Разработка и применение компьютерной системы тестирования по биофизике

Чем слабее натриевый ток через плазматическую мембрану наружного сегмента, тем больше выражена гиперполяризация в фоторецепторной клетке. Изменение потенциала палочки или колбочки (U) во времени показано на рисунок 24.

Рисунок 24 Рецепторные потенциалы одиночной палочки

1.3.3 Чувствительность и адаптация глаза

Скорость разложения родопсина, которую можно определить как производную по времени от количества продуктов распада dCp/dt, будет пропорциональна силе света I, падающего на сетчатку глаза, и коэффициенту поглощения света а (коэффициент поглощения света определяется как отношение поглощенного светового потока к падающему).

Спектральная чувствительность колбочек разных типов позволяет человеку ощущать цвет. Глаз по-разному воспринимает излучения разных длин волн: коротковолновые излучения соответствуют фиолетовым цветам, а длинноволновые - красным. Плавные переходы и примерные спектральные границы представлены в табл. 2.

Таблица 2 Длины волн монохроматического излучения

Цвет	Длины волн монохроматическ. излучения, нм	Цвет	Длины волн монохроматического излучения,
Фиолетовый	370-455	Желто-зеленый	550-575
Синий	455-485	Желтый	575-587
Сине-зеленый	485-505	Оранжевый	587-610
Зеленый	505-550	Красный	610-780

Излучения, равные по мощности, но с разной длиной волны, совершенно различны по своему световому действию. Можно установить некоторую среднюю кривую, которая характеризует чувствительность глаза человека.

Рисунок 24 Кривые видности стандартного наблюдателя МКО 1 - фотопического зрения, 2 - скотопического зрения

Максимум кривой спектральной чувствительности зрения, адаптированного к дневной яркости, или, как принято называть, фотопического зрения (кривая 1 на рисунок 24), соответствует 554 нм; 0,5 ширины спектра лежит в пределах от 510 до 610 нм.

Таким образом, ширина фильтра спектральной чувствительности составляет 100 нм. Для палочкового аппарата, который реагирует на сумеречное (или скотопическоё) зрение (кривая 2 на рисунок 24), максимум спектральной чувствительности соответствует 507 нм, а 0,5 спектральной характерисуноктики лежит в диапазоне от 455 до 550 нм.

Эффект цветового зрения возникает за счет того, что в сетчатке глаза имеются колбочки с тремя видами спектральной чувствительности. Это подтверждается, например, следующим экспериментом. К сетчаткам кошек и лягушек прикладывали микроэлектроды, позволяющие отводить потенциалы действия от отдельных волокон зрительного нерва или от небольших групп таких волокон.

Рисунок 25 Спектральные характеристики поглощения света фоторецепторами сетчатки глаза 1, 2, 3 -различные виды колбочек

Наименьший контраст, который наблюдатель способен заметить, называется порогом контрастной чувствительности глаза.

При наиболее благоприятных условиях, когда света достаточно, наблюдаемый объект виден под углом, большим 0,5°, и его местоположение хорошо известно, порог контрастной чувствительности составляет приблизительно 0,01-0,02.

2. Анализ компьютерных систем тестирования по биофизике

• 2.1 Анализ разновидностей тестов

Тест - (англ. test - проба, испытание, проверка) понимается как стандартизированная, стимулирующая определенная форма активности, часто ограниченных за временем выполнения задач, результаты которых подвергаются количественной (и качественной) оценке и разрешают установить личностно-психологические особенности личности.

Тесты - это стандартизированные методики диагностики, которые позволяют получить сравнимые количественные и качественные показатели степени развитости исследуемых свойств.

Стандартизированность методики означает, что она должна применяться всегда и везде одинаковым образом, от начала ситуации к способу интерпретации результатов.

Сравнимость - т.е. оценки, получаемые с помощью теста можно сравнивать один с одним независимо от того, где, когда и кем они были получены.

Для того чтобы дать наиболее полную характерисуноктику тестов и определить их место, значение, взаимосвязи в общей системе тестовых методик, необходимо даты представления о существующим на данный момент видах тестов.

Тесты могут быть классифицированы по следующим основаниям с выделением соответствующих видов. По процедуре могут быть выделенные стандартизированные и нестандартизированные тесты. Стандартизация психологами понимается в двух аспектах:

- стандартизация процедуры и условий проведения тестирования, способов обработки и интерпретации результатов, которые должны привести к созданию равных условий для испытанных и минимизировать случайные ошибки и погрешности, как на этапе проведения, так и на этапе обработки результатов и интерпретации данных;

- стандартизация результатов, т.е. получение нормы, шкалы оценки, которая служит основанием для определения уровня овладения тем, что выясняет данный тест, при этом не важно, какого рода нормы выходят и какие шкалы употребятся.

По средствам, используемым в процессе тестирования:

- бланки (тесты «бумага и карандаш», в которых употребятся тестовые тетради или бланки, в которых испытуемые отмечают или вписывают правильные ответы - вопросники личности, тест механической понятливости Беннета, большинство тестов достижений и др.);

- предметные (в которых необходимо манипулировать материальными объектами, результативность выполнения этих тестов зависит от скорости и правильности выполнения задач - кубики Косса, тест Стенквиста на сборку конструкций и узлов деталей, тест «Добавление фигур» из набора Векcлера и др.);

- аппаратурные (тесты с использованием устройств для изучения особенностей внимания, восприятие, памяти и мышление - «детектор неправды», аппарат для определения энцефалограмм мозга и др.);

- практические (появились относительно недавно, эти тесты похожие с известными у нас лабораторными роботами - по химии, физике, биологии и др., однако они снабжены соответствующими инструкциями и имеют тестовое оснащение);

программные (тесты с применением программ ЭВМ) [7].

