Разработка обучающего программного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1.Краткая характеристика предприятия
• 1.1Краткая характеристика ИМСИТ
• 2.Описание предметной области
• 2.1Классификация средств создания электронных учебников
• 3.Структурная организация электронного учебника
• 3.1Режимыработыэлектронногоучебника
• 4.Техническое задание
• 5.Выбор инструментальной среды разработки
• 5.1Технология HTML
• 5.2Условия применения программного средства
• 6.Разработка модели комплекса
• 6.1Выбор языка моделирования
• 6.2Выбор среды моделирования
• 6.3Диаграмма вариантов использования
• 6.4Диаграмма состояний
• 7.Руководство пользователя
• 8.Экономическая эффективность внедрения обучающего комплекса
• 8.1Назначение внедрения интерактивной обучающей программы
• 8.2Расчет трудозатрат на создание обучающей системы
• 9.Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности
• 9.1Основные правила
• Заключение
• Список использованных источников и литературы
• Приложения


Введение

По данным ЮНЕСКО (рис. 1) при аудио восприятии усваивается только 12% информации, при визуальном около 25%, а при аудиовизуальном до 65% воспринимаемой информации.

Рисунок 1 - Восприятие информации

комплекс обучающий программный разработка

Эти факты указывают на актуальность использования наглядных форм обучения в виде интерактивных обучающих программ, презентаций и электронных учебников.

В последнее время все большее внимание уделяется обучению с использованием компьютерных технологий, что в значительной степени увеличивает интерес учащихся к изучаемым предметам и развивает логику.

В связи с этим темой моего диплома является создание обучающего программного модуля для высших учебных заведений.

Переход современного общества к информационной эпохе своего развития выдвигает, в качестве одной из основных задач, стоящих перед системой школьного образования, задачу формирования основ информационной культуры будущего специалиста.

Новые информационные технологии позволяют активизировать интерес к предмету, существенно меняя качество образования. Это и есть первоочередная задача приоритетного направления развития образования для страны, которая ориентируется на инновационный путь развития.



1. Краткая характеристика предприятия

1.1 Краткая характеристика ИМСИТ

Академия ИМСИТ изначально определила своей стратегической целью - качество и доступность образования.

К созданию системы менеджмента качества руководство ИМСИТ приступила с 2001 года, когда Академия впервые приняла участие в конкурсе Министерства образования РФ «Внутривузовские системы обеспечения качества подготовки специалистов». ИМСИТ- единственный вуз Краснодарского края, участвовавший в данном конкурсе. По итогам конкурса в 2004 году вуз стал лауреатом, получил диплом и памятный приз, который был вручен на коллегии Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки в апреле 2005 года. Дважды Академия ИМСИТ участвовала в губернаторской программе качества и в 2005 году стала лауреатам премии администрации Краснодарского края в области качества товаров и услуг.

Основной целью политики вуза в области качества является подготовка специалиста, чей уровень, с одной стороны, соответствовал бы требованиям Государственных образовательных стандартов и, с другой стороны, потребностям рыночной экономики.

Модель, или условия министерского конкурса по системе качества обучения специалистов включает девять основных показателей (критериев); первые пять предусматривают раскрытие и оценку потенциала вуза, его возможностей качественного ведения учебно-воспитательного процесса; остальные критерии - предполагают показ качества процесса обучения и его результативность.

Сегодня в Академии ИМСИТ работает команда профессионалов, сознающих предназначение вуза и объединенных общей стратегической задачей - обеспечение качества подготовки специалистов.

Реализация Политики Академии ИМСИТ в области качества привела к необходимости проведения структурной реорганизации: введения многоуровневой системы управления вузом, для обеспечения эффективности работы.

По инициативе президента для координации работы по обеспечению качества подготовки специалистов в 2002 году создан Совет по качеству и эффективности работы. Члены Совета прошли обучение по курируемым направлениям и фактически осуществляют внутренний аудит.

Структура Академии ИМСИТ постоянно совершенствуется: создаются новые факультеты, кафедры, лаборатории.



2. Описание предметной области

Дистанционное обучение - комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационной образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и т.п.). Информационно-образовательная система ДО представляет собой системно-организованную совокупность средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей. ДО является одной из форм непрерывного образования, которое призвано реализовать права человека на образование и получение информации.

То есть, под дистанционным обучением будем понимать любой вид передачи знаний, где обучающий и обучаемый разобщены во времени и/или пространстве. Если согласиться с этим определением, то "старое доброе" заочное обучение и есть прообраз современного ДО, в котором, однако, отсутствует элемент индивидуализации. Каким же образом можно привнести элементы индивидуализации в компоненты дистанционного обучения?

Поскольку современные компьютеры позволяют с большой эффективностью воспроизводить практически все известные до настоящего времени виды передачи информации, и, что нам представляется наиболее важным, только они могут реализовать адаптивные алгоритмы в обучении и обеспечить преподавателя объективной и оперативной обратной связью о процессе усвоения учебного материала, то становится совершенно очевидным, что принципиальное отличие ДО в сегодняшнем его понимании от традиционного заочного заключается не только в том, что "перо и бумагу" заменяет компьютер, а "голубиную почту" - Интернет. Мультимедийный компьютер - это не только новый интегрированный носитель информации, это - устройство наиболее полно и адекватно отображающее модель "facetoface". Кроме этого, только в компьютерах могут быть реализованы информационно-справочные системы на основе гипермедийных ссылок, что также является одной из важнейших составляющих индивидуализации обучения.

