Разработка автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике

Анализ подходов к системе дистанционного образования. Разработка принципов и структуры программы для внеклассной работы школьников по информатике. Проектирование системы с использованием CASE-средств. Построение автоматизированной модели данных.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 27.10.2017
Размер файла 2,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

-углубленно осваивать изучаемый материал, непрерывно повышая свой рейтинг.

Преподавателям рейтинговая система позволяет:

-рационально планировать учебный процесс по данной дисциплине и стимулировать работу учащихся;

-иметь объективную картину усвоения изучаемого материала;

-своевременно вносить коррективы в организацию учебного процесса по результатам текущего контроля;

-точно и объективно определять итоговую оценку по дисциплине с учетом текущей успеваемости.

2.4 Информационно-аналитическая поддержка внеклассной работы школьников по информатике

В настоящее время существует множество понятий «система» и «подсистема». В последнее время принято выделять еще и педагогические подсистемы.

Автоматизированную систему для внеклассной работы школьников по информатике как раз можно отнести к педагогической подсистеме. Разработанная система дополняет общепринятую систему образования как регионального уровня, так и общероссийского. При внедрении данной автоматизированной системы в образовательный процесс будет возможно более глубокое изучение материала по предмету «Информатика». Стоит учесть, что возможности данной системы не ограничиваются только одним предметом. При необходимости имеется возможность добавить и другие изучаемые в Российских школах предметы. Например, в некоторых школах с углубленным изучением математики будет уместна автоматизированная система для внеклассной работы школьников по предмету «Математика».

В школах, где более углубленно изучаются иностранные языки, как нельзя к месту будет автоматизированная система для внеклассной работы школьников по «Английскому языку».

В рамках дополнительного образования будет уместна автоматизированная система для внеклассной работы. К примеру, для дальнейшего развития будущему абитуриенту необходимо более глубоко изучить предмет «информатика», но в школах особо подробно данных предмет не изучается. В таких случаях и понадобится автоматизированная система, в которой школьник получает необходимые знания для дальнейшего развития самого себя.

Данная схема внедрения работает следующим образом: обучающемуся важно изучить дополнительные главы по информатике, ему необходимо принять участие в решении и изучении дополнительной практической и теоретической частей автоматизированной системы. Там он записывается на курс, изучает теоретическую часть и проходит практикум. В дальнейшем за подобные шаги он получает баллы, которые формируют рейтинг-лист, в котором данный учащийся занимает определенную таблицу. После изучения всего курса или отдельной темы, сообщение о прохождении обучения отправляется преподавателю ученика. Он в свою очередь, просматривая рейтинговую таблицу, может внести изменения в оценку, которая выставлена в журнал в ходе учебного процесса в образовательном учреждении.

Применение вышеописанной схемы без автоматизации имеет ряд недостатков. Так, отчеты о проделанной внеклассной работе в письменном виде могут потеряться или не дойти до преподавателя. То же самое касается и электронной отправки отчет о проделанной работе в домашних условиях.

В дальнейшем у преподавателя появятся трудности при хранении данных отчетов в письменной виде, так как они занимают определенное место. Аналогично и с электронной версией, их, скорее всего, придется хранить на персональном компьютере, что приведет к потере всех данных при физическом сбое жесткого диска или операционной системы.

Одним из наиболее востребованных способов систематизации данных процессов является разработка автоматизированной системы, в которой настроена возможность хранения данных, их рассылка и загрузка резервной копии.

Исходя из вышеизложенного, можно определить основные цели разработанной автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике:

-разработать единую базу данных хранения данных, к которой можно получить доступ из любого уголка мира;

-обеспечить беспрепятственный доступ к автоматизированной системе пользователям с любого уголка мира посредством Интернет либо через локальную сеть образовательного учреждения.

Данная система должна решать следующие задачи:

-регистрация новых учащихся и педагогов;

-получение в автоматизированном режиме все материалов по темам и курсам;

-оповещение о результатах тестировании и выполнения практических заданий и тестов;

-получение статистических данных.

Учитывая цели и задачи автоматизированной системы можно сформулировать требования к системе внеклассной работы школьников:

-автоматизированная система должна представлять собой прикладную систему, построенную на современной клиент-серверной платформе;

-клиентская часть должна быть доступна не только внутри локальной сети, но и за ее пределами;

-клиентская часть автоматизированной системы должна быть платформонезависимой;

-доступ к данным должен быть разделен по группам и быстрым к доступности из любой точки Интернета;

-настройка системы и техническое сопровождение должно проводиться квалифицированными специалистами;

-техническое сопровождение должно требовать минимальных знаний в области программирования.

Так как в базе данных хранится множество данных, связанных с материалами внеклассной работы, расчета рейтинга, практической части, кроссвордов, лабораторных работ, то в системе должна быть сформулирована четкая систематичность распределения баз данных. При поступлении информации на сервер, на котором хранится база данных, автоматизированная система внеклассной работы школьников хранит и информацию о поступающих данных.

Рассмотрим пример хранения информации об учащемся. В базе данных хранится его фамилия, имя, отчество, дата рождения, email, домашний адрес, подписанные курсы, прочитанная информация из теоретической части, выполненные работы практической части, рейтинговый балл, количество рейтинговых показателей, другая информация.

Также автоматизированной системе внеклассной работе школьников необходим и раздел новостей, где каждый учащийся и преподаватель может узнать о последних изменениях в курсах, дополнительных занятиях, изменениях в самой системе и другая наиболее важная информация по мнению преподавателя. Для данного раздела необходимо знать статус записи для того, чтобы в дальнейшем система могла понять, удалена запись или нет.

Одним из самых эффективных способов узнать мнение школьников и преподавателей о разработанном курсе - это создать возможность комментирования записей. Но система не сразу публикует запись. Имеется возможность так называемого постмодераторства, то есть администратор или преподаватель с правами администратора перед публикацией комментария должен прочитать его и решить, стоит ли публиковать данную запись или же от публикации лучше отказаться.