Характерисуноктики диагностических методик.

Бланковые методики - испытуемому предлагают серию суждений или вопросов.

Эти методики простые для разработки, использования и обработки результатов.

Опросные методики - занимают второе место по частоте применения. В них испытуемому задают устные вопросы, отмечают и обрабатывают его ответы.

К недостаткам данной методики, можно отнести субъективность, которая проявляется как в выборе самих вопросов, так и в интерпретации ответов на них; эти методики тяжело стандартизировать и добиться высокой надежности и сравнимости результатов.

Рисунокунки психодиагностической методики используют созданные испытуемым рисунокунки, которые могут иметь тематический или спонтанный характер. Иногда может быть употреблен прием интерпретации испытуемым готовых изображений.

Проективные методики - в свою очередь могут быть бланковыми, опросными, рисунокуночными. Применяются все чаще, так как методики этой группы более всего валидны и информативны.

Объективно-манипуляционные методики позволяют испытуемым решать задачи в форме реальных предметов, с которыми должно быть что-то сделано, например, собрать, изготовить, разобрать и т.п.

Модульное тестирование - это тестирование программы на уровне отдельно взятых модулей, функций или классов. Цель модульного тестирования состоит в выявлении локализованных в модуле ошибок в реализации алгоритмов, а также в определении степени готовности системы к переходу на следующий уровень разработки и тестирования. Модульное тестирование проводится по принципу «белого ящика», то есть основывается на знании внутренней структуры программы.

Модульное тестирование обычно подразумевает создание вокруг каждого модуля определенной среды, включающей заглушки для всех интерфейсов тестируемого модуля. Некоторые из них могут использоваться для подачи входных значений, другие для анализа результатов, присунокутствие третьих может быть продиктовано требованиями, накладываемыми компилятором и сборщиком [8].

На уровне модульного тестирования проще всего обнаружить дефекты, связанные с алгоритмическими ошибками и ошибками кодирования алгоритмов, типа работы с условиями и счетчиками циклов, а также с использованием локальных переменных и ресурсов. Ошибки, связанные с неверной трактовкой данных, некорректной реализацией интерфейсов, совместимостью, производительностью и т.п. обычно пропускаются на уровне модульного тестирования и выявляются на более поздних стадиях тестирования.

Именно эффективность обнаружения тех или иных типов дефектов должна определять стратегию модульного тестирования, то есть расстановку акцентов при определении набора входных значений. У организации, занимающейся разработкой программного обеспечения, как правило, имеется историческая база данных (Repository) разработок, хранящая конкретные сведения о разработке предыдущих проектов: о версиях и сборках кода (build) зафиксированных в процессе разработки продукта, о принятых решениях, допущенных просчетах, ошибках, успехах и т.п. Проведя анализ характерисуноктик прежних проектов, подобных заказанному организации, можно предохранить новую разработку от старых ошибок, например, определив типы дефектов, поиск которых наиболее эффективен на различных этапах тестирования [9].

На этапе модульного тестирования, если анализ не дал нужной информации, например, в случае проектов, в которых соответствующие данные не собирались, - основным правилом становится поиск локальных дефектов, у которых код, ресурсы и информация, вовлеченные в дефект, характерны именно для данного модуля. В этом случае на модульном уровне ошибки, связанные, например, с неверным порядком или форматом параметров модуля, могут быть пропущены, поскольку они вовлекают информацию, затрагивающую другие модули (а именно, спецификацию интерфейса), в то время как ошибки в алгоритме обработки параметров довольно легко обнаруживаются.

Рассмотрим систему тестирования «WEB-тезаурус» рисунок 26. Система «WEB-тезаурус» является клиент-серверным развитием программы контроля знаний «Тезаурус». Ее главной особенностью являются использование WEB-технологий. Благодаря этому появилась возможность выполнять тестирование и самообучение через интернет.

Перечислим основные характерисуноктики и преимущества системы:

- возможность свободного использования системы «WEB-тезаурус» учебными заведениями или учреждениями;

- возможность бесплатной публикации собственных тестов в системе «WEB-тезаурус»;

- тестирование и самообучение осуществляется через интернет-каналы связи;

- общая доступность тестовой базы для интернет-сообщества (исключение составляют экзаменационные тесты с паролями);

- тестирование и самоподготовка осуществляется независимо от географии и местоположения компьютера;

- «WEB-тезаурус» - это эффективный инструмент для использования в школьной, стационарной или заочной формах обучения;

- высокоэффективный компонент систем дистанционного обучения;

- отсутствие собственно тестовой программы;

- абсолютная независимость от типа операционной системы; работать можно даже с мобильного телефона;

- высокая скорость работы даже при плохих каналах связи;

- полная функциональная совместимость с программой «Тезаурус»;

- удобство при создании тестов. Они как и раньше делаются в программе «Тезаурус»;

- автоматическая работа с электронной системой контроля знаний Винницкого государственного аграрного университета.

