3.2.1 Построение диаграммы вариантов использования

Диаграмма вариантов использования является исходным концептуальным представлением системы в процессе ее проектирования и разработки. Данная диаграмма состоит из актеров, вариантов использования и отношений между ними. При построении диаграммы могут использоваться также общие элементы нотации: примечания и механизмы расширения [19].

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. При этом актером (действующим лицом) называется любой объект, субъект или система, взаимодействующая с моделируемой системой извне. Это может быть человек, техническое устройство или другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему. В свою очередь вариант использования это спецификация функций, которые система предоставляет актеру [19].

В данной работе в диаграмме вариантов использования 2 действующих лица: студент и преподаватель. Главным из них является преподаватель, так как благодаря его работе осуществляется редактирование курса и осуществление мониторинга деятельности студентов на курсе. Студент на курсе может выполнять задания, проходить итоговый тест, просматривать собственные результаты прохождения практикума.

Диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Диаграмма вариантов использования

Следует отметить, что одним из требований языка UML является самодостаточность диаграмм для представления информации о моделях проектируемых систем. Однако, изобразительных средств языка UML не хватает для того, чтобы учесть на диаграммах вариантов использования особенности функционального поведения сложной системы. С этой целью данный тип диаграмм дополняют текстовыми сценариями, которые уточняют или детализируют последовательность действий, совершаемых системой при выполнении ее вариантов использования [20].

Предлагаются различные способы представления или написания подобных сценариев. Один из таких шаблонов рассматривается в таблице 3.8, который будет применен для дополнения диаграммы вариантов использования.

Таблица 3.8 - Шаблон для написания сценария отдельного варианта использования

Главный раздел	Раздел "Типичный ход событий"	Раздел "Исключения"	Раздел "Примечания"
Имя варианта использования	Типичный ход событий, приводящий к успешному выполнению варианта использования	Исключение №1 Исключение №2 Исключение №3	Примечания
Актеры
Цель
Краткое описание
Тип
Ссылки на другие варианты использования

На следующем этапе разработки модели вариантов использования следует дополнить диаграмму вариантов использования текстовым сценарием, написанным на основе предложенного ранее шаблона. Сценарий удобно представить в виде трех таблиц, каждая из которых описывает отдельный раздел шаблона [20].

В главном разделе, представленном в таблице 3.9, указывается имя рассматриваемого варианта использования, имена взаимосвязанных с ним актеров, цель выполнения варианта, условный тип и ссылки на другие варианты использования.

Таблица 3.9 - Главный раздел

Вариант использования	Изменение структуры электронного практикума
Актеры	Преподаватель
Цель	Внесение изменений в структуру электронного практикума
Краткое описание	Преподаватель вносит изменения в практические работы и индивидуальные задания, в итоговый тест и его структуру, а также изменяет информацию по курсу.
Тип	Базовый

В следующем разделе сценария, представленном в таблице 3.10, описывается последовательность действий, приводящая к успешному выполнению рассматриваемого варианта использования.

Таблица 3.10 - Раздел "Типичный ход событий"

Действия актеров	Отклик системы
1	2
1 Преподаватель вносит изменения в информацию по курсу и сохраняет их. Исключение №1: преподаватель не сохраняет изменения	2 Система открывает форму с новыми данными
3 Преподаватель изменяет практические работы и загружает их в систему, удаляя при этом старые задания Исключение №2: преподаватель не удаляет ненужные практические работы	4 Система сохраняет новый документ с практическими работами
5 Преподаватель изменяет индивидуальные задания и загружает их в систему, удаляя при этом старые задания Исключение №3: преподаватель не удаляет ненужные индивидуальные задания	6 Система сохраняет новый документ с индивидуальными заданиями
Продолжение таблицы 3.10
1	2
7 Преподаватель изменяет итоговый тест, сохраняя изменения Исключение №4: преподаватель не сохраняет изменения в итоговом тесте	8. Система сохраняет измененный итоговый тест

В третьем разделе сценария, представленном в таблице 3.11, описывается последовательность действий, выполняемых при возникновении исключительных ситуаций или исключений.

Таблица 3.11 - Раздел "Исключения"

Действия актеров	Отклик системы
Исключение №1: преподаватель не сохраняет изменения
8 Преподаватель сохраняет изменения	Система оставляет информацию без изменений
Исключение №2: преподаватель не удаляет ненужные практические работы
9 Преподаватель удаляет ненужные практические работы	Система сохраняет и новый и старый документы с работами
Исключение №3: преподаватель не удаляет ненужные индивидуальные задания
10 Преподаватель удаляет ненужные индивидуальные задания	Система сохраняет и новый и старый документы с заданиями
Исключение №4: преподаватель не сохраняет изменения в итоговом тесте
11 Преподаватель сохраняет изменения в итоговом тесте	Система оставляет неизмененный итоговый тест

3.2.2 Построение диаграммы деятельности

Диаграмма деятельности - это технология, позволяющая описывать логику процедур, бизнес-процессы и потоки работ. Во многих случаях они напоминают блок-схемы, но принципиальная разница между диаграммами деятельности и нотацией блок-схем заключается в том, что диаграммы деятельности поддерживают параллельное процессы [20].

Диаграмма подразумевает действия пользователей по отношению к системе. Вход в систему осуществляется через специальную форму входа, где нужно ввести логин и пароль. При верном введенном логине и пароле система перебрасывает пользователя на форму работы с системой, в роли преподавателя, или студента.

Диаграмма деятельности электронного практикума представлена на рисунке 3.6 на следующей странице.

Рисунок 3.6 - Диаграмма деятельности

В роли преподавателя возможно: редактирование курса, изменение структуры практикума, регистрация студентов с распределением их по группам, проверка выполненных заданий, редактирование итогового теста, просмотр успеваемости студентов.

В роли студента можно выполнять практические работы, индивидуальные задания, выполнить итоговый тест, и просмотреть результаты прохождения практикума. При завершении работ производится выход из курса, то есть переход в конечное состояние. Если пароль или логин введены неверно, то система не впускает пользователя, пока он не введет правильные данные.

