного учебника:

- повышается производительность труда преподавателя;

- работа с электронными учебниками активизирует самостоятельное мышление студентов;

- индивидуальный темп обучения. Под этим подразумевается не только «индивидуализация» по времени, так как обучение при классно-урочной системе подчинено жестким временным рамкам, но и учет типа памяти, темперамента и мышления учащегося;

- существенное повышение эффективности обучения за счет использования информационных технологий;

- приобщение к использованию современных информационных технологий как обучающихся, так и преподавателей;

- использование мультимедийных возможностей, позволяющее сделать содержание более наглядным, понятным;

- возможность внедрить в учебный материал динамические рисунки, использование которых позволяет студенту экспериментировать, рассматривать изучаемое явление с разных сторон;

- возможность быстро и эффективно тестировать или как-нибудь иначе проверять знания студентов;

- возможность организовывать самостоятельную работу студентов, посредством подсказок, справки и многого другого;

- использование гипертекстовых ссылок, позволяющих мгновенно отыскать нужное понятие, в считанные доли секунды «перелистать» многие страницы изучаемого текста.

Электронный учебник аккумулирует в себе основные дидактические, методические, научные и информационно-справочные материалы, необходимые преподавателю для подготовки и проведения занятий, а так же слушателям для самостоятельного изучения учебных тем или подготовки к занятиям, получения дополнительных информационно-справочных сведений по учебной дисциплине. Кроме того предоставляет возможность студентам качественно решать задачи самоконтроля усвоения материалов по учебной дисциплине, то есть пройти тестирование для диагностики уровня усвоения знаний, умений по всем разделам учебной дисциплины.

Выделяются два вида тестов: скорости и мощности. По тестам скорости у испытуемого обычно не хватает времени ответить на все вопросы по тестам мощности у каждого такая возможность есть.

Современное состояние системы образования характеризуется достаточно высокой насыщенностью в учебных заведениях средств вычислительной техники, что заставляет задуматься над эффективностью ее применения в учебном процессе. Создается большое количество автоматизированных обучающих систем и средств их создания. По виду представления учебного материала их можно разделить на три основных вида: в виде простого, мультимедийного или гипертекстового документов.

Представление материала в виде обычных документов подразумевает наличие некоторого текстового материала, разбитого на темы и страницы, содержащего некоторые рисунки. Ознакомление обучаемого с данным текстом идет в определенной последовательности, которую пользователь не может изменить. В лучшем случае такая система предлагает вернуться на шаг назад или начать обучение с самого начала. Системы с подобной организацией данных обычно не предполагают тестовых программ, а если таковые имеются, то все на что они способны, это вернуть обучаемого к предыдущей пройденной теме или выставить ему оценку за прочитанный материал. Именно прочитанный, а не изученный.

Как видно из вышеизложенного, системы подобного типа мало подходят для реализации сколько-нибудь серьезных задач обучения.

Мультимедийные обучающие системы позволяют гармонично объединить лекцию с демонстрацией учебного материала, практикум в виде компьютерного имитатора, тестирующую систему и все дополнительные материалы в едином интерактивном компьютерном учебнике. Мультимедийный учебник не просто разгружает преподавателя от каждодневных рутинных функций, но значительно повышает интерес обучаемых к предмету, ускоряет обучение и обеспечивает лучшее усвоение знаний. Однако мультимедийные системы обучения требуют соответствующей аппаратной поддержки, занимают большие объемы памяти, что несколько ограничивает область их применения.

Анализ использования компьютерных учебных курсов и тренажерных систем показал, что наиболее полной и результативной формой обучения являются комплексные обучающие системы - учебно-справочная плюс тренажерная.

Работа обучающей системы организована на основе мультимедийных технологий. Данные технологии обеспечивают:

- заданную полноту представления материала;

- свободный выбор направления изучения за счет гибкого гипертекста;

- представление текстового и иллюстративного материала;

- представление видеофильмов, поясняющих устройство сложных технологических объектов и их работу;

- анимационное представление иллюстративного материала, обеспечивающее возможность интерактивного взаимодействия обучаемого с изучаемым курсом;

- звуковое сопровождение изучаемого материала;

- тестирование знаний в режимах самообучения и экзамена.