Таким образом, автоматизированная система для внеклассной работы школьников представляет собой серверное приложение с клиентскими возможностями через браузер быть доступным не только в локальной сети, но и за ее пределами. Настройка данной системы не требует каких-либо углубленных знаний программирования, но новому пользователю по направлению администратора системы будет сложно понять, что и как работает в данной системе.

Для этого имеется множество возможностей изучить данную систему, находясь в любом уголке Земли. Доступ к рабочей станции и серверу может быть получен с любого персонального компьютера. Информационная безопасность у администратора автоматизированной системы внеклассной работы заключается в закрытом ключе, который может храниться на флеш-карте. Ближайшим аналогом такой системы является система ограниченного доступа Rutoken, у которой права доступа к системе разграничены при помощи логина, пароля и флеш-карты. Практически такая система удаленного доступа возможна для администратора автоматизированной системы и на данном оборудовании.

3. ПОСТРОЕНИЕ АС ДЛЯ ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ ШКОЛЬНИКОВ ПО ИНФОРМАТИКЕ

3.1 Проектирование системы с использованием CASE-средств

На этапе проектирования автоматизированной системы для внеклассной работы школьников использовались CASE-технологии, которые предназначены для обеспечения качества для принятия технических решений и подготовки проектной документации. Для проектирования разрабатываемой системы применялось такое CASE-средство, как BPWin - средство функционального моделирования, которое реализует метод построения IDEF.

При проектировании системы для внеклассной работы школьников по информатике» были разработаны функциональные модели с использованием методологии IDEF0 [22]. Контекстная диаграмма модели для внеклассной работы представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Контекстная диаграмма модели системы

Входными данными в данной модели являются данные о преподавателях и школьниках; выходными - данные об итогах успеваемости и итоги рейтинга; роль управления в данной системе выполняют материалы по внеклассной работе, такие как лекции, контрольные работы, практикум, глоссарий и так далее. Механизмом исполнения здесь являются система дистанционного обучения Moodle и администратор, который работает в данной системе.

Основные элементы модели IDEF0 системы внеклассной работы представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Основные элементы модели

Название проекта: Проектирование автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике.

Цель проекта: Реализация структурной функциональной модели.

Технология моделирования: метод функционального моделирования IDEF0.

Инструментарий: программный продукт BPWin 4.0.

Список данных

Перечень функций

Преподаватель

Школьник

Материалы по внеклассной работе

Администратор

СДО Moodle

Итоги рейтинга

Итоги успеваемости

А0 Проектирование автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике

Преподаватель

Школьник

Администратор

СДО Moodle

Материалы по внеклассной работе

Итоги рейтинга

Итоги успеваемости

Авторизация

Допуск

Результаты

А1 Регистрация и вход

А2 Обучение по темам внеклассной работы

А3 Выполнение практической части

А4 Построение рейтинга

Для дальнейшего проектирования системы требуется разработка описания функциональных блоков, с помощью которых можно легко представить работу системы для внеклассной работы школьников по информатике в систепме дистанционного обучения Moodle [23].

Описание функциональных блоков разрабатываемой системы представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2Описание функциональных блоков

Наименование блока

Описание решаемых задач

А1 Регистрация и вход

На этом этапе производится регистрация всех пользователей.

А2 Обучение по темам внеклассной работы

На данном этапе идет изучение школьниками теоретической части системы.

А3 Выполнение практической части

На данном этапе производится выполнение школьниками заданий, с решением кроссвордов и тестированием.

А4 Построение рейтинга

На этом этапе происходит построение рейтинговой системы оценивания школьников по информатике.

Диаграмма декомпозиции первого уровня представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Диаграмма декомпозиции 1-го уровня

Процесс проектирования системы внеклассной работы школьников по информатике состоит из следующих этапов: «Регистрация и вход», «Обучение по темам внеклассной работы», «Выполнение практической части», «Построение рейтинга».

Этап «Выполнение практической части» состоит из пяти функциональных блоков: «Практическая часть», «Прохождение тестирования», «Выполнение заданий», «Решение кроссвордов» и «Получение оценки».

Диаграмма IDEF3 представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3Диаграмма IDEF3

Основные элементы модели IDEF3 представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Основные элементы модели

Название проекта: Проектирование системы для внеклассной работы школьников по информатике.

Цель проекта: реализация структурной функциональной модели.

Технология моделирования: метод описания бизнес-процессов IDEF3.

Инструментарий: программный продукт BPwin 4.0.

Перечень действий

Тип соединения

Название

Вид

1. Практическая часть

Соединение «И» J3

Разворачивающее

2. Прохождение тестирования

3. Выполнение заданий

4. Решение кроссворда

Эксклюзивное «ИЛИ» J2

Сворачивающее

5. Эксклюзивное «ИЛИ» J2

6. Получение оценки

Практическая часть состоит из нескольких подсистем, которые включают в себя: прохождение тестирования, выполнение практических заданий (практикум), решение кроссвордов и квадвордов на тему, которая представлена в разделе разработанного курса.

Для дальнейшего моделирования бизнес-процессов и для описания функционального назначения автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике разрабатывается диаграмма вариантов использования (use case diagram). Диаграмма вариантов использования - это исходное разнообразное представление в процессе проектирования и разработки модели.

Для того, чтобы достичь этого представления модели, была разработана диаграмма вариантов использования [24]. Цель данной диаграммы состоит в том, что разрабатываемая система представляет собой множество так называемых вариантов использования, с которыми взаимодействуют пользователи. Их также называют актерами. При этом актером называется любой объект или система, которые взаимодействуют с разрабатываемой системой снаружи, то есть извне системы. В свою очередь вариант использования - это возможность описать сервисы, к которым у актера есть доступ.

Построение диаграммы использования является первым этапом процесса объектно-ориентированного проектирования. Цель данного проектирования - представить совокупность множества требований к поведению автоматизированной системы.

Разработанная диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Диаграмма вариантов использования

Система имеет двух актеров: школьника и преподавателя. Базовыми вариантами использования у актера «Преподаватель» являются: «Изменение критериев оценки», «Управление правами доступа», «Создание теоретической части», «Создание практической части», «Просмотр рейтинга» и «Прохождение авторизации». «Создание практической части» разделяется на «Представление информации», «Алгоритмизация и программирование» и «Информационные технологии». У актера «Школьник» варианты использования являются: «Прохождение авторизации», «Просмотр рейтинга», «Выбор темы внеклассной работы», «Выполнение заданий, «Решение кроссвордов» и «Прохождение тестирования».