3.3 Оценка трудоемкости разработки проекта

Оценка трудоемкости разработки проекта производится с использованием методики на основе вариантов использования.

В таблице 3.12 представлены весовые коэффициенты действующих лиц.

Таблица 3.12 - Весовые коэффициенты действующих лиц

Тип действующего лица	Весовой коэффициент
Простое	1
Среднее	2
Сложное	3

В таблице 3.13 представлены типы действующих лиц для разрабатываемой системы.

Таблица 3.13 - Типы действующих лиц для разрабатываемой системы

Действующее лицо	Тип
Преподаватель	Среднее
Студент	Среднее

При вычислении общего весового показателя количество действующих лиц каждого типа умножается на соответствующий весовой коэффициент. Общий весовой показатель рассчитывается по формуле:

(3.1)

Вычислим общий весовой показатель количества действующих лиц, по формуле (3.1):

В таблице 3.14 представлены весовые коэффициенты вариантов использования.

Таблица 3.14 - Весовые коэффициенты вариантов использования

Тип варианта использования	Описание	Весовой коэффициент
Простой	3 или менее транзакций	5
Средний	от 4 до 7 транзакций	10
Сложный	более 7 транзакций	15

В таблице 3.15 представлена сложность вариантов использования для разрабатываемой системы

Таблица 3.15 - Сложность вариантов использования для разрабатываемой системы

Вариант использования	Тип
Добавление и редактирование заданий	Простой
Добавление и редактирование итогового теста	Простой
Мониторинг работы студентов	Простой
Редактирование курса	Средний
Прохождение итогового теста	Простой
Выполнение заданий по темам	Простой
Выполнение индивидуальных заданий по темам	Простой

При вычислении общего весового показателя количество вариантов использования каждого типа умножается на соответствующий весовой коэффициент по формуле (3.1):

.

Общий весовой показатель вычисляется по формуле:

(3.2)

Вычислим общий весовой показатель по формуле (3.2):

Показатели технической сложности проекта представлены в таблице 3.16.

Таблица 3.16 - Показатели технической сложности проекта

Показатель	Описание	Вес
Т1	Распределенная система	2
Т2	Высокая пропускная способность	1
Т3	Работа конечных пользователей в режиме он-лайн	1
Т4	Сложная обработка данных	1
Т5	Повторное использование кода	1
Т6	Простота установки	1
Т7	Простота использования	0,5
Т8	Переносимость	2
Т9	Простота внесения изменений	1
Т10	Параллелизм	1
Т11	Специальные требования к безопасности	1
Т12	Непосредственный доступ к системе со стороны внешних пользователей	1
Т13	Специальные требования к обучению пользователей	1

В таблице 3.17 представлены показатели технической сложности для рассматриваемой системы.

Таблица 3.17 - Показатели технической сложности для рассматриваемой системы

Показатель	Вес	Значение	Значение с учетом веса
1	2	3	4
Т1	2	2	4
Т2	1	1	3
Т3	1	5	5
Т4	1	1	1
Т5	1	0	0
Т6	1	3	3
Продолжение таблицы 3.17
1	2	3	4
Т7	0,5	4	2
Т8	2	1	2
Т9	1	3	3
Т10	1	4	4
Т11	1	5	5
Т12	1	4	4
Т13	1	4	2
?			40

Техническая сложность проекта электронного практикума вычисляется по формуле:

(3.3)

Вычислим техническую сложность проекта по формуле (3.3):

TCF=0,6+ (0,01*40) =1.

В таблице 3.18 представлены показатели уровня квалификации разработчиков

Таблица 3.18 - Показатели уровня квалификации разработчиков

Показатель	Описание	Вес
F1	Знакомство с технологией	1,5
F2	Опыт разработки приложений	0,5
F3	Опыт использования объектно - ориентированного подхода	1
F4	Наличие ведущего аналитика	0,5
F5	Мотивация	1
F6	Стабильность требований	2
F7	Частичная занятость	-1
F8	Сложные языки программирования	-1

Каждому показателю присваивается значение от 0 до 5.

Для показателей F1 - F4: 0 - отсутствие, 3 - средний уровень, 5 - высокий уровень.

Для показателя F5: 0 - отсутствие мотивации, 3 - средний уровень мотивации, 5 - высокий уровень мотивации.

Для показателя F6: 0 - высокая нестабильность требований, 3 - средняя нестабильность требований, 5 - стабильные требования.

Для показателя F7: 0 - отсутствие специалистов с частичной занятостью, 3 - средний уровень, 5 - все специалисты с частичной занятостью.

Для показателя F8: 0 - простой язык программирования, 3 - средняя сложность языка программирования, 5 - высокая сложность языка программирования.

В таблице 3.19 представлены показатели уровня квалификации разработчиков для разрабатываемой системы.

Таблица 3.19 - Показатели уровня квалификации разработчиков для разрабатываемой системы.

Показатель	Вес	Значение	Значение с учетом веса
F1	1,5	2	3
F2	0,5	2	1
F3	1	2	2
F4	0,5	0	0
F5	1	0	0
F6	2	1	2
F7	-1	2	-2
F8	-1	3	-3
?			3

Уровень квалификации разработчиков вычисляется по формуле:

(3.4)

EF=1,4+ (-0,03*3) =1,31.

Окончательное значение трудоемкости рассчитывается по формуле:

(3.5)

UCP=44*1*1,31=57,64.

В качестве начального значения предлагается использовать 12 человеко-часов на один UCP. Общее количество человеко-часов на весь проект рассчитывается:

57,64*12=691,68.

При сорока часовой рабочей неделе длительность разработки электронного практикума равна 18 неделям.