Третьей разновидностью обучающих систем являются гипертекстовые системы обучения.

Гипертекст как подход к управлению информацией отличается от других подходов тем, что основной вид деятельности пользователя при работе с ним состоит в ознакомлении с определенным предметом посредством просмотра ряда информационных фрагментов, связанных между собой по смыслу. Обучение осуществляется в определенной последовательности, обусловленной целями пользователя. Возможность изменения последовательности изучения контента, в отличие от линейного текста, осуществляется за счет разбиения информации на фрагменты и установлении между ними связей, позволяющих пользователю переходить от изучаемой в настоящий момент темы к одной из нескольких связанных с ней тем. Очевидно, что большей гибкостью в смысле удовлетворения различных целей пользователей обладает гипертекст с большим количеством связей между темами.

Рассмотрим некоторые средства создания гипертекстовых систем. Один из подходов состоит в создании структуры данных на основе справочной системы Windows. Этот подход имеет несколько очевидных плюсов, главный из которых - уже реализованная навигационная система, включающая в себя систему поиска по ключевым словам, автоматическое создание глоссария, возможность вывода документов на печать. Файлы справочной системы могут содержать форматированный текст, графику, и анимацию. Однако, создание таких файлов требует специального программного обеспечения, с помощью которого производится процесс компиляции. Файлы справки не могут содержать программных элементов, так как справочная система не содержит какого-либо внутреннего языка для их создания. Взамен этого, существует средство, с помощью которого можно запускать исполняемые файлы, находящиеся на жестком диске локального компьютера.

Главным минусом использования данной технологии является невозможность модификации созданного ресурса, невозможность изменения интерфейса. Окно просмотра учебника является встроенным в операционную систему, поэтому внести изменения в навигационный механизм невозможно.

Система разработки Пакет ГиперМетод - инструмент для создания электронных каталогов, учебников и рекламных изданий на CD-дисках, систем помощи и публикаций в Internet, а также других мультимедиа приложений и электронных изданий. Позволяет создавать красивые и сложные мультимедиа приложения, отвечающие самым современным стандартам, объединяя в одно целое звук, видео, рисунки, анимацию, текст и гипертекст.

С помощью данного пакета разработаны профессиональные мультимедиа продукты: образовательная энциклопедия "Русский музей. Живопись", справочник "Российский софт", диск "Ваша собака", мультимедиа учебник "Социальная компетентность", а также множество других электронных изданий, каталогов продукции, информационных систем. Стандартный вариант пакета содержит всего два модуля - Монтажный Стол, предназначенный для дизайна и просмотра приложения и программу просмотра, представляющую собой монтажный стол без элементов редактирования. Профессиональный вариант пакета дополнен следующими модулями:

- ассистент по связям - создает гипертекстовые связи автоматически по заданным разработчиком правилам;

- ассистент по текстам - автоматически генерирует гипертексты из больших текстов;

- ассистент по структуре - помогает проверять структуру разрабатываемого приложения;

- ассистент по установке - автоматически создает дистрибутив мультимедиа CD ROM приложения.

Как видно из вышеизложенного, данный пакет более ориентирован на разработку мультимедиа-приложений, и не является специализированным средство для создания обучающих систем.

1.2 Выбор инструментов реализации

Для создания простого электронного учебника на основе линейного текста нет необходимости прибегать к сложным языкам программирования. Для создания такого учебника, который содержать материал обычного печатного учебника, переведенный в электронный вид с наличием некоторых ссылок достаточно простого HTML-языка. Для создания полноценного электронного интерактивного учебника с обучающей, экзаменационной частью, с базой результатов тестирования обучающихся следует использовать нечто более удобное, чем язык разметки гипертекста. Наиболее удобным инструментом для написания самого программного обеспечения электронного учебника является визуальный язык программирования. В настоящее время существует достаточно большое количество языков высокого уровня таких, как C++, Visual Basic 6.0, Delphi 7.0, C#.

Язык С++ в настоящее время считается одним из господствующих языков, используемых для разработки коммерческих программных продуктов. С# - это язык, разработанный Мiсгоsоft для сетевой платформы. По существу С# является разновидностью С++, и несмотря на ряд принципиальных отличий, языки С# и С++ совпадают примерно на 90%.