- Функциональные возможности системы «WEB-тезаурус»:

«WEB-тезаурус» работает по технологии LAMP;

- все тесты для «WEB-тезаурус» создаются обычной программой «Тезаурус» по общим правилам;

- zip-файлы тестов конвертируются в специальный формат и публикуются на сервере;

- на этом же сервере расположенная программа «WEB-тезаурус», работа с которой осуществляется с помощью обычного WEB-браузера;

- все опубликованные тесты являются общедоступными и могут свободно использоваться кем-нибудь.

Рисунок 26 Интерфейс сайта программы WEB-тезаурус

Рассмотрим систему тестирования Braіnbench рисунок 27, которая является мировым лидером on-lіne сертификации. В данной системе существуют как платные так и бесплатные тесты по разным дисциплинам: информационные технологии, языковые знания и др. При создании этой системы были использованы современные технологии и языки: HTML, XML, SQL, PHP, Java, JavaScrіpt.



Рисунок 27 Интерфейс сайта

В целом, Braіnbench является успешной и эффективной системой тестирования знаний. Но все же присутствуют некоторые недостатки: при прохождении тестов: невозможность точно определить личность того, кто тестируется, что позволяет сторонним людям проходить тесты для других пользователей. Также можно использовать поисковые механизмы Іnternet для ответа на поставленные вопросы. Но все-таки эти недостатки не являются важными, так как большинство систем имеют такие же свойства и это является особенностью тестирования знаний по сети.

Также существует еще много сайтов, которые проводят тестирование знаний в сети интернет.

Известно, что тестирующие компоненты были и остаются основным способом проверки знаний, как в обычном, так и в дистанционном обучении. Данные компоненты были первыми интерактивными компонентами, примененными в дистанционном обучении, и в настоящее время они являются наиболее разработанными.

Существующие системы тестирования отличаются по многим аспектам, касающимся выполнения контрольных тестов и опросов. При выборе современной технологии для обработки и выдачи web-основанных контрольных опросов в Технологическом Университете Д.Карнеги была создана комплексная методика сравнения доступных систем.

Данная методика содержит исчерпывающий обзор характеристик, важных при оценке современных технологий Web-тестирования, и может использоваться специалистами в Web-основанном обучении для понимания и сравнения особенностей тех или иных систем Web-тестирования.

Главное преимущество интерактивных тестирующих систем - это снижение временных, материальных затрат и значительное упрощение самого процесса проверки знаний. Размещение тестирующих компонентов в сети Internet обеспечивает обучаемому неограниченный доступ к данному ресурсу. Обработка результатов тестирования производится автоматически средствами самой системы и, следовательно, оценивание знаний в любом случае не будет предвзятым, как иногда бывает при работе студента с преподавателем [10].

Одним из важнейших моментов, необходимых для рассмотрения при создании тестирующих компонент, является необходимость ориентации создаваемой системы на реального заказчика. Причина возникновения данного вопроса проста - часто готовое программное обеспечение по той или иной причине не удовлетворяет требования заказчика: уровень безопасности может не подойти для данной предметной области, организация работы преподавателя в системе может не отвечать реальной схеме и так далее. В подобной ситуации решением может стать только непосредственное общение разработчика с заказчиком, т.е. разработка собственной тест-системы может стать более длительным процессом, но в конечном результате более эффективным по сравнению с использованием уже имеющихся программных продуктов, требующих доработки [11].

Таким образом, хотя область разработки WBE-систем является уже достаточно развитой, создание тестирующих систем, а тем более их сетевых вариантов, их последующее обновление и доработка не теряет в настоящее время своей актуальности.

Тестирующая система HTest предназначена для проведения проверки знаний. Кратко, работу тестовой системы можно описать следующим образом.

Рисунок 28 Тестирующая система HTest

Тестирующий и тестируемый регистрируются в системе (фамилия, имя отчество, и т.д.). Тестирующий заносит в систему реквизиты тестовых заданий (название, тематика, сложность, продолжительность выполнения, количество вопросов), вопросы и ответы на каждый вопрос ( правильные и неправильные). Тестируемый выбирает интересную для себя тематику и тестовое задание, которое он желает пройти. Ответы, на случайным образом выбранные вопросы, тестируемого сохраняются в базе данных.

Тестирующая система HTest позволяет выполнять следующие действий:

- управлять пользователями системы;

- добавлять, удалять и изменять тесты и задания;

- проводить тестирование;

- просматривать результаты тестов.

Интерфейс приложения HTest представлен на рисунок. 28. Данная форма содержит следующую информацию: список тестов; текст вопроса; неправильные ответы; правильные ответы; список вопросов и ряд функциональных кнопок позволяющие управлять процессом создания и редактирования тестов.

Рисунок 29 Форма администратора. Просмотр результатов

Форма администратора для просмотра результатов позволяет просмотреть информацию о тестируемых и их результатах, рисунок 29.

Форма «Начальная проверка» позволяет выполнить непосредственное тестирование. Данная форма имеет следующие функциональные блоки: номер вопроса; поле вывода вопроса и ряд функциональных кнопок для работы с тестом, рисунок 30.