4. Разработка информационного обеспечения системы

4.1 Анализ предметной области и выделение информационных объектов

Проведя анализ предметной области и требований к разрабатываемой системе, было принято решение об организации набора баз данных [21]. Состав информационного обеспечения представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Состав информационного обеспечения

Название информационного объекта (ИО)	Обозначение ИО	Семантика ИО
Студенты	Студенты	Содержит информацию о студентах, подписанных на курс.
Преподаватели	Преподаватели	Содержит информацию о преподавателях.
Группы	Группы	Содержит информацию о группах студентов.
Темы	Темы	Содержит информацию о темах, изучаемых в данной дисциплине и их составе.
Индивидуальные задания	ИДЗ	Содержит информацию о практическом материале.
Итоговый тест	ИТ	Содержит информацию об итоговом тесте, вопросах и ответах на них.
Прохождение курса	ПК	Содержит информацию о прогрессе изучения студентом тем.

Функциональные зависимости реквизитов представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Функциональные зависимости реквизитов

Информационный объект	Название реквизитов	Имя реквизитов	Функциональные зависимости
Студенты	Код студента Код группы Логин студента Пароль студента Фамилия студента Имя студента Отчество студента E-mail	Код_студента Код_группы Логин_студента Пароль_студента Фамилия_студента Имя_студента Отчество_студента E-mail
Преподаватели	Код преподавателя Фамилия преподавателя Имя преподавателя Отчество преподавателя Логин преподавателя Пароль преподавателя E-mail Телефон	Код_преп Фамилия_преп Имя_преп Отчество_ преп Логин_ преп Пароль_ преп E-mail Телефон
Группы	Код группы Название	Код_группы Название
Темы	Код темы Фамилия_преп Имя_преп Название Содержание	Код_темы Фамилия_преп Имя_преп Название Содержание
Индивидуальные задания	Код задания Код_студента Название Содержание	Код_задания Код_студента Название Содержание
Итоговый тест	Код вопроса Содержание вопроса Варианты ответов Правильные ответы	Код_вопр Содержание_вопр Варианты_ответов Правильные_ответы
Прохождение курса	Код прохождения Код студента Код темы Отметка о прохождении темы или теста	Код_прохожд Код_студента Код_темы Отм_прохождения

Разделение всех реквизитов информационных объектов на группы описательных и ключевых и установление между ними соответствия представлено в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Соответствие описательных и ключевых реквизитов

Описательные реквизиты	Ключевые реквизиты	Признак ключа	Имя ИО, включающего реквизит
1	2	3	4
Код_группы Логин_студента Пароль_студента Фамилия_студента Имя_студента Отчество_студента E-mail	Код_студента	Простой, универсальный (П., У.)	Студенты
Фамилия_преп Имя_преп Отчество_ преп Логин_ преп Пароль_ преп E-mail Телефон	Код_преп	П., У.	Преподаватели
Название	Код_группы	П., У.	Группы
Фамилия_преп Имя_преп Название Содержание	Код_темы	П., У.	Темы
Код_студента Название Содержание	Код_задания	П., У.	Индивидуальные задания
Содержание_вопр Варианты_ответов Правильные_ответы	Код_вопр	П., У.	Итоговый тест
Код_студента Код_темы Код_вопр Отм_прохождения	Код_прохожд	П., У.	Прохождение курса

Были проанализированы реальные отношения и функциональные связи между информационными объектами. Связи между информационными объектами приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Связи ИО

№ связи	Главный ИО	Подчиненный ИО	Ключ связи	Тип реального отношения
1	Группы	Студенты	Код_группы	1: М
2	Темы	Прохождение курса	Код_темы	1: М
3	Студенты	Индивидуальные задания	Код_студента	1: М
4	Преподаватели	Темы	Фамилия_преп	1: М
5	Итоговый тест	Прохождение курса	Код_вопр	1: М
6	Студенты	Прохождение курса	Код_студента	1: М

4.2 Построение логической модели данных

Различают следующие уровни логической модели, каждая из которых отличается глубиной представления информации о данных [21]:

1) диаграмма сущность-связь представляет собой модель данных верхнего уровня (рисунок 4.1). Она включает сущности и взаимосвязи, отражающие основные бизнес-правила предметной области. Такая диаграмма не слишком детализирована и может включать связи многие-ко-многим;

2) модель данных, основанная на ключах (рисунок 4.2). Данная модель предполагает уже более подробное представление данных и включает описание всех сущностей и первичных ключей. Здесь уже не допускается наличие связи многие-ко-многим, так как данная модель предназначена для представления структуры данных и ключей, которые соответствуют предметной области;

3) полная атрибутивная модель (рисунок 4.3). Это наиболее детальное представление данных. Данная модель представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, атрибуты и связи.

Рисунок 4.1 - Диаграмма сущность-связь

Рисунок 4.2 - Модель данных, основанная на ключах

Рисунок 4.3 - Полная атрибутивная модель

4.3 Описание таблиц базы данных

Описание структуры реляционных таблиц представлено в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - Описание таблиц реляционной базы данных

Атрибут	Признак ключа	Формат поля
Обозначение	Наименование		Тип	Длина	Точность
1	2	3	4	5	6
Студенты
Код_студента	Код студента	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Код_группы	Код группы		Текстовый	20
Фамилия_студента	Фамилия студента		Текстовый	20
Имя_студента	Имя студента		Текстовый	20
Отчество_студента	Отчество студента		Текстовый	20
Логин_студента	Логин студента		Текстовый	20
Пароль_студента	Пароль студента		Текстовый	20
E-mail	E-mail		Текстовый	20
Преподаватели
Код_преп	Код преподавателя	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Фамилия _преп	Фамилия преподавателя		Текстовый	20
Имя _преп	Имя преподавателя		Текстовый	20
Отчество_ преп	Отчество преподавателя		Текстовый	20
Логин_ преп	Логин преподавателя		Текстовый	20
Пароль_ преп	Пароль преподавателя	П., У.	Текстовый	20
E-mail	E-mail		Текстовый	20
Телефон	Телефон		Текстовый	20
Темы
Код_темы	Код темы	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Фамилия _преп	Фамилия преподавателя		Текстовый	20
Имя _преп	Имя преподавателя		Текстовый	20
Название	Название		Текстовый	50
Содержание	Содержание		Текстовый	100
Группы
Код_группы	Код группы	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Название	Название		Текстовый	20
Индивидуальные задания
Код_задания	Код задания	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Код_студента	Код студента		Текстовый	20
Название	Название		Текстовый	50
Содержание	Содержание		Текстовый	100
Итоговый тест
Код_вопр	Код вопроса	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Содержание_вопр	Содержание вопроса		Текстовый	100
Варианты_ответов	Варианты ответов		Текстовый	50
Правильные_ответы	Правильные ответы		Текстовый	50
Прохождение курса
Код_прохожд	Код прохождения	П., У.	Счетчик	Длинное целое
Код_вопр	Код вопроса		Текстовый	20
Код_студента	Код студента		Текстовый	20
Код_темы	Код темы		Текстовый	20
Отм_прохождения	Отметка о прохождении темы или теста		Текстовый	50