С++ является языком программирования общего назначения. Естественная для него область применения - системное программирование, понимаемое в широком смысле этого слова.

Достоинства языка C++:

- масштабируемость. На языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем;

- возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами. Что, при неосторожном использовании, может легко превратиться в недостаток;

- C++ имеет мощный препроцессор, унаследованный от C;

- возможность создания обобщенных алгоритмов для разных типов данных, их специализация, и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.

Недостатки языка C++:

- подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьезно замедляет компиляцию, при подключении большого количества модулей. Для устранения этого недостатка, многие компиляторы реализуют механизм прекомпиляции заголовочных файлов Precompiled Headers;

- недостаток информации о типах данных во время компиляции;

- язык C++ является сложным для изучения.

Visual Basic уже давно стал одним из наиболее популярных инструментов для разработчиков программного обеспечения.

Достоинства языка VB 6.0:

- Visual Basic выгодно отличается от других языков программирования своей простотой и наглядностью;

- Visual Basic динамично развивающийся язык;

- Visual Basic встроен в программы семейства Microsoft Office. С его помощью можно управлять этими программами из других программ.

Недостатки языка VB 6.0:

- значительное число ошибок в новой технологии работы с базами данных ActiveX Data Objects;

- неудовлетворительный объем и качество (ошибки, неудачная система ссылок и пр.) встроенной справочной системы;

- слишком быстро растущие требования к аппаратным средствам и отсутствие прогресса в производительности;

- минимальные улучшения в самом языке и явно недостаточный прогресс в объектно-ориентированном программировании;

Рассмотрим еще один язык высокого уровня, который впоследствии будет выбран языком разработки данного обучающего комплекса. Речь идет о языке Delphi.

Как известно Delphi это потомок Pascal, а именно в основе Delphi лежит объектно - ориентированное программирование на языке Pascal. Что касается функциональности и возможностей, здесь Delphi вполне может поспорить с C++ Builder и уж тем более с Visual Basic, к тому же сам язык, более информативен и удобен для понимания и чтения.

Так же к достоинствам Delphi 7.0 относятся:

-быстрота разработки приложения;

-высокая производительность разработанного приложения;

-низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера;

-наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi;

-удачная проработка иерархии объектов.

Эти и другие достоинства Delphi решают выбор языка программирования в пользу Delphi. Программный продукт будет разработан с использованием средств Delphi 7.0.

В электронном обучающем комплексе теоретическая часть материала оформлена посредством отдельных .htm файлов созданных с использованием гипертекстовой разметки HTML. HTML -- стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине. Большинство веб-страниц создаются при помощи языка HTML. Язык HTML интерпретируется браузерами и отображается в виде документа, в удобной для человека форме. Язык HTML был разработан британским учёным Тимом Бернерсом-Ли приблизительно в 1989--1991 годах в стенах Европейского совета по ядерным исследованиям в Женеве. HTML создавался как язык для обмена научной и технической документацией, пригодный для использования людьми, не являющимися специалистами в области вёрстки. HTML успешно справлялся с проблемой сложности SGML путём определения небольшого набора структурных и семантических элементов -- дескрипторов. Дескрипторы также часто называют «тегами». С помощью HTML можно легко создать относительно простой, но красиво оформленный документ. Помимо упрощения структуры документа, в HTML внесена поддержка гипертекста. Мультимедийные возможности были добавлены позже. Любой документ на языке HTML представляет собой набор элементов, причём начало и конец каждого элемента обозначается специальными пометками -- тегами. Элементы могут быть пустыми, то есть не содержащими никакого текста и других данных. В этом случае обычно не указывается закрывающий тег. Кроме того, элементы могут иметь атрибуты, определяющие какие-либо их свойства. Атрибуты указываются в открывающем теге.

При создании электронного учебника неоднократно приходится прибегать к помощи текстового редактора, в процессе разработки и формировании контента.

Существует большое количество текстовых редакторов: MS Office Word, Word Pad, Angel Writer, Cool Editor 4.1, NoteRepad 1.93, TextMaker 7.0 и другие.

MS Word - это мощный текстовый редактор, чаще всего используемый для создания писем, деловой документации и отчетов. Зная все возможности программы, можно включать в перечень документов, создаваемых с помощью MS Word автоматически генерируемые письма, бланки и анкеты, обзоры, презентации, брошюры и многое другое.