Рисунок 30 Форма тестирования

2.2 Разработка компьютерной системы тестирования знаний по биофизике

В современных условиях жизни одним из важных факторов успешного перехода всего человечества от постиндустриального к информационному обществу является эффективное функционирование системы образования.

Быстрое и стремительное развитие общества поставило перед высшими учебными заведениями тяжелую задачу: выпускники должны успешно решать не только текущие проблемы, но и проблемы, которые встанут перед обществом в будущем. Именно эта задача определяет значение улучшения качества обучения.

Усовершенствование учебного процесса должно осуществляться по различным критериям. Одной из важнейших составляющих модернизации учебного процесса является разработка объективных методик контроля знаний и оценки качества обучения.

Формы контрольных мероприятий, к которым мы привыкли, имеют ряд недостатков, из которых наиболее серьезными являются отсутствие единого стандарта оценивания, низкая степень надежности, связанная с возможными эффектами и воздействиями внешнего мира и психологическим давлением на преподавателя или студента, выборочность проверяемого материала и низкий уровень технологической базы.

Однако наиболее серьезными являются проблемы объективности оценивания знаний. Одна и та же оценка уровня знаний студента по дисциплине «Биофизика» может соответствовать разным, иногда даже несопоставимым уровням знаний. Например, раздел. Биофизика мышечного сокращения (приложение А).

Вопрос. Упорядоченная система толстых и тонких нитей, расположенных гексагонально в поперечном сечении - это …

1 Саркомер.

2 Актиновая нить.

3 Миофибрилл.

4 Скользящие нити.

В разделе биофизика кровообращения (приложение Б).

Вопрос. Неньютоновской жидкостью является.

1 Моча.

2 Слюна.

3 Кровь.

4 Лимфа.

Биофизика зрения (приложение В).

Вопрос. Место выхода зрительного нерва из глазного яблока и не содержощее фоторецепторов - это …

1 Желтое пятно.

2 Диск зрительного нерва.

3 Колбочки.

4 Сетчатка глаза.

Во-первых, необходимо оценивать качество каждого теста - соответствие направлению изучаемого раздела биофизики (биофизика мышц, крови или биофизика зрения) и реальным возможностям студентов, учитывая при этом сильно действующие временные ограничения на выполнение ими тестовых заданий.

Если соответствие направлению раздела биофизики можно проверить, анализируя только теоретические знания, то проверка «посильности» каждого теста и даже каждого задания в отдельно взятом тесте возможна только после проверки в реальном эксперименте.

Во-вторых, желательна оценка применимости всей базы тестов по биофизике по всем разделам, насколько она охватывает весь программный материал по изучаемой дисциплине или хотя бы наиболее существенные разделы.

Проведенный анализ существующих компьютерных систем тестирования по биофизике показал, что они в большинстве случаев ориентированы на проведение тестов, а не на их разработку. При реализации тестирования по биофизике ни одна из рассмотренных компьютерных систем тестирования по биофизике не поддерживает адаптивные методы проведения тестов, слабо развита политомическая оценка выполнения тестовых заданий по биофизике.

Таким образом, актуальность рассматриваемого вопроса определяется необходимостью разработки компьютерной системы тестирования по биофизике, устраняющей недостатки рассмотренных систем, обеспечивающей реализацию адаптивных методов тестирования по биофизике, опирающейся при разработке тестов на теоретические основы как классической, так и современной теории тестирования по биофизики.

Но несмотря на некоторые недостатки, тестирование получило широкое применение в изучении биофизики, в определении уровня профессиональной подготовки. К преимуществам оценивания знаний методом компьютерного тестирования по биофизике можно отнести:

1 Применение современных методов оценки знаний;

2 Оперативность обработки результатов тестирования по изучаемым 3 разделам в отдельности и дисциплину «Биофизика» целиком;

3 Возможность реализации обучающей функции;

4 Индивидуализация процесса усвоения знаний по разделам биофизики;

5 Освобождение преподавателя от выполнения рутинных работ.

Для проведения компьютерного тестирования по разделам биофизика мышечного сокращения, биофизика кровообращения и биофизика зрения, необходима база тестовых заданий, соответствующих Государственным образовательным стандартам.

Для создания качественного тестового задания по биофизике необходимо обладать высоким педагогическим опытом. Написание таковых заданий является тяжелой задачей.

• 2.3 Выбор среды разработки Delphi
• Интегрированная среда разработки Turbо Dеlphi была разработана компанией CоdeGеar, которая ориентирована на студентов, частных пользователей и начинающих программистов. Данная среда основана на языке программирования Dеlphi. Основным отличием данного программного продукта является бесплатная версия Turbо Dеlphi Explоrer. Интерфейс среды разработки Delphi представлен на рисунок 31.
• Среда Dеlphi - одна из первых систем, использующих технологию быстрой разработки приложений (Rаpid Applicаtion Dеvelopment - RАD) и технологию визуального конструирования (Visuаl Dеsign). Технология визуального конструирования содержит готовые компоненты, из которых строится интерфейс будущей программы [12].

• Рисунок 31 Интерфейс среды разработки Delphi

Меню предоставляет быстрый и гибкий интерфейс к среде Delphi, потому что может управляться по набору «горячих клавиш». Это удобно еще и потому, что здесь используются слова или короткие фразы, более точные и понятные, нежели иконки или пиктограммы. Вы можете использовать меню для выполнения широкого круга задач; скорее всего, для наиболее общих задач вроде открытия и закрытия файлов, управления отладчиком или настройкой среды программирования.