Варианты использования «Прохождение авторизации» и «Просмотр рейтинга» являются общими для двух актеров, как для школьника, так и для преподавателя. В таблице 3.4 представлено описание раздела «Создание теоретической части».

Таблица 3.4 Раздел «Создание теоретической части»

Вариант использования

Редактирование курса

Актеры

Преподаватель

Цель

Обновление существующего материала для обучения на более актуальное

Краткое описание

Преподаватель выбирает нужный раздел для редактирования с последующей модернизацией

Тип

Базовый

В таблице 3.5 представлено описание раздела «Типичный ход событий»

Таблица 3.5 Раздел «Типичный ход событий»

Действия актера

Отклик системы

1 Преподаватель проходит авторизацию в системе

Исключение №1: преподаватель вводит неверную пару логин и пароль

2 Система открывает форму для работы преподавателя

3 Преподаватель выбирает редактирование темы

4 Система выводит на главную страницу для редактирования

5 Преподаватель выбирает добавление и редактирование раздела

Исключение №2: преподаватель нарушает лимит на максимальный размер файла

6 Система сохраняет новые и исправленные задания в БД

7 Преподаватель выбирает добавление и редактирование файлов лекций

Исключение №2: преподаватель нарушает лимит на максимальный размер файла

8 Система сохраняет новые и исправленные лекции в БД

9 Преподаватель выбирает ввод/редактирование вопросов и ответов в тестах

10 Система добавляет/изменяет вопросы, правильные и неправильные ответы в БД

В таблице 3.6 представлен раздел «Исключения»

Таблица 3.6 Раздел «Исключения»

Действия актера

Отклик системы

Исключение №1: преподаватель вводит неверную пару логин и пароль

1 Пользователь вводит неверные логин и пароль

Система предлагает ввести корректные данные

Исключение №2: преподаватель нарушает лимит на максимальный размер файла

2 Преподаватель загружает файл большего размера, чем позволяет система

Система предупреждает о превышении лимита на максимальный размер и отменяет загрузку файла в БД

Диаграммы деятельности строятся для моделирования динамических процессов поведения моделируемой системы [25]. Для того чтобы показать, как происходят действия при работе разрабатываемой системы, была разработана диаграмма деятельности.

Диаграмма деятельности представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 Диаграмма деятельности

В соответствии с диаграммой деятельности моделируемая автоматизированная система имеет пять состояний действия: «Пройти авторизацию», «Пройти регистрацию», «Записаться на тему внеклассной работы», «Пройти обучение», «Просмотреть таблицу рейтинга».

3.2 Разработка системы

Цель работы - разработка автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике в системе дистанционного обучения Moodle и создание модуля расчета рейтинга школьников, написанного на языке Moodle.

3.2.1 Основные этапы разработки системы

В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи:

- изучение предметной области автоматизации и разработка функциональной структуры системы;

- проектирование системы для внеклассной работы школьников по информатике.

- разработка содержания системы для внеклассной работы школьников.

- разработка интерфейса в СДО Moodle;

- разработка модуля для расчета рейтинга школьников.

- отладка и тестирование автоматизированной системы и разработанного модуля расчета рейтинга школьников.

При решении первой задачи рассмотрено современное состояние проблемы дистанционного образования; проведен анализ функциональных характеристик СДО Moodle; сформулированы основные требования к системе для внеклассной работы школьников;

При решении второй задачи «проектирование системы для внеклассной работы школьников по информатике» были разработаны функциональные модели с использованием методологии IDEF0.

При решении третьей задачи «Разработка содержания системы для внеклассной работы школьников» разработана содержание курсов системы. В автоматизированной системе имеется три курса, в которых есть как теоретическая, так практическая части. Практика предусматривает работу школьников с выполнением заданий, контрольных работ, с решением кроссвордов, квадвордов и тестированием.

Для решения четвертой задачи «Разработка интерфейса в СДО Moodle» разработано взаимодействие пользователя с системой, элементы интерфейса подчинены общему стилю. Взаимодействие системы с пользователем осуществляется посредством интерактивного меню. Меню включает в себя следующие разделы: главное меню, авторизация пользователей, блок школьника, блок преподавателя и блок администратора.

Для решения пятой задачи «Разработка модуля для расчета рейтинга школьников» разработан модуль рейтинговой системы оценивания школьников. По каждой теме оцениваются: работа с теоретической частью; решение контрольных работ; тестирование; решение кроссвордов. При подсчете итогов выполнения практической части системы учитывается соответствие результата критериям выполнения этой работы. На основании критериев может быть разработан рейтинг-лист выполнения практической работы. При подсчете итоговой таблицы рейтинга используются как «формальные», так и «качественные» показатели расчета рейтинга.

При решении задачи «Отладка и тестирование автоматизированной системы и разработанного модуля расчета рейтинга школьников» проводилось тестирование системы с использованием функционального тестирование (метод «черного ящика». Отладка автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике проводилась на стадии разработки системы.

3.2.2 Алгоритм работы системы

Для запроса модуля рейтинговой системы оценки, преподаватель должен обратиться к модулю расчета рейтинга школьников. Рейтинговая система оценивания должна учитывать все важнейшие параметры деятельности школьников. При разработке рейтинговой системы необходимо определить показатели деятельности школьников, позволяющие количественно оценивать особенности обучения в системе.

Разным видам работы в пределах темы присваиваются разные весовые коэффициенты. Они отражают важность данного вида проделанной работы школьниками в общей оценке результатов обучения. Весовые коэффициенты представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 Весовые коэффициенты

№ критерия

Вид работы

Весовой коэффициент

1

Работа с теоретической частью

0,20

2

Решение контрольных работ

0,35

3

Тестирование

0,25

4

Решение кроссвордов

0,20

По каждому разделу оцениваются: работа с теоретической частью; решение контрольных работ; тестирование; решение кроссвордов. При подсчете итогов выполнения практической части системы учитывается соответствие результата критериям выполнения этой работы. Например, в числе выполняемых работ предусмотрен тест по разделу «Текстовый редактор». Система критериев для теста по теме «Текстовый редактор» представлена в таблице 3.8.