Что же такое «Электронный учебник» и в чем его отличия от обычного учебника? Обычно электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он:

· обеспечивает практически мгновенную обратную связь;

· помогает быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычном учебнике затруднен;

· существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям;

· наряду с кратким текстом - показывает, рассказывает, моделирует и т.д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий) позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу.

К недостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой.

2.1 Классификация средств создания электронных учебников

Средства создания электронных учебников можно разделить на группы, например, используя комплексный критерий, включающий такие показатели, как назначение и выполняемые функции, требования к техническому обеспечению, особенности применения. В соответствии с указанным критерием возможна следующая классификация:

· традиционные алгоритмические языки;

· инструментальные средства общего назначения;

· средства мультимедиа;

· гипертекстовые и гипермедиа средства;

Ниже приводятся особенности и краткий обзор каждой из выделенных групп.В качестве технической базы в дальнейшем имеется в виду IBM совместимые компьютеры, как наиболее распространенные в нашей стране и имеющиеся в распоряжении университета.



3. Структурная организация электронного учебника

На рынке компьютерных продуктов с каждым годом возрастает число обучающих программ, электронных учебников и т.п. Одновременно не утихают споры о том, каким должен быть "электронный учебник", какие функции "вменяются ему в обязанность". Традиционное построение ЭУ: предъявление учебного материала, практика, тестирование.

В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования:

1. Информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новых понятий.

2. Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудио- или видеовиде ("живые лекции"). Обязательным элементом интерфейса для живых лекций будет линейка прокрутки, позволяющая повторить лекцию с любого места.

3. Текстовая информация может дублировать некоторую часть живых лекций.

4. На иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, должна быть мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (карты, плана, схемы, чертежа сборки изделия, пульта управления объектом и т.д.).

5. Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром. Перспективным элементом может быть подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области.

6. Видеоинформация или анимации должны сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении. В этом случае затраты времени для пользователей в пять-десять раз меньше по сравнению с традиционным учебником. Некоторые явления вообще невозможно описать человеку, никогда их не видавшему (водопад, огонь и т.д.).Видеоклипы позволяют изменять масштаб времени и демонстрировать явления в ускоренной, замедленной или выборочной съемке.

7. Наличие аудиоинформации, которая во многих случаях является основной и порой незаменимой содержательной частью учебника.

3.1 Режимы работы электронного учебника

Можно выделить 3 основных режима работы ЭУ:

· обучение без проверки;

· обучение с проверкой, при котором в конце каждой главы (параграфа) обучаемому предлагается ответить на несколько вопросов, позволяющих определить степень усвоения материала;

· тестовый контроль, предназначенный для итогового контроля знаний с выставлением оценки.

В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования: структурированность, удобство в обращении, наглядность изложенного материала. Чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, целесообразно использование гипертекстовой технологии.

Электронный вариант учебника вмещает в себе и средства контроля, так как контроль знаний является одной из основных проблем в обучении. Долгое время в отечественной системе образования контроль знаний, как правило, проводилось в устной форме. На современном этапе применяются различные методы тестирования. Многие, конечно, не разделяют этой позиции, считая, что тесты исключают такие необходимые навыки, как анализирование, сопоставление и т.д. В системах дистанционного обучения применение новых технологии дает возможность качественно по-новому решить проблему. Мы заложили в электронный вариант учебника Таким образом, можно надеяться, что применение новых информационных технологий способствуют повышению эффективности обучения, а также являются незаменимым инструментом при самостоятельной подготовке обучающегося.

Известно, что для активного овладения конкретной предметной областью необходимо не только изучить теорию, но и сформировать практические навыки в решении задач. Для этого нужно научиться строить математические модели изучаемых процессов и явлений, проектировать алгоритмы решения и реализовывать их в виде программ. Для достижения этой цели в состав ЭУ включена серия модельных программ, обеспечивающих графическую иллюстрацию структуры и работы алгоритмов, что позволяет не только повысить степень их понимания, но и способствует развитию у студента интуиции и образного мышления.



4. Техническое задание

Разработать обучающий программный комплекс, состоящий из модулей: тестирование знаний, электронный учебник, интерактивная карта и справочная информация.

Цель работы -создание необходимой степени наглядности, расширение информационной поддержки урока, организация самостоятельной познавательной деятельности учащихся (выбора необходимой дополнительной информации, изучения нового учебного материала), развитие любознательности и познавательного интереса к предмету.

Система должна предусматривать возможность масштабирования по производительности и объему обрабатываемой информации без модификации ее программного обеспечения путем модернизации используемого комплекса технических средств. Возможности масштабирования должны обеспечиваться средствами используемого базового программного обеспечения.

Взаимодействие пользователей с программным комплексом должно осуществляться посредством визуального графического интерфейса (GUI).Интерфейс системы должен быть понятным и удобным, не должен быть перегружен графическими элементами и должен обеспечивать быстрое отображение экранных форм. Навигационные элементы должны быть выполнены в удобной для пользователя форме. Средства редактирования информации должны удовлетворять принятым соглашениям в части использования функциональных клавиш, режимов работы, поиска, использования оконной системы. Ввод-вывод данных системы, прием управляющих команд и отображение результатов их исполнения должны выполняться в интерактивном режиме. Интерфейс должен соответствовать современным эргономическим требованиям и обеспечивать удобный доступ к основным функциям и операциям системы.