Word Pad текстовый редактор, позволяющий создавать и редактировать достаточно длинные тексты. В нем предусмотрена возможность работы уже с существующими файлами, так и возможность создания новых текстов. Word Pad в состоянии открывать текстовые файлы различных форматов, а так же сохранять документы в этих форматах. Для каждого из доступных форматов файлов можно задать свой собственный режим переноса текста и указать управляющие элементы, которые должны присутствовать на экране. Редактор Word Pad не допускает параллельную работу с несколькими файлами: одновременно можно открыть только один файл. Содержимое открытого файла выводится в окне редактора. При этом в заголовке окна редактора будет показано имя открытого файла, имена четырех открытых последними файлов выводятся в конце меню. Быстро загружаемый и быстро работающий текстовый редактор, обладающий приятным и интуитивно понятным интерфейсом. Для облегчения и ускорения работы все команды продублированы "горячими" клавишами. Обладает широкими возможностями по редактированию текста в различных форматах.

Cool Editor 4 - мощнейший текстовый редактор для операционных систем симейства Windows. Поддерживается шифрация/дешифрация по алгоритмам BlowFish, Cast128, Cast256, Cool Editor, ElectroEdit и другим алгоритмам. Присутствует возможность автоопределения кодировки, пакетного перекодирования, транслит, детранслит, подсветки синтаксиса. Программа поддерживает уникальную библиотеку QPasteLib 2.0, возможность проверки орфографии.

TextMaker - текстовый редактор поддерживает форматирование текста, выравнивание, печать, поиск слов, сохранение и открытие файлов, проверку орфографии. В 7-ой версии программы присутствует возможность формирования документов различных типов, вставлять дату и время, появилось окно "Опции", обеспечена возможность задавать параметры по умолчанию. Изменен интерфейс программы, а именно добавлена панель с плоскими кнопками.

Основные функции всех этих текстовых редакторов схожи, но несомненно, наибольшее распространение получил текстовый редактор Microsoft Office Word, он и был выбран редактором для формирования контента электронного учебника.

Разработка данного обучающего комплекса невозможна без программы-архиватора. В данном проекте программа-архиватор необходима для шифрования тестовых вопросов.

Cуществует более десятка программ-архиваторов, которые могут создавать архивы в формате ZIP. В свою очередь данные в формате ZIP могут быть сжаты различными методами: Deflate, Deflate64, BZip2. Метод Deflate имеет несколько реализаций с разной скоростью и степенью сжатия. С помощью этого метода архиватор 7-zip позволяет создавать архивы в формате ZIP и 7Z.

Обычно архиваторы создают архивы с использованием своих оригинальных методов. Например, архиватор RAR позволяет создавать архивы RAR. В формате архива и методах сжатия заключаются основные преимущества того или иного архиватора. В простейшем случае архиватор позволяет только упаковать или распаковать один файл. Кроме собственно сжатия данных, современные архиваторы обеспечивают некоторые дополнительные функции. Можно выделить несколько основных:

- сжатие файлов и целых директорий;

- создание самораспаковывающихся (SFX) архивов. То есть для распаковки архива программа-архиватор не требуется;

- изменение содержимого архива;

- шифрование содержимого архива;

- информация для восстановления архива при частичном повреждении и возможность восстановления поврежденных архивов;

- разбивка архива на несколько частей или томов;

- консольная версия программы для работы из командной строки;

- графическая (GUI) версия программы.

Стоит отметить, что, несмотря на формальное наличие, реализация каждой дополнительной функции может быть выполнена на совершенно разном уровне. Кроме различий в функциональности, можно разделить архиваторы на две группы: асимметричные и симметричные. Асимметричные архиваторы требуют для операции распаковки значительно меньше времени и оперативной памяти, чем для операции упаковки. Это позволяет быстро получать содержимое архива на маломощных компьютерах. Симметричные архиваторы требуют для операций упаковки и распаковки одинаковое время и объем оперативной памяти. Известный архиватор RAR в качестве основного использует асимметричный словарный метод сжатия, а для текстов может использовать симметричный PPM-метод. Таким образом, распаковка архивов RAR, сжатых с максимальной степенью сжатия, может быть невозможна на компьютерах с ограниченным объемом оперативной памяти. Все или почти все передовые архиваторы с высокой степенью сжатия являются симметричными.