Таблица 3.8 Система критериев для теста по разделу «Текстовый редактор»

Критерий

Да

Нет

1. Соблюдение правил решение теста

2. Ответы на тестовые вопросы даны правильно

3. Самостоятельность при выполнении теста

4. Время, потраченное на тест, не превышает 10 минут

На основании критериев может быть разработан рейтинг-лист выполнения практической работы. Рейтинг-лист выполнения теста по разделу «Текстовый редактор» представлен в таблице 3.9.

Таблица 3.9 Рейтинг-лист выполнения теста по разделу «Текстовый редактор»

Школьники

Критерии выполнения практической части раздела 3.2

Результат в баллах

1

2

3

4

Школьник 1

Да

Да

Да

Да

4

Школьник 2

Да

Да

Да

Нет

3

Школьник 3

Да

Да

Нет

Нет

2

Школьник 4

Да

Да

Да

Нет

3

4

4

3

1

Такой рейтинг-лист содержит очень важную информацию для преподавателя. Из листа может быть извлечена информация как о результативности работы каждого учащегося, так и о том, какое задание в практической части вызвал наибольшие сложности у школьников. При подведении общих итогов работы по теме подсчитываются общий результат, как среднее значение общих результатов по каждому разделу темы. Итоговая сумма формируется с учетом весовых коэффициентов, а также своевременное выполнение заданий практической части. Алгоритм построения рейтинговой системы оценивания представлен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 Блок-схема алгоритма построения рейтинговой системы

3.2.3 Реализация структуры интерфейса

В последнее время разработано множество методов организации интерфейсов в системе. Самый известный из них - это метод «человек-компьютер» получил значительное развитие и приобрел обусловленную логическую завершенность. Если рассматривать данный метод с точки зрения программного обеспечения, то в составе интерфейса находятся два компонента: процессы ввода-вывода и процесс диалога. Пользователь автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике может работать с интерфейсом, то есть через интерфейс он посылает так называемые входные данные, а после обработки получает выходные данные.

Взаимодействие между учеником и компьютером можно рассмотреть как возможность по обмену информацией между пользователем и системой, которая проводится через интерактивное меню терминала и по определенным правилам. Сам процесс диалога между компьютером и человеком - это механизм обмена информацией, который можно рассматривать как оболочку, в которую входят все процессы по выполнению определенных заданий, которые есть в системе.

Принято различать четыре главные структуры диалога, на основе которых строится взаимодействие пользователя и системы для внеклассной работы школьников: фора-диалог на основе экранных форм; форма-диалог типа вопрос-ответ; форма-диалог типа меню; форма-диалог на основе командного языка.

Рассмотрим данные интерфейсы поподробнее. Интерфейс по типу меню делает взаимодействие пользователя с персональным компьютером более легким, то есть убирает у пользователя необходимость заранее изучать язык программирования для общения с системой. В ходе такого диалога пользователю демонстрируются все доступные на данное время команды в виде наборов пунктов и подпунктов меню, из которых пользователь должен выбрать интересующий его пункт.

Данный способ общения между человеком и персональным компьютером очень удобен для новых пользователей системы. Для повышения скорости взаимодействия пользователя с программой в структуре типа меню есть прямой доступ к информации, к которому довольно просто получить доступ непрофессиональному пользователю.

Построение формы-диалога по типу экранной формы соответствует таким прикладным системам для организации ввода, которые обычно используется в бухгалтерских или проектных расчетах либо в программах для обработки заказов. Скорость работы в такой системе намного быстрее по сравнению со структурой типа вопрос-ответ, входные данные здесь имеют более широкий диапазон, нежели диалог типа меню. Работать в такой системе могут пользователи различной квалификации.

В форме-диалога типа экранной формы выводится на экран множество вопросов и от пользователя требуется дать ответ на каждый из них.

В форме-диалога по типу вопрос-ответ имеется возможность как для выбора нужной информации из списка, так и для ввода новых данных с клавиатуры. Здесь нет ограничения на диапазон значений данных, но эта структура в отличие от меню не столь пригодна для использования непрофессиональным пользователям.

Автоматизированная система для внеклассной работы школьников по информатике разработана на форме-интерфейса по типу меню. Диалог между автоматизированной системой и пользователем осуществляется через интерактивного меню, которое повышает работу школьника в несколько раз.

При разработке интерфейса были учтены следующие требования:

-следует активно использовать пиктограммы, которые поясняют действия и предназначения элементов;

-интерфейс должен быть интуитивно понятным непрофессиональному пользователю, для этого его элементы должны быть подчинены общему стилю или унифицированы групповым образом;

-перемещения между страницами организовано с помощью свободного выбора решения, то есть всегда имеется возможность вернуться к исходному состоянию, либо продолжить изучение материала дальше.

Структурная схема интерфейса системы для внеклассной работы школьников по информатике представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 Структурная схема интерфейса системы

После регистрации и авторизации пользователя в системе как преподаватель, педагогу доступны функции регистрации учащихся, контроль обучения и подготовка учебных материалов. В рейтинговой системе оценки доступны результаты школьников и итоговая таблица рейтинга, в которой имеется возможность изменения коэффициентов, а также более глобальные настройки модуля расчета рейтинга. Администратору системы, роль которого также может выполнять один из преподавателей либо специально обученный человек, доступно полное управление разработанной системой: добавление или удаление пользователей, изменение внешнего вида темы, настройка дополнительных плагинов. Имеется возможность отвечать за безопасность системы и серверов, на которых установлена автоматизированная система для внеклассной работы школьников по информатике. Школьнику доступно прохождение обучения и просмотр рейтинговой системы, в которую включены информация о количестве баллов до следующей отметки и просмотр самой таблицы рейтинга. При прохождении обучения школьник выполняет следующие функции: работа с теоретической частью (чтение глоссария, глав и частей теории курса), выполнение тестовых заданий, решение кроссвордов и квадвордов, а также выполнение контрольных работ и практикума по каждой теме курса. Построены схемы диалогов клиентских частей. Схема «Модуль преподавателя» представлена на рисунке 3.8. Она состоит из элементов: «Вход», «Администрирование», «Курсы», «Модули» и «Список пользователей».