Физическая модель данных представлена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Физическая модель базы данных

4.4 Содержание электронного практикума

Электронный лабораторный практикум по теме "Разработка Flash-приложений" способствует получению знаний по разработке анимационных фильмов, flash-игр, и различных приложений, которые могут быть задействованы как отдельные объекты, так и в качестве контента интернет - ресурсов.

Разрабатывая практикум, учитывались особенности обучения и требования к программному продукту, а именно:

1) доступность системы для удаленной работы. Пользователям, имеющим выход в интернет, должен предоставляться непрерывный доступ к системе, вне зависимости от их местонахождения;

2) студент, работая удаленно, не должен испытывать трудностей при работе с электронным комплексом и программным средством Macromedia Flash 8, что обеспечено простотой интерфейса комплекса, а также подробным разъяснением работы в Macromedia Flash;

3) востребованность изучаемого материала в будущем.

Важным нюансом создания системы было составление учебного материала. Необходимо было составить материал так, чтобы студент при прохождении практикума не испытывал потребности в дополнительных источниках знаний по данному курсу. Этот вопрос был учтен, и содержание практических работ было составлено с предельной точкой понятности материала, грамотным разъяснением сложных тем, и правильной последовательностью изучения функциональных возможностей программного средства.

Разработана схема содержания электронного лабораторного практикума по теме "Разработка Flash-приложений", которая представлена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Схема содержания электронного практикума

Первый компонент курса, который будет изучаться студентами - это практические работы, которые разделяются на 10 тем, охватывая при этом все основы работы в программном средстве Macromedia Flash Professional 8 и включая в себя подробно описанные примеры создания анимации и приложений.

В каждой теме практических работ прикреплен текстовый файл с самой практической работой. После выполнения заданий студент должен выслать получившиеся работы на проверку, нажав на кнопку "Добавить ответ".

Содержание практических работ представлено в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Содержание практических работ

Название темы	Содержание
Тема 1. Базовые операции при редактировании изображений.	1. Работа с инструментом Arrow Tool (Указатель). 2. Работа с инструментом рисования Lasso. 3. Работа с инструментом рисования Line. 4. Работа с инструментом "Свободная трансформация". 5. Работа с базовыми объектами: круг, прямоугольник.
Тема 2. Покадровая анимация. Работа со слоями при покадровой анимации.	1. Создание анимации "падающего шара". 2. Создание анимации "восстановления шара". 3. Создание анимации "Часы".
Тема 3. Анимация движения. Работа со слоями при анимации движения. Совмещение покадровой и автоматической анимации.	1. Создание анимации движения шара. 2. Создание анимации движения нескольких объектов. 3. Создание анимации "Часы".
Тема 4. Анимация трансформации объекта. Анимация цвета.	1. Создание анимации, изменяющей форму объекта. 2. Создание анимации, в которой с течением времени из-00меняется цвет объекта.
Тема 5. Взаимодействие слоев.	1. Создание анимации столкновения автомобилей на ав - 00томагистрали.
Тема 6. Движение по направляющей. Взаимодействие слоев при движении по направляющей.	1. Создание анимации сдачи экзамена по вождению на 00"площадке". 2. Создание анимации автомобильных гонок.
Тема 7. Маскирование слоев.	1. Создание анимации, в которой объекты одного слоя 00отображаются в объектах другого слоя.
Тема 8. Создание символов. Переход по URL.	1. Создание символа-клипа. 2. Создание символа-кнопки. 3. Создание анимации, при нажатии на которую осу - 00ществляется переход по указанному URL.
Тема 9. Создание интерактивных фильмов.	1. Загрузка и выгрузка анимации. 2. Управление воспроизведением анимации.
Тема 10. Создание Flash-игры.	1. Создание игры, управляющей движением автомобиля.

После прохождения тем практических работ имеются индивидуальные задания, которые студент должен выполнить самостоятельно.

Индивидуальные задания необходимы для закрепления материала, изученного в практических работах. Исключениями являются 1 и 7 темы, для которых нет индивидуальных заданий, так как эти темы просты для изучения, и закрепляются в других темах. Индивидуальные задания расположены в текстовых файлах, и после их выполнения, так же необходимо отправить получившиеся работы.

Содержание индивидуальных заданий представлено в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Содержание индивидуальных заданий

Название темы	Содержание
Тема 1. Базовые операции при редактировании изображений.	Нет индивидуальных заданий
Тема 2. Покадровая анимация. Работа со слоями при кадровой анимации.	1. Создание анимации движения шара в различных 00направлениях (в зависимости от варианта) и взаимо - 00действия между собой нескольких объектов при покад - 00ровой анимации.
Тема 3. Анимация движения. Работа со слоями при анимации движения. Совмещение покадровой и автоматической анимации.	1. Создание анимации движения шара в различных 00направлениях (в зависимости от варианта) и взаимо - 00действия между собой нескольких объектов при авто - 00матической.
Тема 4. Анимация трансформации объекта. Анимация цвета.	1. Создание анимации трансформации объектов и анима-00ции цвета по вариантам.
Тема 5. Взаимодействие слоев.	1. Создание анимации взаимодействия объектов по вари - 00антам.
Тема 6. Движение по направляющей. Взаимодействие слоев при движении по направляющей.	1. Создание анимации взаимодействия объектов при дви - 00жении по направляющей по вариантам.
Тема 7. Маскирование слоев.	Нет индивидуальных заданий
Тема 8. Создание символов. Переход по URL.	1. Создание символа-клипа. 2. Создание символа-кнопки. 3. Создание анимации, при нажатии на которую осу - 00ществляется переход по указанному URL.
Тема 9. Создание интерактивных фильмов.	1. Загрузка и выгрузка анимации. 2. Управление воспроизведением анимации.
Тема 10. Создание Flash-игры.	1. Создание игры, управляющей движением различных объектов в зависимости от варианта.