Для реализации целей проекта предпочтение было отдано архиватору WinRar.

В программном продукте предусмотрен инсталлятор. Инсталлятор - это программное обеспечение, предназначенное для создания пакета данных, который в дальнейшем распаковывается на компьютер пакетным менеджером операционной системы. Установка программного обеспечения, инсталляция -- процесс установки программного обеспечения на компьютер конечного пользователя. В качестве программы для создания установочного пакета была выбрана Smart Install Maker 5.04.

Smart Install Maker - это мощное и удобное средство для создания инсталляторов. Программа обладает удобным и интуитивно понятным интерфейсом, а также полным набором необходимых функций для создания профессиональных инсталляторов с минимальным размером, высокой степенью сжатия файлов и приятным интерфейсом. Помимо стандартного минимума, Smart Install Maker позволяет редактировать системный реестр и INI-файлы, создавать программные ярлыки, запускать ассоциируемые и исполняемые файлы, регистрировать новые шрифты и ActiveX компоненты, отображать тексты информации и лицензионного соглашения. Также, с помощью этой утилиты, вы сможете создать мультиязыковые инсталляторы с поддержкой более 20-ти популярных языков мира. Инсталляторы, созданные в среде Smart Install Maker имеют небольшой размер и поддерживают превосходный формат сжатия Cab. Все это позволяет создавать действительно компактные дистрибутивы, которые не создадут проблем при их распространении по интернету.

Особенности Smart Install Maker:

- Современный стиль оформления.

- Полностью настраиваемый интерфейс инсталлятора.

- Небольшой размер установочного модуля.

- Поддержка алгоритма сжатия Cab.

- Поддержка мультиязычных инсталляторов.

- Интуитивно понятный интерфейс пользователя.

- Проверка версии установленного .NET Framework.

- Возможность использования переменных директорий.

- Возможность разбивки инсталлятора на установочные диски.

1.3 Этапы разработки программного продукта

обучающий электронный интерактивный интерфейсный

Любой программный продукт должен создаваться согласно Государственным стандартам и ГОСТам. Данный программный комплекс выполнен, соблюдая Государственный стандарт 12207-99 «Информационная технология». Выражение "написать программу" отражает только один из этапов создания компьютерной программы, когда разработчик программы действительно пишет команды на бумаге или при помощи текстового редактора.

Программирование -- это процесс разработки программы, который может быть представлен последовательностью следующих шагов:

1. Спецификация, определение требований к программе -- один из важнейших этапов, на котором подробно описывается исходная информация, формулируются требования к результату, поведение программы в особых случаях (например, при вводе неверных данных), разрабатываются диалоговые окна, обеспечивающие взаимодействие пользователя и программы.

2. Разработка алгоритма. На данном этапе необходимо определить последовательность действий, которые необходимо выполнить для получения результата. Если задача может быть решена несколькими способами и, следовательно, возможны различные варианты алгоритма решения, то программист, используя некоторый критерий, например, скорость решения алгоритма, выбирает наиболее подходящее решение. Результатом этапа разработки алгоритма является подробное словесное описание алгоритма или его блок-схема.

3. Кодирование. После того как определены требования к программе и составлен алгоритм решения, алгоритм записывается на выбранном языке программирования. В результате получается исходная программа. Любая программа содержит интерфейс.

Интерфейс - семантическая и синтаксическая конструкция в коде программы, используемая для специфицирования услуг, предоставляемых классом или компонентом. Интерфейс определяет границу взаимодействия между классами или компонентами, специфицируя определенную абстракцию, которую осуществляет реализующая сторона. В отличие от многих других видов интерфейсов, интерфейс в ООП является строго формализованным элементом объектно-ориентированного языка и, в качестве семантической конструкции, широко используется кодом программы.