Рисунок 3.8 Схема диалога «Модуль преподавателя»

Схема «Модуль учащегося» представлена на рисунке 3.9 и состоит из элементов: «Вход», «Практическая часть», «Теоретическая часть» и «Оценки».

Рисунок 3.9 Схема диалога «Модуль учащегося»

3.3 Построение информационной модели данных

На основе анализа предметной области и требований к разрабатываемой системе было принято решение об организации набора баз данных.

Информационное обеспечение системы представляет собой совокупность информационных объектов и их соответствие семантике. Семантика расшифровывает значения информационных объектов.

Состав информационного обеспечения системы для внеклассной работы школьников по информатике представлен в таблице 3.10.

Таблица 3.10 Состав информационного обеспечения

Название информационного объекта (ИО)

Обозначение ИО

Семантика ИО

Темы

Theme

Содержит информацию о темах внеклассной работы.

Преподаватель

Teacher

Содержит информацию о преподавателях.

Школьники

Schoolkid

Содержит информацию о зарегистрированных школьниках.

Статистика

Statistics

Содержит информацию о темах занятий, оценках, школьниках и преподавателях.

Тип практики

Practics

Содержит информацию о типе практики: кроссворды, индивидуальные задания, практические задания, тестирование.

Задания

Task

Содержит всю информацию о практических заданиях: контрольные работы, проверочные работы.

Тестирование

Tests

Содержит информацию о тестовых заданиях в практической части: задания в открытой форме, с выбором варианта ответа, верно\неверно.

Кроссворд

Krossvord

Содержит информацию о кроссвордах, квадвордах в практической части системы.

Рейтинговая система

Reiting

Содержит информацию о рейтинге системы оценивания учебных достижений школьников. Система оценивания реализуется как в рамках каждого раздела или темы, так и по всей дисциплине «Информатика» в целом.

Функциональные зависимости реквизитов были представлены в таблице 3.11

Таблица 3.11 Функциональные зависимости реквизитов

Информационный объект

Название реквизитов

Имя реквизитов

Функциональные зависимости

Темы

Код темы

Название темы

Описание темы

id_teams

name_teams

opis_teams

Статистика

Код темы

Код практики

Код задания

Код рейтинга

Код преподавателя

Код школьника

Дата\время

Оценка

id_teams

id_practics

id_zadanie

id_reiting

id_teacher

id_schoolkid

data_time

mark

Преподаватели

Код преподавателя

ФИО

id_teacher

fio

Школьники

Код школьника

ФИО

id schoolkid

fio

Тип практики

Код практики

Тип практики

Название практики

Описание практики

id_practics

tip_practics

name_practics

opis_practics

Задания

Код задания

Код практики

Тип задания

Название задания

Содержание

id_task

id_practics

tip_task

name_task

contents

Тестирование

Код практики

Название теста

Номер вопроса

Вариант ответа

Правильный ответ

id_practics

name_test

number_test

version_test

answer

Кроссворд

Код практики

Вопрос по-горизонтали

Вопрос по-вертикали

Правильный ответ

id_practics

question_gor

question_ver

answer

Рейтинговая

Система

Код рейтинга

Код практики

Код задания

Оценка

Количество баллов

id_reiting

id_practics

id_task

mark

ball

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Соответствие описательных и ключевых реквизитов представлено в таблице 3.12.

Таблица 3.12 Соответствие описательных и ключевых реквизитов

Описательные (зависимые) реквизиты

Ключевые реквизиты

Признак ключа

Имя ИО, включающего реквизит

name_teams

id_teams

П., У.

Темы

Teams

opis_teams

data_time

id_teams

П., У.

Статистика

Statistics

Mark

data_time

id_ practics

С., У.

Статистика

Statistics

Mark

data_time

id_ zadanie

С., У.

Статистика

Statistics

Mark

data_time

id_ reiting

С., У.

Статистика

Statistics

Mark

data_time

id_ teacher

С., У.

Статистика

Statistics

Mark

data_time

id_ schoolkid

С., У.

Статистика

Statistics

Mark

Fio

id_teacher

П., У.

Преподаватели

Teacher

Fio

id_schoolkid

П., У.

Школьники

Schoolkid

tip_practics

id_practics

П., У.

Тип практики

Practics

name_practics

opis_practics

id_practics

id_task

П., У.

Задания

Task

tip_task

name_task

Contents

name_test

id_practics

П., У.

Тестирование

Tests

number_test

version_test

Answer

question_gor

id_practics

П., У.

Кроссворд

Krossvord

question_ver

Answer

id_practics

id_reiting

П., У.

Рейтинговая система

Reiting

id_task

Mark

Ball

Были проанализированы реальные отношения и функциональные связи между информационными объектами. Связи между объектами приведены в таблице 3.13.

Таблица 3.13 Связи между объектами

Главный ИО

Подчиненный ИО

Ключ связи

Тип реального отношения

Teams

Statistics

id_teams

1:М

Teacher

Statistics

id_teacher

1:М

Schoolkid

Statistics

id_ schoolkid

1:М

Practics

Statistics

id_practics

1:М

Task

Statistics

id_task

1:М

Tests

Statistics

id_practics

1:М

Krossvord

Statistics

id_practics

1:М

Reiting

Statistics

id_teiting

1:М

Practics

Task

id_practics

1:М

practics

Tests

id_practics

1:М

practics

Krossvord

id_practics

1:М

Task

Reiting

id_task

1:М

Tests

Reiting

id_reiting

1:М

Krossvord

Reiting

id_practics

1:М

Различают три уровня логической модели:

1) модель данных, основанная на ключах (рисунок 3.10) включает подробное описание системы и всех возможных сущностей и первичных ключей. Наличия связи многим-ко-многим здесь нет, поэтому данная модель предназначена для представления структуры данных и ключей, которые соответствуют предметной области;

2) модель сущность-связь (рисунок 3.11) представляет так называемую модель данных, которая находится на верхнем уровне. В нее входят взаимосвязи и сущности, которые включают основные понятия предметной области. Такая диаграмма не слишком детально информативна и может включать связи многие-ко-многим;

3) полная атрибутивная модель (рисунок 3.12) - это детальное представление данных системы. Данная модель представляет данные в третьей нормальной форме и включает как все сущности и атрибуты, так и связи.