Среда разработки Delphi является средой программирования, в которой сочетаются простота и удобство с мощью и гибкостью объектно-ориентированного программирования. Она обеспечивает визуальное проектирование пользовательского интерфейса и уникальные по своей простоте и мощи средства доступа к базам данных, например, с легкостью можно организовать доступ к базе данных Paradox, Access.

Pаrаdох - одна из редких программ, которые в одинаковой степени обращены к начинающим, и к квалифицированным пользователям. Своим успехом Paradox отчасти обязан способу представления задач работы с БД. Вместо традиционного изображения отдельных полей и записей (как dBаsе и FоxBаsе) на экране видно таблицу - в виде строк и столбцов.

Несмотря на относительно невысокую общую оценку пользовательских свойств Pаrаdох 7.0, средства помощи в этом пакете реализованы на достаточно хорошем уровне. Новые Эксперты существенно облегчают создание баз данных.

Эксперт по базам данных (Dаtаbаsе Ехреrt) генерирует все приложение, включая таблицы, формы и отчеты. Если не нужно создавать законченное реляционное приложение или необходимо установить собственные связи между таблицами, можно воспользоваться Экспертом по таблицам (Таblе Ехреrt), предлагающим большой набор шаблонов для использования в деловых и личных целях. В числе других новых полезных средств - Эксперт диаграмм (Сhаrt Еxреrt), Эксперт почтовых отправлений (Маil Меrgе Ехреrt), работающий с редакторами Wоrd и WоrdPеrfесt, и Эксперт импортирования текстовых файлов(Теxt Imроrt Ехреrt) [13].

СУБД Miсrоsоft Ассеss является системой управления реляционной базой данных, включающей все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных, общей базы данных в локальной сети с файловым сервером или создания приложения пользователя, работающего с базой данных на SQL- сервере. Microsoft Access входит в состав MS Оffiсе, что делает его интерфейс знакомым и привычным, а следовательно облегчает работу [16].

WinSight и WinSpector интересны преимущественно для опытных программистов в Windows. Это не значит, что начинающий не должен их запускать и экспериментировать с ними по своему усмотрению. Но эти инструменты вторичны и используются для узких технических целей.

Почти все главные и второстепенные события в среде Windows принимают форму сообщений, которые рассылаются с большой интенсивностью среди различными окнами на экране. Delphi дает пользователю полный доступ к сообщениям Windows и позволяет отвечать на них, как только будет нужно. В результате, опытным пользователям WinSight становится просто необходим [14].

WinSpector сохраняет запись о текущем состоянии машины в текстовый файл; Вы можете просмотреть этот файл для того, чтобы узнать, что неправильно идет в программе. Данный инструмент полезен, когда программа находится в опытной эксплуатации - можно получить важную информацию при крушении системы.

Инспектор Объектов Dеlрhi состоит из двух страниц, каждую из которых можно использовать для определения поведения данного компонента. Первая страница - это список свойств, вторая - список событий. Если нужно изменить что-нибудь, связанное с определенным компонентом, то необходимо делать это в Инспекторе Объектов. К примеру, можно изменить имя и размер компонента TLabel изменяя свойства Caption, Left, Top, Height, и Width.

К основным особенностям сред разработки Тurbо Dеlрhi относятся: визуальное конструирование программ, использование готовых компонентов-каготовок для будущих программ, поддержка нескольких языков программирования, возможность создания программ под разные платформы, введение множества технологий, ускоряющих и облегчающих написание программ.

Встроенный отладчик, который наиболее важен из пяти других инструментов, работает в том же окне, что и Редактор. Внешний отладчик делает все, что делает встроенный и имеет дополнительные функции. Он более быстр и мощен, чем встроенный. Однако он не так удобен в использовании, главным образом из-за необходимости покидать среду Delphi.

Компоненты Delphi являются, по существу, просто специализированными объектами, и их функционирование определяется объектно - ориентированной архитектурой библиотеки визуальных компонентов (Visual Component Library - VCL).

В настоящее время программирование бурно развивается, как с точки зрения расширения круга решаемых им задач, так и с точки зрения существенного усложнения используемых в программировании технологий. Причем особо необходимо отметить немалые размеры разрабатываемых программных продуктов. Все это требует максимального упрощения и ускорения процесса разработки приложений и использования ранее реализованных программных фрагментов. Такие требования к современному программированию привели к созданию многочисленных RAD-систем (от англ. RAD - Rapid Application Development - быстрая разработка приложений), представляющих собой интегрированные среды разработчика, включающие в себя:

- средства быстрого и удобного построения программ, в том числе визуального;

- встроенные компиляторы и отладчики;

- системы коллективной разработки проектов и т.д. [14].

Одной из таких RAD-систем является Delphi. Delphi 7 - это объектно-ориентированная среда для визуального проектирования Windows-приложений с развитыми механизмами повторного использования программного кода. Основным конкурентом Delphi является среда разработки Microsoft Visual C++, имеющая свои преимущества и недостатки, однако являющаяся более популярной, в основном, в силу того, что разработана именно фирмой Microsoft.