Интерфейс должен быть рассчитан на преимущественное использование манипулятора типа «мышь», то есть управление системой должно осуществляться с помощью набора экранных меню, кнопок, значков и т. п. элементов. Клавиатурный режим ввода должен используется главным образом при заполнении и/или редактировании текстовых и числовых полей экранных форм.

Все надписи экранных форм, а также сообщения, выдаваемые пользователю (кроме системных сообщений) должны быть на русском языке.

Система должна обеспечивать корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверными действиями пользователей, неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных.В указанных случаях система должна выдавать пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращаться в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу данных.

Экранные формы должны проектироваться с учетом требований унификации:

- все экранные формы пользовательского интерфейса должны быть выполнены в едином графическом дизайне, с одинаковым расположением основных элементов управления и навигации;

- для обозначения сходных операций должны использоваться сходные графические значки, кнопки и другие управляющие (навигационные) элементы. Термины, используемые для обозначения типовых операций (добавление информационной сущности, редактирование поля данных), а также последовательности действий пользователя при их выполнении, должны быть унифицированы;

- внешнее поведение сходных элементов интерфейса (реакция на наведение указателя «мыши», переключение фокуса, нажатие кнопки) должны реализовываться одинаково для однотипных элементов.

Все прикладное программное обеспечение системы для организации взаимодействия с пользователем должно использовать русский язык.

Используемое при разработке программное обеспечение и библиотеки программных кодов должны иметь широкое распространение, быть общедоступными и использоваться в промышленных масштабах.



5. Выбор инструментальной среды разработки

При определении инструментальных сред разработки программного обеспечения существенными представляются следующие критерии выбора:

· Система должна содержатьне только информационную часть, но и программные средства, позволяющие проводить обучение и контроль по сценариям заданным разработчиком;

· возможность совмещения в приложении текстовой, графической и видеоинформации;

· наличие интерактивной инструментальной среды.

5.1 Технология HTML

HTML, HyperTextMarkupLanguage, или, по-русски, "язык разметки гипертекста", является фундаментальной, базовой технологией Интернета. Несмотряна бытующее среди пользователей Всемирной сети мнение, HTML является полнофункциональным языком программирования, обладающим практически всеми чертами, характерными для других аналогичных языков. Практически все содержимое web-узлов, которое отображается на экране подключенных к Интернету компьютеров, является набором документов, содержащих программный код HTML.

HTML позволяет формировать на странице сайта текстовые блоки, включать в них изображения, организовывать таблицы, управлять отображением цвета документа и текста, добавлять в дизайн сайта звуковое сопровождение, организовывать гиперссылки с контекстным переходом в другие разделы сервера или обращаться к иным ресурсам Сети и компоновать все эти элементы между собой. Файлы, содержащие гипертекстовый код, имеют расширение .htm или .html. HTML, HyperTextMarkupLanguage (язык разметки гипертекста) - язык, используемый для создания документов в Интернете. HTML-документом называется файл, содержащий код HTML. Такие документы являются основным информационным наполнением web-узлов, они позволяют отображать текст, графику, аудио- и видеоинформацию, а также другие компоненты ресурсов Интернета. Одной из основных функциональных особенностей, характерных именно для данного языка программирования, благодаря которой он и получил свое название, является гиперссылка. 

Гиперссылка (Hyperlink) - базовый функциональный элемент html-документа, представляющий собой реализацию динамической связи какого-либо объекта данной web-страницы с контекстным содержимым другого документа. Чтобы разъяснить этот термин, приведу простой пример. Предположим, что созданный вами html-документ включает текст, в котором встречается слово "гиперссылка", а подробное раскрытие этого термина приведено в другом документе, размещенном в Интернете не зависимо от первого. Преобразовав данное слово в гиперссылку и связав ее с указанным выше документом, вы организуете тем самым простейшую гиперсвязь: пользователю, желающему ознакомиться со значением термина «гиперссылка», достаточно щелкнуть мышью на этом слове, чтобы перейти к web-странице с соответствующими пояснениями. Следует отметить, что в качестве гиперссылки может использоваться как элемент текста, так и графический объект, а саму гиперсвязь можно устанавливать как между несколькими документами, расположенными на одном физическом сервере, так и с объектами, размещенными на различных узлах Интернета. В отличие от других языков программирования, HTML - язык не транслируемый, но интерпретируемый. Это означает, что для исполнения готового кода его не нужно компилировать, встроенный в специальное программное обеспечение, предназначенное для просмотра web-страниц, интерпретатор "компилирует" код непосредственно в процессе открытия документа. Приэтом, обнаружив в тексте ошибку, такая программа не выдает соответствующего предупреждения (если страница не содержит встроенных скриптов Java), а попросту игнорирует всю "ошибочную" строку. Это следует иметь в виду, составляя HTML-программу, поскольку можно ненароком пропустить "незаметную" ошибку и выявить ее наличие уже тогда, когда страница будет опубликована в Web.