Полная атрибутивная модель чаще всего используется при разработке информационных систем. Также она подходит и для разработки автоматизированной системы, демонстрируя тем самым наиболее детальное представление системы для внеклассной работы школьников по информатике.

Рисунок 3.10 Модель данных, основанная на ключах

Рисунок 3.11 Модель сущность-связь

Рисунок 3.12 Полная атрибутивная модель

Описание структуры реляционных таблиц представлено в таблице 3.14.

Таблица 3.14 Описание таблиц реляционной базы данных

Атрибут

Признак ключа

Формат поля

Обозначение

Наименование

Тип

Длина

Точность

1

2

3

4

5

6

Темы (Teams)

id_teams

Код темы

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

name_teams

Название темы

Текстовый

50

opis_teams

Описание темы

Текстовый

50

Статистика (Statistics)

id_teams

Код темы

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

id_practics

Название темы

Текстовый

50

id_zadanie

Описание темы

Текстовый

50

id_reiting

Код рейтинга

Счетчик

Длинное целое

id_teacher

Код преподавателя

Счетчик

Длинное целое

id_schoolkid

Код школьника

Счетчик

Длинное целое

data_time

Дата\время

Дата\время

50

Mark

Оценка

Числовое

Длинное целое

авто

Преподаватели (Teacher)

id_teacher

Код преподавателя

П.,У

Счетчик

Длинное целое

Fio

ФИО

Текстовый

50

Школьники (Schoolkid)

id_teacher

Код школьника

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

Fio

ФИО

Текстовый

50

Тип практики (Practics)

id_practics

Код практики

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

id_practics

Тип практики

Текстовый

50

name_practics

Название практики

Текстовый

50

opis_practics

Описание практики

Текстовый

50

Задания (Task)

id_task

Код задания

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

id_practics

Код практики

Текстовый

50

tip_task

Тип задания

Текстовый

50

name_task

Название задания

Текстовый

50

Contents

Содержание

Текстовый

50

Тестирование (Tests)

id_practics

Код практики

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

name_test

Название теста

Текстовый

50

number_test

Номер вопроса

Текстовый

50

version_test

Вариант ответа

Текстовый

50

answer

Правильный ответ

Текстовый

50

Кроссворд (Krossvord)

id_practics

Код практики

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

question_gor

Название теста

Текстовый

50

question_ver

Номер вопроса

Текстовый

50

answer

Правильный ответ

Текстовый

50

Рейтинговая система (Reiting)

id_reiting

Код рейтинга

П.,У.

Счетчик

Длинное целое

id_practics

Код практики

Счетчик

Длинное целое

id_task

Код задания

Счетчик

Длинное целое

mark

Оценка

Числовое

Длинное целое

авто

ball

Количество баллов

Числовое

Длинное целое

авто

Разработанная система внеклассной работы школьников по информатике предоставляет возможность пройти обучению удаленно, изучая учебные материалы, выполняя контрольные задания, кроссворды, квадворды и тестирование.

При разработке системы были учтены следующие требования к программному продукту: система имеет встроенные возможности для обеспечения индивидуализированного обучения; программные интерфейсы, обеспечивают возможность работы людям разного образовательного уровня, разных физических возможностей; экономически доступная - так как стандарты ориентируются, прежде всего, на непрерывное образование, проходящее в течение всей жизни пользователя, то разрабатываемое программное обеспечение является экономически доступным; долговечность - соответствует разработанным стандартам и предоставляет возможность вносить изменения без тотального перепрограммирования; доступность - дает возможность работать с системой из разных мест (локально и дистанционно, из учебного класса, с рабочего места или из дома).

Хорошо оформленный, обильно и понятно иллюстрированный материал курса «Информатика» вызывает у школьника положительные эмоции, оказывает влияние на его общее состояние [27]. Схема содержания автоматизированной системы для внеклассной работы школьников по информатике представлена на рисунке 3.13

Рисунок 3.13 Содержание разрабатываемой системы

В теме «Представление информации»» предусмотрено 4 раздела: «Представление числовой информации», «Измерение информации», «Система счисления» и «Информационные основы ВТ». Тема «Алгоритмизация и программирование» состоит из 4 разделов: «Основные элементы языка Pascal», «Типы данных», «Операторы» и «Массивы». Тема «Информационные технологии» состоит из двух разделов: «Текстовый редактор» и «Электронные таблицы»

Практика предусматривает работу школьников с выполнением заданий контрольных работ, с решением кроссвордов, квадвордов и тестированием.

Рейтинговая система состоит из метода мониторинга успеваемости, построении рейтинга и составлении итогового рейтинга успеваемости (рейтинг-лист) при помощи «формальных» и «качественных» показателей [28].

В каждой из тем предусмотрено изучение теоретического материала в виде книги. Книга представляет собой материал по определенной теме. Материал подобран таким образом, чтобы упорядочить все необходимые сведения по данной теме, при этом не перегружая школьника теорией. Таким образом, книга представляет собой не копию раздела учебника, а структурированный материал, представленный в удобной для изучения форме, для которого сформировано удобное содержание. Каждая тема разбита на разделы - страницы. Переход между страницами осуществляется при помощи содержания и специальных кнопок. Ученик может вернуться на предыдущую страницу, еще раз просмотреть материал.

Для осуществления контроля в каждой из тем ученикам предлагается практические задания (практикум). Чаще всего такой тип задания представляет собой совокупность задач различного уровня сложности по данной теме. Школьнику предлагается решить заданное количество задач из списка.