Существенной чертой Delphi является компонентная модель разработки программных продуктов. Суть модели заключается в поддержке системой постоянно расширяемого набора объектных компонентов, из которых и строится программа. Компоненты в Delphi просты для использования и развития, как результат сокрытия значительной части той структуры программы, которая близка к взаимодействию с операционной системой [15].

Таким образом, для создания в Delphi несложных программных продуктов совершенно не обязательно понимать внутреннюю структуру Windows-приложения, получаемого после разработки в Delphi. Достаточно просто уметь работать с некоторыми компонентами, поставляемыми вместе со средой разработчика. При этом начать работу со средой можно практически без предварительного ознакомления, а написание первого приложения не потребует углубления в особенности системы. Этому отчасти способствует удобный интерфейс среды разработчика, не перегруженный излишними вопросами к разработчику.

Однако такой подход совершенно неприемлем для серьезного программирования, и, рано или поздно, придется освоить и основы программирования под операционную систему Windows, и серьезно изучить саму среду разработки Delphi, а также возможности, которые она предоставляет. Кроме того, конечно же, для создания качественных программных продуктов необходимо глубокое понимание компонентной модели.

Наиболее существенный отрыв Delphi от ближайших аналогов состоит в действительно быстрой разработке приложений, обладающих сложным пользовательским интерфейсом, особенно имеющим сильные взаимосвязи между элементами управления, расположенными в окнах программы.

Также Delphi предлагает довольно мощный набор компонентов для работы с базами данных. Причем иерархия компонентов для работы с БД организована таким образом, что практически неважно, какой именно базой данных пользуется приложение - это может быть и локальная БД и промышленный сервер, типа Oracle или MS SQL Server [16].

Концепция объектно-ориентированного программирования подразумевает, что основой управления процессом реализации программы является передача сообщений объектам.

Среда разработки Dеlрhi проста и логична. Основные конструкции языка четко выделяются в программе, что способствует хорошему восприятию написанного кода, в отличие от языка Visuаl Bаsiс, где код

почти невозможно понять, если его количество превышает несколько страниц [17].

Графический интерфейс Dеlрhi отлично продуман, а среда разработки предоставляет доступ только к тем участкам кода, с которыми необходимо работать, скрывая основную часть программы, которая создается автоматически самой средой разработки.

Среда Dеlрhi легко расширяется установкой дополнительных модулей. Пользовательский интерфейс также хорошо настраиваемый - каждый организует рабочее пространство так, как ему будет удобно.

Dеlрhi расчитан на работу с операционной системой Windоws. Его все шире используют в коммерческих разработках, благодаря большому набору полностью готовых для работы специальных компонентов.

В связи с этим для разработки системы массового обслуживания «Перекресток» была выбрана среда программирования Dеlрhi.

Для полного представления возможностей среды программирования Dеlрhi рассмотрим элементы и функциональные возможности первой страницы Палитры Компонент, рисунок 32.

Рисунок 32 Палитра Компонент Additional

На первой странице Палитры Компонент размещены 14 объектов определенно важных для использования. Мало кто обойдется длительное время без кнопок, списков, окон ввода и т.д. Все эти объекты такая же часть Windows, как мышь или окно.

Набор и порядок компонент на каждой странице являются конфигурируемыми. Так, можно добавить к имеющимся компонентам новые, изменить их количество и порядок. Стандартные компоненты Delphi перечислены ниже с некоторыми комментариями по их применению. При изучении данных компонент было бы полезно иметь под рукой компьютер с тем, чтобы посмотреть, как они работают и как ими манипулировать.

3. Разработка компьютерной системы тестирования по биофизике

3.1 Разработка алгоритма работы программы тестирования по биофизике

Разрабатываемая программа должна содержать три модуля, первый из которых должен позволять выполнять тестирование по нескольким вариантам, а второй выводить результаты тестирования. Также необходимо предусмотреть вывод информации о программе и возможность выхода из программы. Архитектура программы тестирования по биофизике представлена на рисунке 33.

В разрабатываемой программе используется следующий алгоритм работы с данными. Использование записей. Записи - это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива, компоненты (поля) записи могут быть различного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной тип компонент записи, поля именуются.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 33 Архитектура программы тестирования по биофизике

Использование файловой системы. Файл - это создаваемый документ, при дальнейшем его использовании в программе. Все данные тестирования хранятся в файле name.dat и загружаются в программу при помощи инициализации файлов. Для этого нужно указать направление передачи данных для этого файла. В турбо Паскале можно открыть файл для чтения. Записи информации, а также для чтения и записи одновременно.

Использование модулей. Модуль содержит мощные подпрограммы, которые предоставляют возможность полного управления PC. Подпрограммы модуля Windows обеспечивают контроль над текстовыми режимами экрана, расширенными кодами клавиатуры, цветами, окнами и звуком.

Использование процедур. Процедура - это независимая именованная часть программы, которую можно вызвать из любой части программы по имени для выполнения определённой в ней последовательности действий.