Для дополнительного контроля полученных знаний по всему курсу предполагается наличие итогового теста, который решается после изучения всех тем практикума. Элемент курса "Тесты" позволяет преподавателю разрабатывать тесты с использованием вопросов различных типов: "Вопросы в закрытой форме (множественный выбор)", "Верно/Неверно", "Короткий ответ", "Числовой", "Соответствие", "Случайный вопрос", "Вложенный ответ".

Вопросы для тестов хранятся в банке вопросов. На прохождение теста может быть дано несколько попыток, также установлен лимит времени на работу с тестом. Преподаватель может оценить результаты работы с тестом, показать правильные ответы на вопросы теста. Суммарно для прохождения теста будет предоставлено 34 вопроса.

Содержание итогового теста представлено в таблице 4.8.

Таблица 4.8 - Содержание итогового теста

Название	Содержание
Итоговый тест по курсу	22 вопроса с выбором ответа
	8 вопросов с ответом типа "верно/неверно"
	2 вопроса с введением ответа
	2 вопроса на соответствие

После прохождения итогового теста курс по разработке Flash-приложений считается завершенным.

5. Разработка программного обеспечения

5.1 Описание программных средств

Данный электронный лабораторный практикум базируется на модульной объектно-ориентированной динамической учебной среде Moodle. Эта система позволяет: создавать курсы, включающие теоретический и практический материал; проводить тестирование, включающее в себя различные по структуре тесты; отслеживать прохождение курса студентами. Широкий круг возможностей позволил данной среде стать одной из самой востребованной на рынке систем дистанционного образования.

Выполнение лабораторного практикума основано на работе в программном средстве Macromedia Flash 8, которое используется для создания рекламных баннеров, анимации, игр. Данная программа помогает создать компьютерную графику и анимацию, предназначенную, в основном, для публикации в Интернете. Flash также позволяет создавать программы, принимающие данные от пользователя и обрабатывающие их.

Преимуществами Macromedia Flash являются:

1) минимальный размер выходных файлов, что способствует их более быстрой загрузке в сети. Программа использует векторный формат изображений и сжимает растровые и звуковые файлы, что положительно влияет на уменьшение размера страницы и время ее скачивания.

2) нет проблем совместимости с различными браузерами. На всех браузерах получившаяся анимация воспроизводится одинаково.

3) наличие событийно-управляемого языка. Macromedia Flash имеет собственный язык обработки событий "ActionScript", с поддержкой условий, циклов, массивов, функций и классов.

4) удобство работы. Программа имеет понятный и удобный интерфейс даже для неквалифицированного пользователя.

5) универсальность, позволяющая в одном файле сочетать анимированную графику, текст, звук, прописывать сценарий поведения объектов с помощью ActionScript.

Одной из функций программы является обработка растровых изображений. На самом деле программа Flash обладает ограниченными возможностями в плане редактирования изображения. Растровые рисунки состоят из множества точек - сетки отдельных пикселей. Положение и цвет каждой точки должно храниться в памяти, а это приводит к интенсивному использованию памяти компьютера и большим размерам файлов. Однако, растровый формат совершенно необходим для получения изображений фотографического качества. Еще одним недостатком растровых изображений является то, что их нельзя масштабировать без потери качества (четкости). Причем при увеличении размера изображения этот недостаток проявляется сильнее, чем при уменьшении. Из-за этих двух недостатков растровые изображения не являются идеальным решением для использования в качестве Web - контента.

Создание векторной графики является второй и основной функцией программного средства. При создании графического изображения программа опирается не на отдельные пиксели, а определяет точки фигуры, которые описываются координатами. Линии, которые соединяют эти точки, называются ребрами, а векторы в каждой точке описывают изменение направления ребра. Поскольку эта схема использует математическое представление данных, здесь существует два основных преимущества: содержимое в векторном виде имеет более компактный вид и масштаб изображения можно изменять без ущерба для качества. Эта преимущества имеют большое значение для Web-контента.

Macromedia Flash также применяется для создания векторной анимации. Компонент программы Flash, служащей для создания векторной анимации, отличается от любой другой программы, которая существовала ранее. Хотя Flash может управлять растровыми изображениями, но ее исходный формат - векторный. Поэтому, в отличие от других анимационных и медиапрограмм, при создании конечного фильма Flash опирается на добротный и надежный векторный формат. Так программа хранит компактное векторное описание каждого кадра, поэтому Flash быстро формирует векторное изображение, предъявляя меньше требований к пропускной способности интернет-соединения и затрачивая меньше ресурсов компьютера пользователя. Это имеет огромное преимущество при передаче Flash-анимации и Flash-содержимого.

Flash пригоден для синтеза анимации. В программе контроллер анимации является ключевым элементом программы. Организованная последовательность кадров, более известная под названием фильм, представляет собой следующее: фильм может состоять из произвольного количества сцен, а каждая сцена может содержать неограниченное число слоев, которые отображаются от первого и до последнего, и каждый слой может обладать порядковым расположением объектов на нем. Элементы, которые отвечают за представление минимального временного промежутка в анимации, называются кадрами, а каждый слой может состоять из последовательности одного или более кадров, которыми можно управлять с помощью временной шкалы.

Компания Macromedia расширила возможности Flash введением ограниченных, но мощных, возможностей программирования, которые позволяют управлять интерактивностью во Flash. Более того, эти возможности, дополненные программой Generator, позволили Flash работать в качестве клиентской части серверной базы данных для сложных интерактивных приложений, предназначенных, например, для обеспечения торговли в интерактивном режиме, интерактивного заполнения форм и других возможностей, которые обычно не ассоциируются с анимационной программой.