Большинство документов имеют стандартные элементы, такие, как заголовок, параграфы или списки. Используя тэги HTML, вы можете обозначать данные элементы, обеспечивая WEB-броузеры минимальной информацией для отображения данных элементов, сохраняя в целом общую структуру и информационную полноту документов. Все что необходимо, чтобы прочитать HTML-документ - это WEB-броузер, который интерпретирует тэги HTML и воспроизводит на экране документ в виде, который ему придает автор.

Для создания страниц на языке гипертекстовой разметки HTML существует большое количество программ и редакторов. Сайт, написанный на этом языке, без труда открывается стандартным, установленном на большинстве современных компьютеров, браузером. Страница, написанная на данном языке, привычна и знакома любому пользователю, простота навигации, достаточное для электронного пособия количество тэгов, делает язык еще более привлекательным для использования.

Для выбора программы были сформулированы три основных, предъявляемые к программам Web-дизайна, требования:

· Полная поддержка кодировок русского языка.

· Возможность создания страничек не только любительского, но и профессионального уровня.

· Визуальный режим работы.

Наиболее полно данным требованиям отвечает редактор Dreamweaver. Для прорисовки дизайна электронного учебника будем использовать AdobePhotoshop.

AdobeDreamweaver - программа для разработки и поддержания веб-сайтов.

AdobeDreamweaver включает самые прогрессивные возможности и технологии, с помощью которых можно создавать динамичные и современные веб-сайты, соответствующие сегодняшним стандартам. Данное приложение позволяет не только с легкостью проектировать дизайн сайта, используя визуальные методы, но и предоставляет необходимые средства для продуктивной разработки веб-приложений. Тут присутствует полная поддержка формата CSS, с функцией проверки его совместимости с различными браузерами, функциональный редактор кода веб-страниц и возможность работать с такими технологиями, как: XML, jаvasсrірt, PHP, AdobeColdFusion, ASP и ASP.NET. В AdobeDreamweaver CS5 появилась поддержка новых популярных CMS, функции подсказки по пользовательским классам PHP и по коду для отдельных сайтов и многое другое.

Эта программа дает нам следующие возможности:

· добавлять на сайт контент (текст, картинки, музыку, видео);

· работать в 3 режимах ( Кодовый режим, полностью проектирование через Dreamweaver, работа сразу в двух режимах: пол окна - код, пол окна - проектирование кода (данный режим - самый удобный);

· быстро добавлять html теги (например: возможность быстрого добавления гиперссылок (это удобно, когда обмениваешься ссылками с другими сайтами;

5.2 Условия применения программного средства

Для надежной и быстрой работы системы необходима конфигурация со следующими характеристиками:

· PentiumIV 1800MHz;

· ОЗУ 256Мб;

· Жестким диском 20Гб;

· Видео картой SVGA 24 бит;

· Soundcard.

5.3 

6. Разработка модели комплекса

6.1 Выбор языка моделирования

Языком разработки модели системы был выбран унифицированный язык моделирования (UnifiedModelingLanguage, UML). UML язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это -- открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода.

Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур.

UML позволяет также разработчикам программного обеспечения достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий (таких как класс, компонент, обобщение (англ. generalization), агрегация (англ. aggregation) и поведение) и больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.

В UML используются следующие виды диаграмм:

Структурные диаграммы:

· Диаграмма классов;

· Диаграмма компонентов;

· Композитной/составной структуры;

· Диаграмма кооперации;

· Диаграмма развёртывания;

· Диаграмма объектов;

· Диаграмма пакетов;

· Диаграмма профилей;

Диаграммы поведения:

· Диаграмма деятельности;

· Диаграмма состояний;

· Диаграмма прецедентов;

· Диаграммы взаимодействия:

· Диаграмма коммуникации / Диаграмма кооперации;

· Диаграмма обзора взаимодействия;

· Диаграмма последовательности;

· Диаграмма синхронизации.

Диаграмма классов (StaticStructurediagram) -- статическая структурная диаграмма, описывающая структуру системы, демонстрирующая классы системы, их атрибуты, методы и зависимости между классами.

Существуют разные точки зрения на построение диаграмм классов в зависимости от целей их применения:

· концептуальная точка зрения -- диаграмма классов описывает модель предметной области, в ней присутствуют только классы прикладных объектов;

· точка зрения спецификации -- диаграмма классов применяется при проектировании информационных систем;

· точка зрения реализации -- диаграмма классов содержит классы, используемые непосредственно в программном коде (при использовании объектно-ориентированных языков программирования).

Диаграмма компонентов (Componentdiagram) -- статическая структурная диаграмма, показывает разбиение программной системы на структурные компоненты и связи (зависимости) между компонентами. В качестве физических компонент могут выступать файлы, библиотеки, модули, исполняемые файлы, пакеты и т. п.

Диаграмма композитной/составной структуры (Compositestructurediagram) -- статическая структурная диаграмма, демонстрирует внутреннюю структуру классов и, по возможности, взаимодействие элементов (частей) внутренней структуры класса.

Подвидом диаграмм композитной структуры являются диаграммы кооперации (Collaborationdiagram, введены в UML 2.0), которые показывают роли и взаимодействие классов в рамках кооперации. Кооперации удобны при моделировании шаблонов проектирования. Диаграммы композитной структуры могут использоваться совместно с диаграммами классов.