• 3.2 Порядок работы с разработанной программой по биофизике
• Работа с программой осуществляется посредствам работы с главной формой, рисунок 34.
• Рисунок 34 Главная форма программы
• Для перехода по формам необходимо использовать главное меню программы, которое подразделяется на следующие категории: тестирование; просмотр результатов; о программе и выход. Пункт главного меню «Тестирование» представлен на рисунок 35.
• Рисунок 35 Меню программы (подпункт «Тестирование»)
• После выбора в главном меню теста №1 происходит обращение к форме ввода информации о тестируемом, в которой необходимо внести необходимые данные о тестируемом, например, ФИО тестируемого, что изображено на рисунок. 36.
• Рисунок 36 Ввод информации о тестируемом
• После заполнения информации о тестируемом, происходит переход к форме непосредственного тестирования по первому тесту.
• Форма для проведения тестирования состоит из наименования и номера тести, поля для вывода содержания тести, информации о схеме оценивания тестирования, поля для ввода необходимой оценки приложение А.
• Рисунок 37 Модуль тестирования по первому тесту
• Также, на форме предусмотрены кнопки для работы с тестом next, save, exit, которые позволяют перейти к следующему тести, по окончанию тестирования сохранить результаты тестирования в фай и выход соответственно. Интерфейс модуля тестирования представлен на рисунок 37.
• После окончания тестирования, т.е. прохождения всех тестов, программой будет выведено сообщение о окончании тестирования. Задания для тестирования см. в приложении А, Б, В.
• Далее, по разработанному алгоритму будет дана оценка в виде информационного сообщения.
• Ознакомившись с результатом тестирования пользователь может сохранить полученные результаты путем нажатия кнопки «Save». После выполнения записи будет выведено сообщение о результате записи.
• На этом завершается работа с тестированием по первому тесту. Далее, можно воспользоваться главным меню программы и выбрать «Тестирование» -> «Тест №2». После чего, необходимо также заполнить информацию о тестируемом, рисунок 38.

• Рисунок 38 Ввод информации о тестируемом для второго варианта тестирования
• Заполнив информацию о тестируемом, происходит переход к непосредственному тестированию по второму варианту.
• Интерфейс данного теста аналогичен предыдущему, однако в этом тесте изменены вопросы. При ответе на тест пользователь может вводить отрицательные оценки, которые впоследствии будут суммированы. Интерфейс модуля тестирования по второму варианту представлен на рисунок 39.
• Рисунок 39 Модуль тестирования по второму варианту
• После окончания тестирования будет выведено сообщение о окончании тестирования. Далее, по заранее разработанному алгоритму будет дана оценка в виде информационного сообщения. Задания для тестирования см. в приложении А, Б, В.
• Ознакомившись с результатом тестирования пользователь может сохранить полученные результаты путем нажатия кнопки «Save». После выполнения записи будет выведено сообщение о результате записи.
• Результаты тестирования можно просмотреть по средствам меню «Просмотр результатов» -> «Результаты по тесту №1» и «Результаты по тесту №2», рисунок 40.
• Рисунок 40 Меню программы (подпункт «Просмотр результатов»)
• После выбора необходимого пункта меню происходит переход к модулю вывода результатов тестирования по первому варианту, рисунок 41 и результатов тестирования по второму варианту, рисунок 42.
• Рисунок 41 Вывод результатов тестирования по первому варианту
• Результаты тестирования сохраняются в текстовый файл, при считывании происходит построчный вывод информации с текстового файла. Для просмотра более чем двух оценок тестируемых необходимо клацнуть курсором на поле вывода результатов и воспользоваться кнопками «Вверх», «Вниз», которые находятся на клавиатуре.
• Рисунок 42 Вывод результатов тестирования по второму варианту
• Для вывода информации о программе тестирования была разработана специальная форма, которая изображена на рисунок 43.
• Рисунок 43 Вывод информации о программе тестирования
• Также, в главном меню есть пункт «Выход», предназначенный для выхода из программы.
• Таким образом, для проведения компьютерного тестирования по разделам биофизика мышечного сокращения, биофизика кровообращения и биофизика зрения, необходима база тестовых заданий, соответствующих Государственным образовательным стандартам.
• Для создания качественного тестового задания по биофизике необходимо обладать высоким педагогическим опытом. Написание таковых заданий является тяжелой задачей
• Заключение

Тестовый контроль - это одна из составляющих управленческой деятельности преподавателя. Это инструмент осуществления «обратной связи» в системе «обучающий - обучаемый» позволяющий получить оперативную информацию о ходе обучения, качестве усвоения знаний и средство обеспечения заданного уровня усвоения учебного материала. Информационные технологии позволяют осуществлять контроль в форме компьютерного тестирования.

Важную отличительную черту современной биофизики составляет все возрастающая скорость количественных и качественных изменений. Радикальное ускорение перемен в биофизике произошло в период быстрого развития информационных технологий.

Использование автоматизированных тестирующих программ в курсе изучения биофизики позволит более углубленно изучить предложенный материал, ознакомиться более подробно с интересующими или трудно воспринимаемыми темами. Наличие системы контроля знаний позволит после изучения каждого раздела биофизики определить, насколько пользователь усвоил материал, и при необходимости, повторить изученный раздел биофизики, откорректировать или изменить методику обучения.

1 Проведен теоретический анализ биофизики организма человека на примере кровеносной системы (сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови по замкнутой системе сосудов); мышечной системы (мышечная активность - это одно из общих свойств высокоорганизованных живых организмов); зрительную сенсорную систему (зрительный анализатор) вместе с фоторецепторами (палочками и колбочками) и рядом нейронов, которые находятся в сетчатой оболочке глаза, входят определенные отделы ЦНС.