Macromedia Flash - это мощное средство создания анимированных проектов на основе векторной графики с встроенной поддержкой интерактивности, в то же время оно очень простое в использовании по сравнению с другими программами, даже если человек впервые решил воспользоваться этой программой, он легко и быстро сможет сориентироваться благодаря простоте интерфейса.

Flash является идеальным рабочим инструментом для художников и дизайнеров, позволяющим дополнять создаваемые ими Web-проекты анимацией и звуком.

Подход Flash к разработке также облегчает создание сложных мультимедийных презентаций, при этом размеры файлов остаются небольшими. Так как такие элементы, как векторы, растровые изображения и звук обычно используются в одном проекте несколько раз, Flash благодаря своей внутренней функции Symbol Conversation позволяет создавать единственный экземпляр объекта, который можно повторно использовать вместо того, чтобы каждый раз пересоздавать новый. Такой подход существенно уменьшает размер файла проекта.

Flash-проект способен сделать Web-страницу более привлекательной и стильной, а Flash-баннер - затмить обычные анимированные GIF, тем более что Flash-клипы можно озвучивать.

Macromedia выпустила Flash-проигрыватели для всех основных операционных систем и типов браузеров, что обеспечило необходимую для Internet кросс-платформенность и популярность этой технологии.

5.2 Алгоритм решения задачи

Электронный лабораторный практикум поделен на уровни, каждый из которых является функционально законченным блоком, что в свою очередь облегчает эксплуатацию всей системы в целом. Для упрощения процесса проектирования, при разработке структуры электронной системы применяется функциональная декомпозиция, которая также позволяет наглядно продемонстрировать процесс функционирования. При программной реализации проекта будет использоваться модульный подход, который позволяет за счет повторного применения уже сделанных частей снижать стоимость и время разработки продукта. Используя данный подход в процессе проектирования и разработки структуры блоков, каждый из них разбивается на модули, которые будут выполнять определенные функции.

Структурная схема программного обеспечения электронного практикума представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Структурная схема программного обеспечения электронного практикума

Разделение электронного практикума на отдельные модули было сделано исходя из следующих соображений:

1) упрощается процесс внесения изменений или дополнений к уже существующим модулям, так как изменения необходимо вносить лишь в тот модуль, функции которого мы хотим либо изменить, либо дополнить;

2) есть возможность создания и подключения новых модулей, которые будут выполнять дополнительные функции. Требуется лишь добавить их к уже имеющейся структуре;

3) система становится более гибкой, так как при более детальном разбиении каждого из блоков на отдельные модули существует возможность отключения по усмотрению администратора той или иной функции, которую выполняет какой-то конкретный модуль;

4) снижает требовательность к быстродействию ПК, что достигается путем более экономного использования процессорного времени, выделяемого на обработку входных данных.

Деление структуры электронного лабораторного практикума на отдельные функциональные блоки является правильным шагом, который позволит в дальнейшем снизить затраты на эксплуатацию и обслуживание, а также позволит снизить требования к ПК.

Блок взаимодействия пользователя с системой находится на верхнем уровне иерархии. Он непосредственно осуществляет взаимодействие электронного комплекса с пользователями через web-интерфейс. Блок взаимодействия пользователя с системой разбит на отдельные модули, один из которых состоит из отдельных подмодулей. Это сделано с целью придания большей гибкости структуре данного блока, что позволяет упростить процесс внесения изменений и дополнений в данный блок в случае необходимости. Структурная схема блока взаимодействия пользователя с системой представлена на рисунке 5.2.

Из представленной структурной схемы можно заметить, что основной функцией блока взаимодействия является осуществление взаимодействия различного типа пользователей с электронным лабораторным практикумом. Как показано на рисунке, данный блок состоит из двух частей: блок регистрации-авторизации; блок доступа к информации. Блок регистрации-авторизации отвечает за доступ пользователей к системе.

Для входа в систему необходимо пройти идентификацию. В случае, если пользователь не имеет своей учетной записи, то в доступе ему будет отказано. Логин и пароль учетной записи будут предоставлены студентам преподавателем. При этом, сам процесс регистрации проводит преподаватель, или ответственный за эту процедуру сотрудник. Далее, если пользователь выполнил вход в систему, ему будет доступен информационный блок.

Для разного типа пользователей должен быть реализован свой пользовательский интерфейс, который и будет ограничивать доступность элементов, и предоставлять им только разрешенную информацию. Данная задача реализована в блоке доступа к информации.

Рисунок 5.2 - Структурная схема блока взаимодействия пользователя с системой

Блок доступа к информации состоит из двух подблоков: блок обучающегося, блок преподавателя. Основной функцией данного блока является взаимодействие различного типа пользователей с обучающей системой.

Блок обучающегося состоит из модуля практических работ, модуля индивидуальных заданий, модуля итогового теста.

Модуль практических работ содержит обучающие работы, расположенные по темам. В данном модуле студенты выполняют работы по предоставленным предельно подробным указаниям по их выполнению.

Модуль индивидуальных заданий содержит задания для самостоятельного выполнения по темам, пройденным в модуле лабораторных работ.

Модуль итогового теста содержит тест, который проверяет наличие полученных знаний во время выполнения модуля лабораторных работ и закрепленных при выполнении модуля индивидуальных заданий. Вопросы в данном модуле построены так, что студент, который лично проходил модули обучения, без затруднений может дать ответ на них.

Блок доступа к информации состоит из блока обучающегося и блока преподавателя. Блок обучающегося состоит из модуля практических работ, модуля индивидуальных заданий, модуля итогового теста, модуля просмотра собственных результатов. Блок работы преподавателя состоит из модуля администрирования, модуля работы с информационной составляющей, модуля просмотра результатов студентов.