Диаграмма развёртывания (Deploymentdiagram) -- служит для моделирования работающих узлов (аппаратных средств, англ. node) иартефактов, развёрнутых на них. В UML 2 на узлах разворачиваются артефакты (англ. artifact), в то время как в UML 1 на узлах разворачивались компоненты. Между артефактом и логическим элементом (компонентом), который он реализует, устанавливается зависимость манифестации.

Диаграмма объектов (Objectdiagram) -- демонстрирует полный или частичный снимок моделируемой системы в заданный момент времени. На диаграмме объектов отображаются экземпляры классов (объекты) системы с указанием текущих значений их атрибутов и связей между объектами.

Диаграмма пакетов (Packagediagram) -- структурная диаграмма, основным содержанием которой являются пакеты и отношения между ними. Жёсткого разделения между разными структурными диаграммами не проводится, поэтому данное название предлагается исключительно для удобства и не имеет семантического значения (пакеты и диаграммы пакетов могут присутствовать на других структурных диаграммах). Диаграммы пакетов служат, в первую очередь, для организации элементов в группы по какому-либо признаку с целью упрощения структуры и организации работы с моделью системы.

Диаграмма деятельности (Activitydiagram) -- диаграмма, на которой показано разложение некоторой деятельности на её составные части. Под деятельностью (англ. activity) понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов -- вложенных видов деятельности и отдельных действий (англ. action), соединённых между собой потоками, которые идут от выходов одного узла к входам другого. Диаграммы деятельности используются при моделировании бизнес-процессов, технологических процессов, последовательных и параллельных вычислений. Аналогом диаграмм деятельности являются схемы алгоритмов по ГОСТ 19.701-90.

Диаграмма автомата (StateMachinediagram, диаграмма конечного автомата, диаграмма состояний) -- диаграмма, на которой представлен конечный автомат с простыми состояниями, переходами и композитными состояниями. Конечный автомат (англ. Statemachine) -- спецификация последовательности состояний, через которые проходит объект или взаимодействие в ответ на события своей жизни, а также ответные действия объекта на эти события. Конечный автомат прикреплён к исходному элементу (классу, кооперации или методу) и служит для определения поведения его экземпляров.

Диаграмма вариантов использования (Usecasediagram) -- диаграмма, на которой отражены отношения, существующие между актёрами и вариантами использования.

Основная задача -- представлять собой единое средство, дающее возможность заказчику, конечному пользователю и разработчику совместно обсуждать функциональность и поведение системы.

Диаграммы коммуникации и последовательности транзитивны, выражают взаимодействие, но показывают его различными способами и с достаточной степенью точности могут быть преобразованы одна в другую.

Диаграмма коммуникации (Communicationdiagram, в UML 1.x -- диаграмма кооперации, collaborationdiagram) -- диаграмма, на которой изображаются взаимодействия между частями композитной структуры или ролями кооперации. В отличие от диаграммы последовательности, на диаграмме коммуникации явно указываются отношения между элементами (объектами), а время как отдельное измерение не используется (применяются порядковые номера вызовов).

Диаграмма последовательности (Sequencediagram) -- диаграмма, на которой изображено упорядоченное во времени взаимодействие объектов. В частности, на ней изображаются участвующие во взаимодействии объекты и последовательность сообщений, которыми они обмениваются.

Диаграмма сотрудничества -- Этот тип диаграмм позволяет описать взаимодействия объектов, абстрагируясь от последовательности передачи сообщений. На этом типе диаграмм в компактном виде отражаются все принимаемые и передаваемые сообщения конкретного объекта и типы этих сообщений.

Диаграмма обзора взаимодействия (Interactionoverviewdiagram) -- разновидность диаграммы деятельности, включающая фрагменты диаграммы последовательности и конструкции потока управления.

Этот тип диаграмм включает в себя диаграммы Sequencediagram (диаграммы последовательностей действий) и Collaborationdiagram (диаграммы сотрудничества). Эти диаграммы позволяют с разных точек зрения рассмотреть взаимодействие объектов в создаваемой системе.

Диаграмма синхронизации (Timingdiagram) -- альтернативное представление диаграммы последовательности, явным образом показывающее изменения состояния на линии жизни с заданной шкалой времени. Может быть полезна в приложениях реального времени.

Преимущества UML:

· UML объектно-ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках;

· UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;

· Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;

· UML расширяет и позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии;

· UML получил широкое распространение и динамично развивается.

6.2 Выбор среды моделирования

При выборе программного обеспечения позволяющего построить легко, а главное правильно модели системы на языкeUML, были рассмотрены несколько программ. Приведем их основные характеристики:

1. StarUML -программа для создания различного рода диаграмм. С помощью StarUML можно легко создать диаграмму сети, процесса, организационной структуры или uml диаграмму. 

2. StarUMLподдерживает разные виды диаграмм:

· Иерархические

Выделяет направление основного потока в схемах и сетей, а также определяет иерархию уровней и зависимостей. Поддержка ортогональных чертежей и сгруппированых диаграмм.

· Органические

Выделяет данные присущие группам и симметрии и дает представление о взаимосвязанности больших и сложных структур. Поддержка сгруппированных диаграммы.

· Ортогональные

Создает ясные диаграммы с ортогональными соединения только там, где соединения осуществляются с минимальным количеством пересечений и изгибов. Поддержка сгруппированных диаграмм и эксклюзивные маршрутизации соединений.