Использование интерфейсов возможно двумя способами:

- класс может реализовывать интерфейс. Реализация интерфейса заключается в том, что в описании класса данный интерфейс указывается как реализуемый, а в коде класса обязательно определяются все методы, которые описаны в интерфейсе, в полном соответствии с сигнатурами из описания этого интерфейса. То есть, если класс реализует интерфейс, для любого экземпляра этого класса существуют и могут быть вызваны все описанные в интерфейсе методы. Один класс может реализовать несколько интерфейсов одновременно;

- возможно объявление переменных и параметров методов как имеющих тип-интерфейс. В такую переменную или параметр может быть записан экземпляр любого класса, реализующего интерфейс. Если интерфейс объявлен как тип возвращаемого значения функции, это означает, что функция возвращает объект класса, реализующего данный интерфейс.

В объектно-ориентированных языках программирования интерфейсы могут наследоваться друг от друга. В этом случае интерфейс-потомок включает все методы интерфейса-предка и, возможно, добавляет к ним свои собственные.

В результате будет создан программный комплекс с элементами интерактивности.

Интерактивность -- это способность информационно-коммуникационной системы, активно и разнообразно реагировать на действия пользователя. Говорят, что система «умная», то есть как бы обладает каким-то интеллектом.

В ходе работы с интерфейсной частью пользователю встретится ряд терминов.

Дерево -- одна из наиболее широко распространённых структур данных в информатике, эмулирующая древовидную структуру в виде набора связанных узлов. Является связанным графом, не содержащим циклы. Большинство источников также добавляют условие на то, что рёбра графа не должны быть ориентированными. В дополнение к этим трём ограничениям, в некоторых источниках указываются, что рёбра графа не должны быть взвешенными.

Информационная навигация -- процесс вождения пользователя по логически связанным данным.

Веб-обозреватель, браузер (от англ. Web browser; вариант броузер -- устаревшая форма) -- программное обеспечение для просмотра веб-сайтов, то есть для запроса веб-страниц, их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой.

Поиск -- в широком смысле -- стремление добиться чего-либо, найти что-либо, действия ищущего, направленные на получение нового или утерянного: новой информации (поиск информации), данных, сведений, знаний, разведку, открытие новых закономерностей.

Поиском также называют один из способов обучения, обеспечивающих возможность получения знаний о природе, человеке, обществе и о языке как средстве общения, подразумевает получение знаний через самостоятельные мыслительные действия для решения возникающих задач.

Поисковая система -- программно-аппаратный комплекс, предоставляющий возможность поиска информации. Под поисковой системой обычно подразумевается сайт(программа), на котором размещён интерфейс системы. Программной частью поисковой системы является поисковая машина (поисковый движок) -- комплекс программ, обеспечивающий функциональность поисковой системы и обычно являющийся коммерческой тайной компании-разработчика поисковой системы.

4. Отладка -- это процесс поиска и устранения ошибок. Ошибки в программе разделяют на две группы: синтаксические (ошибки в тексте) и алгоритмические. Синтаксические ошибки -- наиболее легко устраняемые. Алгоритмические ошибки обнаружить труднее. Этап отладки можно считать законченным, если программа правильно работает на одном-двух наборах входных данных.

5. Тестирование - это целенаправленное, одинаковое для всех испытуемых обследование, проводимое в строго контролируемых условиях, позволяющее объективно измерять изучаемые характеристики педагогического процесса. От других способов обследования тестирование отличается точностью, простотой, доступностью, возможностью автоматизации.

Этап тестирования особенно важен. На данном этапе следует проверить поведение программы на как можно большем количестве входных наборов данных, в том числе и на заведомо неверных.

При разработке данного программного продукта на этапе тестирования был использован метод «белого ящика». При тестировании белого ящика, разработчик теста имеет доступ к исходному коду программ и может писать код, который связан с библиотеками тестируемого ПО. Это типично для юнит-тестирования, при котором тестируются только отдельные части системы. Оно обеспечивает то, что компоненты конструкции -- работоспособны и устойчивы, до определённой степени. При тестировании белого ящика используются метрики покрытия кода.



Глава 2. Разработка интерактивного обучающего ресурса

2.1 Техническое задание

Наименование программы - "Программа, предназначенная для обучения и проверки знаний студентов".

Программа предназначена к применению в Брянском филиале «МЭСИ».

Наименование темы разработки - «Разработка интерактивного обучающе-контролирующего программного комплекса по курсу "Технология разработки программных продуктов"».