Блок обучающегося является основой учебного процесса. Блок работы преподавателя обеспечивает разработку и наполнение практическими и тестирующими материалами. Также этот блок работы предназначен для контроля процесса подготовки участников курса. С помощью модуля работы с информационной составляющей преподаватель заполняет базу данных по практическим работам, индивидуальным заданиям, тестам. В модуле администрирования преподаватель имеет возможность настраивать базы данных и внешний интерфейс системы, назначать права и роли обучающимся.

В модуле просмотра результатов студентов можно отслеживать степень прохождения практикума студентами.

Блок хранения информации является последним уровнем. Он включает в себя блоки работы с базой данных с возможностью получения хранящихся в ней данных, и занесения в нее необходимой информации. Структурная схема данного блока представлена на рисунке 5.3.

Блок состоит из модуля хранения практических работ, модуля хранения индивидуальных заданий, модуля хранения итогового теста, модуля хранения результатов итогового теста, модуля хранения информации о пользователях, модуля хранения информации о действиях пользователей. Эти модули отвечают за хранение соответствующей информации.

Рисунок 5.3 - Структурная схема блока хранения информации

Таким образом, можно сделать вывод, что основной функцией блока хранения данных является взаимодействие с системой управления базой данных, то есть внесение, изменение и выборка информации. Основным требованием к реализации базы данных будет являться скорость ее работы, то есть скорость внесения и выборки информации.

5.3 Реализация структуры интерфейса

Исходя с позиции программного обеспечения, в состав интерфейса входят два компонента: набор процессов ввода-вывода и процесс диалога. Пользователь электронного практикума через интерфейс может посылать входные данные и принимать выходные данные.

Процессы ввода-вывода служат для того, чтобы принять от пользователя и передать ему данные через различные физические устройства.

Диалог между человеком и компьютером воспринимается как обмен информацией между вычислительной системой и пользователем, происходящий посредством интерактивного терминала, и по определенным правилам. Процесс диалога - это механизм обмена информацией, включающий в себя все входящие в систему процессы по выполнению определенных задач.

Существуют четыре основные структуры диалога, на основе которых строится взаимодействие пользователя и электронного комплекса: диалог на основе командного языка; диалог типа меню; диалог типа вопрос-ответ; диалог на основе экранных форм [21].

Интерфейс на основе языка команд требует наличия знаний у пользователя нужных команд и их синтаксисов. Достоинствами такой структуры диалога являются гибкость и мощность. Интерфейс данного типа рассчитан на опытного профессионального пользователя.

Структура типа меню облегчают взаимодействие пользователя с ПК, так как снимают с пользователя необходимость заранее изучать язык общения с системой, что оказывается вполне удобным для непрофессиональных пользователей, которым остается лишь выбрать нужный пункт меню для выполнения определенных команд. Так же имеется возможность прямого доступа к информации, которая повышает скорость взаимодействия пользователя с программой [21].

В диалоге типа вопрос-ответ доступен либо выбор из списка, либо ввод данных с клавиатуры. Диапазон значений данных при этом не ограничен, но минусом данного типа является малая степень пригодности для использования способа простого указания.

Диалог типа экранной формы используется в прикладных бухгалтерских системах и системах обработки заказов. Плюсами данного диалога являются: возможность работы неквалифицированных пользователей; работа с более широким диапазоном данных, в отличие от диалога типа меню; возможность более быстрой работы в сравнении с диалогом типа вопрос-ответ.

Принцип работы диалога экранной формы состоит в том, что она выводит на экран определенное количество вопросов, и пользователю требуется дать ответ на них.

Структура экранных форм достаточно гибка и позволяет пользователю отвечать на вопросы в любой последовательности, предоставляя возможность изменения уже введенного ответа. Так же экранные формы применяют в задании параметров запросов в базах данных [21].

В основном на практике используют комбинацию диалогов, оставляя за одним из них роль, определяющую стиль смешанного диалога.

Электронный лабораторный практикум по теме "Разработка Flash - приложений" создан на основе интерфейса типа меню. Взаимодействие системы с пользователем осуществляется посредством интерактивного меню, повышающего скорость работы.

При разработке интерфейса были учтены следующие требования:

1) доступность для работы неквалифицированных пользователей. Для этого его элементы должны быть подчинены общему стилю или унифицированы групповым образом;

2) следует активно использовать пиктограммы, поясняющие действия и предназначения элементов;

3) при переходе на новые страницы, должна быть возможность вернуться обратно, на предыдущую страницу.

Структурная схема интерфейса электронного практикума представлена на рисунке 5.4.

Схемы диалогов клиентских частей представлены: на рисунке 5.5 - схема диалога "Модуль студента", на рисунке 5.6 - схема диалога "Модуль преподавателя".

Рисунок 5.4 - Структурная схема интерфейса

Рисунок 5.5 ? Схема диалога "Модуль студента"

Рисунок 5.6 - Схема диалога "Модуль преподавателя"

5.4 Тестирование и оценка надежности программного продукта

Опишем функциональное тестирование метода эквивалентных разбиений [22]. Представим классы эквивалентности в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Классы эквивалентности

Показатель	Правильный класс эквивалентности	Неправильный класс эквивалентности
Пароль для регистрации	Пароль содержит символов - не менее 4, символов, не являющихся буквами и цифрами - не менее 1	Пароль содержит менее 4 символов, или пароль содержит символов, не являющихся буквами и цифрами менее 1
Размер файла для ответа в заданиях	Размер файла менее 1Мбайт	Размер файла более 1Мбайт
Количество загружаемых файлов к ответу к заданию	Количество загружаемых файлов 5	Количество загружаемых файлов больше 5

Определим тестовые наборы, соответствующие каждому классу эквивалентности и проведем программное тестирование, с целью выяснить наши предположения о поведении программы при столкновении с данным классом. Тестовые наборы включают в себя название показателя, которому соответствуют классы эквивалентности, входные данные для тестирования, предполагаемый результат и результат, полученные в ходе непосредственного тестирования программы. Результат тестирования считается положительным, если получен предполагаемый результат [22].