· Древовидные

Оптимально организует древовидную структуру. Использует направленные и радиальные стили и поддерживает компактное расположение.

· Кольцевые

Выделяет топологии типа кольцо и звезда в сетях. Группирует объекты в соответствии со структурой сети и организует их на круги или с помощью радиальной структуры дерева.

3. MicrosoftVisio -- независимая система построения диаграмм, предлагающая средства для наглядного представления идей, информации и систем. Visio позволяет определять и документировать любые сложные конструкции, с которыми вы сталкиваетесь в своей повседневной работе, и предлагает возможность эффективного обмена идеями и информацией. Кроме того, использование диаграмм Visio в документах Office позволяет представить информацию в более сжатом виде, сделать основную идею более запоминающейся и устранить многие технические и культурные барьеры.

Visio выполняет три ключевые задачи:

1.Дополняет пакет MicrosoftOffice. Сотрудники компаний могут создавать информативные диаграммы, дополняя и расширяя материалы, с которыми они работают в приложениях Office.

2.Упрощает проектирование, развертывание и сопровождение систем. Технические специалисты могут документировать идеи, информацию и системы, а также представлять их в виде диаграмм. Эта возможность упрощает развертывание систем. Кроме того, Visio расширяет возможности средств разработки, позволяет создавать чертежи и планы зданий.

3.Обеспечивает возможность разработки специализированных решений. Visio позволяет создавать специальные фигуры и трафареты для поддержки корпоративных стандартов, а также разрабатывать собственные полномасштабные решения для работы с диаграммами.

Преимущества Visio:

1. Быстрое создание профессионально оформленных диаграмм. Visio предлагает средства, необходимые для быстрого создания профессионально оформленных диаграмм и обмена ими. Знакомая среда MicrosoftOffice упрощает освоение и использование продукта. Для создания качественных диаграмм с помощью Visio вам не требуется быть чертежником. Диаграммы можно создавать быстро и легко, перетаскивая готовые символы SmartShapes с трафаретов в рабочую область. Готовые рамки, фоновые изображения и цветовые схемы помогают в оформлении диаграмм. Диаграммы, скопированные в документы Office или сохраненные в виде подробных веб-страниц, могут быть легко переданы другим пользователям.

2. Наглядное представление идей, информации и систем. Visio поддерживает множество типов диаграмм, в том числе схемы бизнес-процессов и организационные диаграммы, планы зданий и планы размещения офисного оборудования, сетевые диаграммы, карты веб-узлов, диаграммы баз данных и т. д. Во многих случаях диаграммы могут быть сгенерированы автоматически на основе данных из MicrosoftExcel, ExchangeServer, SQL Server и других источников.Visio позволяет хранить информацию в полях специальных свойств и создавать отчеты, а также экспортировать диаграммы в распространенные форматы обмена данными.

3. Преимущества единого стандарта построения диаграмм. Visio представляет собой единую настраиваемую систему построения диаграмм, развертывание и сопровождение которой не составляет труда для предприятий. Поскольку в продуктах семейства Visio используется единый формат файлов, сотрудники организации могут легко обмениваться диаграммами -- независимо о того, какой выпуск Visio использует каждый из них. VisioStandard и VisioProfessional также позволяют создавать собственные системы построения диаграмм. Кроме того, организации могут с успехом выполнять широкомасштабное развертывание этого продукта, применяя средства, позволяющие устанавливать и сопровождать Visio на тысячах настольных компьютеров.

6.3 Диаграмма вариантов использования

Визуальное моделирование в UML можно представить, как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы¹ вариантов использования (usecasediagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своегофункционирования. Разработка диаграммы вариантов использования преследует цели:

· Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы.

· Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы.

· Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей.

· Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью так называемых вариантов использования.

Функция «Использовать учебный материал» - при совершении пользователем данного действия, студенту открывается учебник с обучающим материалом.

Функция «Выход» - при совершении пользователем данного действия, студент выходит из приложения.

Функция «Узнать сведения о программе» - при совершении пользователем данного действия, студенту открывается окно с информацией о разработчике.

6.4 Диаграмма состояний

Диаграмма состояний² - это, по существу, диаграмма состояний из теории автоматов cо стандартизированными условными обозначениями, которая может определять множество систем от компьютерных программ добизнес-процессов. Используются следующие условные обозначения:

· Круг, обозначающий начальное состояние.

· Окружность с маленьким кругом внутри, обозначающая конечное состояния (если есть).

· Скругленный прямоугольник, обозначающий состояние. Верхушка прямоугольника содержит название состояния. В середине может быть горизонтальная линия, под которой записываются активности, происходящие в данном состоянии.

· Стрелка, обозначающая переход. Название события (если есть), вызывающего переход, отмечается рядом со стрелкой. Охраняющее выражение может быть добавлено перед "/" и заключено в квадратные скобки, что значит, что это выражение должно быть истинным, чтобы переход имел место. Если при переходе производится какое-то действие, то оно добавляется после "/"

· Толстая горизонтальная линия с либо множеством входящих линий и одной выходящей, либо одной входящей линией и множеством выходящих. Это обозначает объединение и разветвление соответственно.

7. Руководство пользователя

Данное руководство предназначено для грамотной работы с программным комплексом.

При запуске программы открывается стартовое окно(рис. 7).