Условное обозначение темы разработки (шифр темы) - «ДСЗ-93»

Назначение разработки:

Функциональным назначением программы является предоставление пользователю возможности чтения электронного учебника и контроля знаний, посредством прохождения электронного тестирования.

Требования к программе или программному изделию:

Требования к составу выполняемых функций:

Программа должна обеспечивать возможность выполнения перечисленных ниже функций:

- вывод тестовых уроков из .htm файлов и демонстрации содержимого пользователю;

- вывод вопросов и принятия ответов с последующим выводом результата;

- защиту от некорректно введенных данных.

Количество полей основной информации: "Основная форма" - отображение списка разделов с возможностью их просмотра, "Загрузка" - загрузка программы, "Чтение" - чтение выбранного раздела учебника, "Проверка знаний" - отображение вопросов и предложенных ответов.

Требования к организации входных данных:

Входные данные программы должны быть организованы корректно.

Требования к обеспечению надежного (устойчивого) функционирования программы:

Надежное функционирование программы должно быть обеспечено выполнением следующих действий:

- Предусмотреть защиту от ввода некорректных данных.

- Протестировать и отладить программу.

Условия эксплуатации:

Требования к составу и параметрам технических средств:

В состав технических средств должен входить IBM-совместимый персональный компьютер (ПЭВМ), включающий в себя:

- Процессор с тактовой частотой 800 ГГц и выше;

- Оперативную память объемом 256 Мб и выше;

- Клавиатуру, мышь.

Требования к информационной и программной совместимости:

Требования к исходным кодам и языкам программирования

Исходные коды программы должны быть реализованы на языке Delphi. В качестве интегрированной среды разработки программы должна быть использована среда Borland Delphi 7.

Требования к программным средствам, используемым программой:

Системные программные средства, которые будут использоваться программой, должны быть представлены лицензионной локализованной версией операционной системы.

Требования к упаковке отсутствуют.

Специальные требования:

Должно быть обеспечено взаимодействие с пользователем (оператором) посредством графического пользовательского интерфейса, разработанного согласно рекомендациям компании-производителя операционной системы.

Предварительный состав программной документации:

Состав программной документации должен включать в себя:

- Техническое задание.

Стадии разработки:

Разработка должна быть проведена в три стадии:

- техническое задание;

- технический (и рабочий) проекты;

- внедрение.

Этапы разработки

На стадии «Техническое задание» должен быть выполнен этап разработки, согласования и утверждения настоящего технического задания.

На стадии «Технический (и рабочий) проект» должны быть выполнены перечисленные ниже этапы работ:

- разработка программы;

- разработка программной документации;

- испытания программы.

На стадии «Внедрение» должен быть выполнен этап разработки «Подготовка и передача программы».

Содержание работ по этапам:

- Постановка задачи;

- Определение и уточнение требований к техническим средствам;

- Определение требований к программе;

- Выбор языков программирования;

- Согласование и утверждение технического задания.

2.2 Разработка интерфейсной части приложения

Для создания программного продукта было использовано множество визуальных и не визуальных компонентов среды Delphi. Рассмотрим данные компоненты. Важную роль в работе приложения играет пользовательский интерфейс. Создаваемый интерфейс должен быть простым, функциональным и удобным для пользователя. Для создания пользовательского интерфейса использовалось две формы, на которых располагаются следующие компоненты: Одной из целей было создать простой, понятный каждому пользователю и красивый интерфейс. Помог с этой задачей пакет компонентов для Delphi под названием AlphaControls. AlphaControls - это набор стандартных и некоторых уникальных компонентов, поддерживающих скины, а также имеющих некоторые дополнительные возможности. Все элементы скина могут иметь свои собственные свойства для рисования продвинутого градиента, реалистичных рамок, полу-прозрачности и размытых теней. Графические функции производят все расчеты и рисования в real-time, что позволяет гибко приспосабливаться к используемым цветовым схемам системы. Добавлено свойство BoundLabel для элементов редактирования. Обрабатываются различные события мыши, что дает некоторые дополнительные возможности компонентам. Менеджер подсказок управляет подсказками в приложении и придает им красивый вид с множеством настроек, которые можно изменять с помощью специального дизайнера. Аналоги стандартных компонентов обеспечивают все функциональные возможности и добавляют множество новых решений для улучшения работы программ и качества их внешнего вида.