Для проверки знаний в системе предусмотрено тестирование. Все вопросы для тестов находятся в банке вопросов. В каждом тесте школьнику предлагается ответить от 5 до 15 вопросов.

Всего в банке их предусмотрено около 270 по всей дисциплине «Информатика». Тесты разделены по темам и содержит вопросы по системам счисления, представлению информации, алгоритмизации, программированию, вопросы на знание MS Word и MS Excel, MS PowerPoint. Для прохождения всех тестов дается одна попытка. Точно такой же набор функций имеют и контрольные работы. В системе имеются кроссворды и квадворды которые также распределены по темам.

Для итоговой контрольной работы ученику необходимо дать ответы на 30 предложенных ему вопросов по теме «Информационные технологии», 40 вопросов по теме «Алгоритмизация и программирование» и 70 вопросов по теме «Представление информации». Они формируются случайным образом, это сделано с целью безопасности и разнообразия тестирования.

Содержание теоретического материала представлено в таблице 3.15.

Таблица 3.15 Содержание теоретического материала

Название темы

Содержание

Тема 1. «Представление информации»

1.1 Представление числовой информации

1.2 Измерение информации

1.3 Система счисления

1.4 Информационные основы ВТ

Тема 2. «Алгоритмизация и программирование»

2.1 Основные элементы языка Паскаль

2.2 Типа данных

2.3 Операторы

2.4 Массивы

Тема 3. «Информационные технологии»

3.1 Текстовый редактор

3.2 Электронные таблицы

Содержание практической части представлено в таблице 3.16.

Таблица 3.16 Содержание практической части

Название

Содержание

1

2

Представление информации

Контрольная работа по теме «Представление информации»

Контрольная работа по теме «Системы счисления»

Контрольная работа по теме «Измерение информации»

Кроссворд «Представление информации»

Кроссворд на тему «Измерение информации»

Кроссворд по теме «Информационные основы ВТ»

Квадворд на тему «Измерение информации»

Тест по теме «Представление информации»

Тест по теме «Измерение информации»

Тест по теме «Системы счисления»

Алгоритмизация и программирование

Контрольная работа по теме «Типы данных»

Контрольная работа по теме «Массивы»

Контрольная работа по теме «Операторы»

Контрольная работа по теме «Основные элементы языка "Pаscal"»

Проверочный тест по теме «Операторы»

Практическая работа по теме «Основные элементы языка Pascal»

Кроссворд по теме «Типы данных»

Кроссворд по теме «Основные элементы языка»

Алгоритмизация и программирование

Тест по теме «Типы данных2

Тест по теме «Одномерные массивы»

Тест по теме «Двумерные массивы»

Тест по теме «Основные элементы языка Pascal»

Информационные технологии

Тест № 1 по теме «Текстовый редактор MS Word»

Тест № 2 по теме «Текстовый редактор MS Word»

Тест по теме «Электронные таблицы»

Контрольная работа по теме «Электронные таблицы»

Контрольная работа по теме «Текстовый редактор»

Кроссворд по теме «Текстовый редактор Word»

Кроссворд по теме «Электронная таблица»

Кроссворд по теме «MS Excel»

Квадворд по теме «Электронные таблицы»

Практикум по теме «Microsoft Power Point» - задание №1-№8

Лабораторная работа по теме «Microsoft Power Point-2007»

Типы тестовых заданий представлены в таблице 3.17.

Таблица 3.17 Типы тестовых заданий

Название

Содержание

Банк вопросов

В закрытой форме

Ориентация листа бумаги документа MS Word устанавливается…(горизонтальная)

Основными называются данные таблицы программы Excel, ...(ячейки)

Как называется объект обработки в программе Excel?(Число)

Для перемещения фрагмента текста выполнить следующее…(Выделить-зажать левую кнопку мыши-переместить)

На соответствие

Операторы, которые на русском языке означают "Если-то-иначе"

Сделайте соотношения значений, которые разделяются на группы (основной, скалярный, производный)

Верно/Неверно

При любом способе кодирования количество состояний источника информации и количество состояний носителя информации совпадает? (Верно)

Короткий ответ

.....-это элемент, который в процессе выполнения программы может изменять свое значение.(Данные)

Имеется описание заголовка процедуры: procedure

Элемент, имеющий фиксированное значение и он не может быть изменен в ходе выполнения программы - это…(константа)

Все вопросы в системе разделены по темам. В каждой теме имеются вопросы, на которые нужно дать ответ: короткий, на соответствие, в закрытой форме, верно\неверно.

Вопросы по разделу «Представление числовой информации» представлены в таблице 3.18.

Таблица 3.18 Вопросы по разделу «Представление числовой информации»

Тест по разделу «Представление числовой информации»

№ п/п

Вопрос

Ответ

1

Выберите свойства, которые относятся к свойствам информации

актуальность, достоверность, ценность

2

Чему равен информационный объем каждого символа?

8 бит

3

Буква Z имеет десятичный код 90, а z - 122. Записать слово «sport» в десятичном коде.

115 112 111 114 116

4

Сколько бит в слове ИНФОРМАЦИЯ?

80

5

Текст содержит 256 символов. Сколько Кбайт памяти он займет?

0,25

6

В каких единицах измеряется скорость передачи информации?

в бодах

7

Сколько бит видеопамяти требуется для кодирования одного пикселя 64-цветного изображения?

6

8

Объем видеопамяти составляет 125 Кбайт. Графический дисплей работает в режиме 500ґ512 пикселей. Какое максимальное количество цветов может содержать палитра?

16

Контрольная работа по разделу «Представление числовой информации»

1

Какой процесс происходит при кодировании информации?

Преобразование

2

Как называется замена знаков на их условное обозначение?

Кодирование

3

Сколько бит информации необходимо для кодирования одной буквы?

8

4

Десятичный код буквы o (англ.) в таблице кодировки равен 111. Что зашифровано последовательностью десятичных кодов?

gold

5

Сколько различных состояний можно закодировать кодом из трех символов, имея 3 палочки разной длины?

5

6

Сколько бит памяти компьютера займет слово ИНТЕРФЕЙС?

72

7

Текст занимает 0,5 Кбайт памяти компьютера. Сколько символов содержит этот текст?