Рисунок 7

На ней расположены кнопки перехода к Электронному учебнику и справочной информации. Нажав на кнопку «О программе» выводится информация о программе и разработчике(рис. 8).

Рисунок 8

Справа от неё находится кнопка «выход».

При нажатии на кнопку «Учебник» открывается окно(рис. 9).

Рисунок 9

В данном окне расположены кнопки перехода по разделам учебника, которые необходимы для полного изучения курса. Всеподразделысодержатиллюстрации, такж электронная книга снабжена дополнительной информацией.

Из данного раздела можно перейти к краткому описанию учебника , а также изучить теоретические основы, нажав одноименную кнопку.

При переходе из главного меню в раздел основ откроется вкладка учебника(рис. 10).

Рисунок 10

Если попробовать перейти примерам решения задач нажав на кнопку «Как решать задачи», выведется окно(рис. 11).

Рисунок 11

Нажмите «Домой» и перейдёте назад в главное меню.

Для закрепления материала есть раздел «Контрольные задачи» с одноимённой кнопкой(рис. 12).

Рисунок 12

Чтобы узнать предназначение курса, нужно нажать кнопку «Краткое описание учебника»(рис. 13).

Рисунок 13

Кнопка «Рекомендации для учащихся» ведёт на экран полезных советов(рис. 14).

Рисунок 14



8. Экономическая эффективность внедрения обучающего комплекса

8.1 Назначение внедрения интерактивной обучающей программы

Результатом внедрения информационных компьютерных технологий в образовательный процесс позволяет наполнить уроки новым содержанием, повышает интерес к предмету, способствует формированию у учащихся информационных компетентностей.

Использованиемультимедийныхобучающихпрограмм, приводит к уменьшению времени на обучение, что создаёт дополнительные возможности для изучения дополнительного материала.

В педагогической практике наглядным средствам обучения традиционно уделялось большое внимание.Однако возможности применения схем, графиков, плакатов и т.п. всегда были дорогостоящими и сложными в техническом отношении, и поэтому ограничены.Даже в настоящее время учебные издания не могут позволить себе красочные иллюстрации с хорошей полиграфией для учебных пособий.

Новые возможности в этом отношении открываются для учащихся с использованием интерактивных компьютерных комплексов.Электронное представление информации позволяет делать красочные, динамичные иллюстрации в тексте и презентации к любому лекционному материалу.

8.2 Расчет трудозатрат на создание обучающей системы

Затраты на создание и обслуживание программного продукта складываются из расходов по оплате труда разработчика программы и расходов по оплате машинного времени при отладке программы:

З_спп= Р_с + З^мв_спп + З_общ,

где Р_с - расходы на создание программного продукта;

З^мв_спп - затраты на оплату машинного времени;

З_обс - общие затраты.

Цену машино-часа найдём по формуле:

С_час = З_эвм/Т_эвм ,

где З_эвм -полные затраты на эксплуатацию компьютера в течении года;

Т_эвм - действительныйгодовой фонд времени ПК, час/год;

Расчёт годового фонда времени работы компьютера

Общее количество дней в году - 365.

Число праздничных и выходных дней - 119.

Время простоя в профилактических работах определяется как еженедельная профилактика по 4 часа.

Итого годовой фонд рабочего времени ПЭВМ составляет :

Т_эвм = 8*(365-119) - 52*4 = 1760 часа.

Расчёт полных затрат на эксплуатацию ЭВМ

Полные затраты на эксплуатацию ЭВМ можно определить по формуле:

З_эвм = (З_зп + З_ам + З_эл + З_вм + З_тр + З_пр),

где З_зп - годовые издержки на заработную плату

обслуживающего персонала, руб/год;

З_ам - годовые издержки на амортизацию, руб/год;

З_эл- годовые издержки на электроэнергию, потребляемую ЭВМ, руб/год;

З_вм - годовые издержки на вспомогательные материалы, руб/год;

З_тр - затраты на текущий ремонт компьютера, руб/год;

З_пр - годовые издержки на прочие и накладные расходы, руб/год;

Амортизационные отчисления

Сумма годовых амортизационных отчислений определяется по формуле:

З_ам = С_бал * Н_ам ,

где С_бал - балансовая стоимость компьютера, руб/шт.;

Н_ам - норма амортизации, %;

Норму амортизации принимаем равной 20%.

Балансовая стоимость ПК включает отпускную цену, расходы на транспортировку, монтаж оборудования и его наладку :

С_бал = С_рын + З_уст ;

гдеС_рын - рыночная стоимость компьютера, руб/шт.,

З_уст - затраты на доставку и установку компьютера, руб/шт.

Компьютер, на котором велась работа, был приобретен по цене С_рын = 32 000 руб, затраты на установку и наладку составили примерно 10% от стоимости компьютера

З_уст = 10% * С_рын = 0.1 * 32 000 =3 200 руб.

Отсюда

С_бал = 32 000 + 3 200 = 35 200 руб./шт.

а З_ам = 35 200 * 0,2= 7 040 руб/год.



9. Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности

Правильная организация рабочего места очень важна, т.к. она позволяет значительно эффективнее использовать рабочее время, при этом уменьшая нагрузку на организм человека.