Тестовые наборы представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Классы эквивалентности

Показатель	Входные данные для тестирования	Предполагаемый результат	Результат тестирования
Пароль для регистрации	002	Ошибка: пароль должен содержать символов - не менее 4, символов, не являющихся буквами и цифрами - не менее 1	+
Пароль для регистрации	0003!	Пароль задан верно	+
Размер файла для ответа в заданиях	433 Кбайт	Файл загружен	+
Размер файла для ответа в заданиях	1,2 Мбайт	Ошибка: размер файла должен быть менее 1Мбайт	+
Количество загружаемых файлов к ответу к заданию	6	Ошибка: количество загружаемых файлов должно быть не более 5	+
Количество загружаемых файлов к ответу к заданию	4	Файлы загружены	+

Для оценки надежности программного продукта используем простую интуитивную модель, которая предполагает проведение тестирования двумя группами программистов, использующими независимые тестовые наборы, независимо одна от другой [22]. В процессе тестирования каждая из групп фиксирует все найденные ею ошибки. При оценке числа оставшихся в программе ошибок результаты тестирования обеих групп собираются и сравниваются. Предположим, первая группа обнаружила N1 ошибок, вторая - N2, a N12 - это ошибки, обнаруженные дважды (обеими группами). Если обозначить через N неизвестное количество ошибок, присутствовавших в программе до начала тестирования, то можно эффективность тестирования (E) каждой из групп определить как:

. (5.1)

Предполагая, что возможность обнаружения всех ошибок одинакова для обеих групп, можно допустить, что если первая группа обнаружила определенное количество всех ошибок, она могла бы определить то же количество любого случайным образом выбранного подмножества. В частности, можно допустить:

. (5.2)

Тогда

. (5.3)

Предположим, что первая группа обнаружила 2 ошибки и вторая 2, обменявшись данными, оказалось, что у обеих групп обе ошибки общие. Тогда по формулам (5.1), (5.2), (5.3) найдем необходимые значения:

.

Исходя из полученных данных, можно утверждать, что в программе, до начала тестирования было 2 ошибки. При этом эффективность тестирования каждой группой равна 1. Полученные данные являются показателем достаточной степени надежности программного продукта.

6. Компьютерная реализация системы

6.1 Основные принципы работы с системой

Для работы с электронным практикумом необходимо запустить компьютер. После запуска открыть любой веб-браузер и ввести в адресную строку адрес сайта, где находится система (в данном случае localhost). Чтобы начать работу, необходимо выполнить вход в систему. Для этого можно нажать в правом верхнем углу кнопу вход или на ту же кнопу в конце страницы.

В полях логин и пароль нужно ввести необходимые логин и пароль пользователя, которые предварительно создал администратор системы (или преподаватель). Введем известные данные и нажмем кнопу вход.

В данном случае запись на курс была осуществлена заранее. И поэтому, чтобы войти в него, достаточно нажать на название из списка "мои курсы".

В содержании курса представлены лабораторные работы по темам и индивиуальные задания. При выборе к примеру практической работы №1 появится страница с текстовым документом. После выполнения работы, можно отправить ее результат, нажав на кнопку "Добавить ответ на задание".

После прохождения всех тем, для студента будет доступен итоговый тест.

Выбирать нужные варианты ответа можно нажимая на переключающиеся кнопки, либо отмечать ответ галочкой, либо самому вписать правильный. После ответов на все вопросы, для завершения теста нужно нажать на кнопку отправить все и завершить тест. Тест завершится и появится окно с результатом.

Для выхода из системы в любое время можно нажать на кнопку выход в правом верхнем углу окна страницы.

Для преподавателя, те же условия входа, что и для студента, только преподаватель может редактировать все данные, которые есть на странице и в системе, путем нажатии кнопки "Редактировать".

Все изменения сохранятся на в базе данных при любом действии, где нет кнопки подтверждения. Из этого режима преподаватель может редактировать практические работы и индивидуальные задания, итоговый тест.

Преподаватель оценивает работы студентов, заходя на страницу, на которую студент отправляет выполненные работы.

6.2 Основные принципы работы с программным средством Macromedia Flash

При входе в данное программное средство откроется главное меню, где можно выбрать формат файла для дальнейшей работы или запустить ранее сделанные работы.

Основным форматом документа для работы является Flash Document. При его выборе откроется рабочая зона программы.

Исходя из рисунка, видно, что слева находится панель инструментов, справа панель цветовой гаммы, снизу панель свойств объектов и панель для приписывания объектам кода действий, а в верхней части по центру находится линейка кадров, на рисунке 6.9 установлено положение курсора на первом кадре.

Рассмотрим основы работы в программе на примере создания анимации движения шара, входящей в тему "Анимация движения".

Создайте новый Flash Document. На холсте в верхнем левом углу создайте шар, покрасьте его в синий цвет, тип заливки: solid. Пример показан на рисунке 6.10 (изображение слева).

Нажмите на линейке кадров на 20-ый кадр правой кнопкой мыши. Выберите пункт "вставить ключевой кадр" (Insert Keyframe). В этом кадре переместите шар в правую сторону посередине холста. Пример показан на рисунке 6.10 (изображение второе слева).

Перейдите на 35 кадр. Выберите пункт "вставить ключевой кадр", переместив шар в нижнюю строну примерно посередине и немного увеличьте размер шара с помощью инструмента "Free Transform". Пример показан на рисунке 6.10 (изображение третье слева). Увеличение в размерах при отладке ролика будет создавать иллюзию того, что мяч как - бы приближается к нам.

Перейдите на 50-ый кадр, также вставьте "ключевой кадр", но тут уже вынесите шар за холст в левую сторону, уменьшив при этом размеры шара, что будет создавать иллюзию отдаления шара.

На линейке кадров выберите первый кадр, нажмите на него правой кнопкой мыши, и выберите "Создать двойное движение" (Create Motion Tween), или в меню "свойств" (Properties), которое находится ниже рабочего холста, выберите из раскрывающегося списка "Tween" значение "Motion". При этом на линейке кадров появится линия со стрелкой от 1-го кадра к 20-ому. Если вы не нашли меню Propeties, то его можно вызвать с помощью комбинации клавиш "Ctrl+F3".