512

8

Свободный объем оперативной памяти компьютера 640 Кбайт. Сколько страниц книги поместится в ней, если на странице 64 строки по 64 символа в каждой?

160

Разработаны основные вопросы по разделу «Измерение информации», которые для школьника в дальнейшем помогут углубить знания в области информатики в сфере «Программирования». Ведь основное количество вопросов при поступлении в университет состоит из темы «Измерение информации».

Вопросы по разделу «Измерение информации» представлены в таблице 3.19.

Таблица 3.19 Вопросы по разделу «Измерение информации»

Тест по разделу «Измерение информации»

№ п/п

Вопрос

Ответ

1

2

3

1

"Вы выходите на следующей остановке?" - спросили человека в автобусе. "Нет", - ответил он. Сколько информации содержит ответ?(в битах)

1

2

Преподаватель разработал 30 тестовых заданий по одной теме, все задания пронумерованы одинаковым минимально возможным количеством бит. Определите объем памяти, необходимый для хранения всех номеров заданий. (в байтах)

19

3

В магазине 16 стеллажей с учебниками для 10-11 классов, на каждом стеллаже 8 полок. Автоматизированная система поиска книг выдала покупателю информацию, что сборник заданий для подготовки к ЕГЭ по информатике находится на пятой полке

восьмого стеллажа. Какое количество информации получено покупателем?(в битах)

7

4

Какой объем информации содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 4 раза?(в битах)

2

5

Информационное сообщение объемом 1,5 Кбайт содержит 2048 символов. Сколько символов содержит исходный алфавит сообщения?

64

6

В кодировке Unicode каждый символ кодируется двумя байтами. Определите информационный объем текста: Длина этой строки - 24 бита. в этой кодировке.(в битах)

448

7

В некоторой стране автомобильный номер длиной 7 символов составляют из заглавных букв (используются только 20 различных букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый такой номер в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байт (при этом используют посимвольное кодирование и все символы кодируются одинаковым и минимально возможным количеством бит). Определите объем памяти, отводимый этой программой для записи 32 номеров.(в битах)

160

8

Метеорологическая станция ведет наблюдение за температурой воздуха. Температура представляется целым числом, изменяется в пределах от -28 до +36 градусов. Каждое значение температуры записывается минимально возможным целым количеством бит. Результаты измерения за сутки записываются минимально возможным целым количеством байт. Каков информационный объем результатов измерений за сентябрь в байтах?

630

9

Автоматическое устройство осуществило перекодировку текста на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode, в 8-битную кодировку Какова длина в символах?

30

Контрольная работа по разделу «Измерение информации»

1

Вы подошли к светофору, когда горел желтый свет. После этого загорелся зеленый. Какое количество информации в битах вы при этом получили?

1

2

В корзине лежат 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из корзины достали красный шар?

3

3

Сколько бит информации нужно получить, чтобы отгадать одно задуманное целое число из 32 возможных чисел в интервале [0;31]?

5

4

Сколько Килобайт информации содержит сообщение объемом 216 бит? В ответе укажите одно число.

8

5

Сколько бит информации содержит сообщение о том, что на экзамене ученик вытянул билет №14, а всего экзаменационных билетов было 32?

5

6

В корзине лежат 8 подберезовиков и 24 подосиновиков. Какое количество информации (в битах) содержится в сообщении о том, что взятый наугад из корзины гриб оказался подберезовиком?

2

7

При угадывании целого числа из интервала от 10 до N получено 7 бит информации. Укажите максимально возможное значение N.

137

8

В течении полугодия ученик получал оценки 2, 3, 4 и 5, всего он получил 64 оценки. Сообщение о том, что ученик получил оценку 4, несет 2 бита информации. Сколько четверок получено за полугодие?

16

9

Для равномерного кодирования алфавита из 10 символов используется минимально возможное количество бит на символ. Сколько еще символов можно добавить к исходному алфавиту, не изменяя информационного веса символа?

6

10

Метеорологическая станция ведет наблюдение за температурой воздуха. Температура представляется целым числом, изменяется в пределах от -30 до +30 градусов. Каждое значение температуры записывается минимально возможным целым количеством бит. Каков информационный объем результатов измерений за сутки в битах?

144

11

В корзине лежат 8 черных и 24 белых шаров. Сколько информации несет сообщение о том, что достали черный шар?(в битах)

2

12

В корзине лежат 32 клубка шерсти. Сколько информации несет сообщение о том, что достали черный шар?(в битах)

3

13

В коробке лежат 64 цветных карандаша. Сообщение о том, что достали белый карандаш, несет 4 бита информации. Сколько белых карандашей было в корзине?

4

14

Алфавит племени Мульти состоит из 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита в битах?

3

15

Сколько килобайт составляет сообщение, содержащее 12288 бит?

1,5

Вопросы для кроссворда по разделу «Измерение информации» представлены в таблице 3.20.

Таблица 3.20 Вопросы для кроссворда по разделу «Измерение информации»

№ п/п

Вопрос

Ответ

По горизонтали

1

Язык программирования

Паскаль

2

Один из первых языков программирования на высоком уровне

Фортран

3

Совокупность точек графического изображения

Растр

4

Операнд операции сложения

Слагаемое

5

Тригонометрическая функция, расчет которой предусмотрен в языках программирования

Синус

По вертикали

1

Совокупность правил записи символов в языке программирования

Синтаксис

2

Единица измерения количества информации

Бит

3

Жаргонное название микросхемы

Чип

Помимо кроссвордов в системе имеются квадворды. Квадворды - это кроссворды, внешнее очертание которых похоже на квадраты. Обычно по горизонтали имеется множество вопросов, а по вертикали всего один. Этот вопрос является самым главным вопросом в квадворде.

Вопросы для квадворда по разделу «Измерение информации» представлены в таблице 3.21.

Таблица 3.21 Вопросы для квадворда по разделу «Измерение информации»

№ п/п

Вопрос

Ответ

По горизонтали

1

Характеристика файла или переменной величины

имя

2

Два смежных файла оперативной памяти, а также часть предложения?


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.