Рекомендуемое положение во время работы за компьютером(рис. 15)

Рисунок 15 - Правильное положение при работе за компьютером

9.1 Основные правила

Стул-кресло должен иметь возможность индивидуальной регулировки,

- расстояние до экрана - 60-70 см,

- пользователь должен смотреть на экран сверху вниз под углом 10° от горизонтальнойлинии, подставка под ноги.

Приоборудованиирабочегоместа (рисунок 33) необходимо установить монитор на специальном столике так, чтобы задняя панель была обращена к стене (так как около нее зарегистрирован максимальный уровень напряженности электрического поля), экран не должен располагаться напротив окна или других прямых источников света, дающих блики на экране.

Стол, на котором устанавливается монитор, должен быть достаточной длины, чтобы расстояние до экрана составляло 60-70 (не ближе 50) см, и в то же время можно было работать с клавиатурой в непосредственной близости от пользователя (30-40 см) (рис. 16).

Рисунок 16 - Правильная посадка

Конструкция рабочей мебели (столы, кресла, стулья) должна обеспечивать возможность индивидуальнойрегулировкисоответственноросту работающего и создавать удобную позу. Часто используемые предметы труда должны находится в оптимальной рабочей зоне, на одном расстоянии от глаз работающего человека.На поверхности рабочего стола необходимо разместить подставку для документов, расстояние которой от глаз должно быть аналогичным расстоянию от глаз до клавиатуры.Рабочее кресло должно иметь подлокотники.На рабочем месте необходимо предусмотреть подставку для ног.

Для того чтобы устранить блики на экране, монитор должен быть установлен перпендикулярно столу, а пользователь должен смотреть на экран несколько сверху вниз (10° от горизонтальной линии).

Условия освещенности в комнате играют большую роль в сохранении зрительного комфорта.С одной стороны, ничто не должно мешать восприятию информации с экрана, с другой - пользователь должен хорошо видеть клавиатуру, бумажные тексты, которыми приходится пользоваться, а также общую обстановку и людей, с которыми приходится общаться при работе.

Общая освещенность в комнате не должна быть слишком большой, но и не слишком малой, она должна быть в пределах 300-500 люкс. Если помещение светлое, то окна должны иметь шторы или жалюзи. Рабочие места пользователей дисплеев желательно не располагать непосредственно у окон(рис. 17).

Рисунок 17- Нормы освещенности помещений с компьютерами

Вовсехслучаяхэкран монитора следует ориентировать так, чтобы он не давал бликов, а именно - под углом к окну, близким к прямому.Искусственное освещение не должно быть слишком ярким.Но помимо общих ламп, освещающих комнату, необходима местная яркая (не менее 60 Вт) лампа с хорошим плотным абажуром, освещающая только текст, с которым работает пользователь.Она должна иметь возможность ориентации в разных направлениях и быть оснащена устройством для регулирования яркости.Лампы накаливания предпочтительнее люминесцентных, т.к. последние дают пульсирующий свет, в определенных условиях усиливающий мерцание экрана дисплея.

Перед началом работы с монитором необходимо установить с помощью рукояток наиболее комфортные контрастность и яркость на экране.При подборе светового режима на рабочем месте пользователя дисплея необходимо учитывать то, что у лиц после 40 лет возникают возрастные изменения в зрительной системе (сужение зрачка, пожелтение хрусталика, снижение зрительной активности и контрастной чувствительности сетчатки).Все это требует усиления яркости экрана и дополнительной освещенности рабочего места (бумажного текста).Пресбиопические очки для пользователей дисплеев должны быть несколько слабее, чем очки для чтения.Ведь в них надо четко видеть и экран (60-70 см от глаз), и текст (30-35 см от глаз).Если аккомодация совсем отсутствует, что бывает обычно после 60 лет, то иногда целесообразно корригировать один глаз для работы с экраном, а второй - для работы на расстоянии.

У молодых лиц при зрительно-напряженной работе наибольшую нагрузку несет аккомодационная система глаза, которая во время работы находится в постоянном напряжении.Это может приводить к астенопическим явлениям, возникновению нарушений в аккомодационной системе глаза и, в конечном счете, к появлению и росту близорукости.Чтобы избежать этого, работа с экраном монитора должна проводиться с расстояния не менее 60-70 см, при этом напряжение аккомодации минимально.

У взрослых с близорукостью, которые постоянно носят очки, другие очки для работы с компьютером необходимы только в том случае, если в своих очках пользователь с трудом читает газетный шрифт с расстояния 60-70 см (до экрана) и 30-33 см (до печатного текста) от глаз. В случае если с одними и теми же линзами чтение с обоих расстояний невозможно, назначают бифокальные очки.



Заключение

В данной дипломной работе разрабатывался программный комплекс для учебного заведения, содержащий обучающий материал.

Были сделаны выводы о актуальности разрабатываемой системы,

изучена модель предметной области разрабатываемой системы

Выбрана и обоснована инструментальная среда разработки.

В соответствии с техническим заданием, описаны действия пользователей для установки программ, их использовании и настройки.

В соответствии с техническим заданием, оценена экономическая эффективность разрабатываемого программного комплекса.

В раздел «Безопасность жизнедеятельности» включен анализ основных опасностей и вредных факторов производства и разработаны мероприятия по организации рабочего места оператора ЭВМ.

Была рассчитана экономическая выгода от внедрения данного программного продукта. В целом, написанная программа отвечает всем заявленным требованием и удобна для работы.

...