2 Проанализированы компьютерные системы тестирования и разновидности тестирующих существующих тестирующих. Тесты - это стандартизированные методики диагностики, которые позволяют получить сравнимые количественные и качественные показатели степени развитости исследуемых свойств.

Ориентация системы тестирования на личностные качества обучаемых позволяет определить индивидуальные особенности обучающегося и, в соответствии с этим, рекомендовать методику обучения, которая позволит оптимизировать процесс получения знаний.

3 На примере систем тестирования проведен анализ программного обеспечения и сервисов для тестирования по биофизике. Рассмотрена система тестирования «WEB-тезаурус». Система «WEB-тезаурус» является клиент-серверным развитием программы контроля знаний «Тезаурус». Ее главной особенностью являются использование WEB-технологий. Благодаря этому появилась возможность выполнять тестирование и самообучение через интернет.

Главное преимущество интерактивных тестирующих систем - это снижение временных, материальных затрат и значительное упрощение самого процесса проверки знаний.

4 Выбран наиболее приемлемый вариант среды разработки Delphi для создания тест-системы по биофизике. Среда Dеlphi - одна из первых систем, использующих технологию быстрой разработки приложений (Rаpid Applicаtion Dеvelopment - RАD) и технологию визуального конструирования (Visuаl Dеsign).

5 Разработаны требования и алгоритма работы с программой тестирования по биофизике.

• Список использованных источников
• 1 Абрамов С. А. Экономическое обоснование автоматизации обработки информации / С. А. Абрамов. - М.: Прогресс, 2009. - 176 с.
• 2 Архангельский А. Я. Программирование в Delphi 7 / А. Я. Архангельский. - М.: Бином, 2012. - 1152 с.
• 3 Архангельский А. Я. Delphi 2009. Справочное пособие. Откорректированное и дополненное / А. Я. Архангельский. - М.: Бином, 2009. - 569 с.
• 4 Антонов В. Ф. Физика и биофизика / В. Ф. Антонов. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2010. - 372 с.
• 5 Биофизика для инженеров. Том 1: Биоэнергетика, биомембранология и биологическая электродинамика / Е. В. Бигдай, С. П. Вихров, Н. В. Гривенная и др. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 496 с.
• 6 Бигдай Е. В. Биофизика для инженеров / Е. В. Бигдай. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 456 с.
• 7 Волькенштейн М. В. Биофизика / М. В. Волькенштейн. - СПб.: Лань, 2008. - 428 с.
• 8 Вендров А. М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем / А. М. Вендров. - М.: Финансы и статистика, 2009. - 554 с.
• 9 Гуда А. Н. Информатика и программирование: компьютерный практикум / А. Н. Гуда, В. И. Колесников. - М.: Дашков и К, 2010. - 240 с.
• 10 Гультяев А. К. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса / А. К. Гультяев, В. А. Машин. - СПБ.: Корона Принт, 2009. - 536с.
• 11 Емельянова Н. З. Информационные системы в экономике : учеб. пособие / Н. З. Емельянова, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. - М.: Форум, 2011. - 461 с.
• 12 Информатика: Учебник. 3-е перераб. Изд. / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2010. - 768 с.
• 13 Кантор М. Управление программными проектами. Практическое руководство по разработке успешного программного обеспечения / М. Кантор. - М.: Вильямс, 2012. - 758 с.
• 14 Липаев В. В. Отладка сложных программ. Методы, средства, технологии / В. В. Липаев. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 364 с.
• 15 Лодон Дж. Управление информационными системами. 7-е изд / Дж. Лондон, К. Лодон. - СПб.: Питер, 2009. - 912 с.
• 16 Макарова Н. В. Информатика и информационно-коммуникационные технологии / Н. В. Макарова. - СПб.: Питер, 2010. - 224 с.
• 17 Маркин В. Е. Технологии объектно-ориентированного программирования: Учебное пособие / В. Е. Маркин. - Владивосток: МГУ им.адм. Г.И.Невельского, 2011. - 939 с.
• 18 Орлов С. А. Технологии разработки программного обеспечения / С. А. Орлов. - СПб.: Питер, 2009. - 480 с.
• 19 Острейковский В.А. Информатика и информационные технологии : учебное пособие / В. А. Острейковский.- М.: Эксмо, 2011. - 654 с.
• 20 Трофимов В. В. Информатика / В. В. Трофимов. - М.: Юрайт, 2010. - 911 с.
• 21 Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень / Н. Д. Угринович. - М.: БИНОМ, 2010. - 212 с.
• 22 Фаронов В. Delphi 2005 язык, среда, разработка приложений / В. Фаронов. - СПб.: Питер, 2011. - 743 с.
• 23 Чипига А. Ф. Информационная безопасность автоматизированных систем / А. Ф. Чипига. - М.: Гелиос АРВ, 2010. - 335 с.
• Приложение А
• РАЗРАБОТКА ТЕСТА
• Биофизика мышечного сокращения
• 1. Мышечная клетка отличается от других возбудимых клеток таким специфическим свойством, как
• А вес
• Б размер
• В раздражительность
• Г сократимость
• 2. Мышцы кишечника, стенки сосудов образованы из
• А гладких мышц
• Б полосатых мышц
• В поперечно-полосатых мышц
• Г поперечных мышц
• 3. Скелетные, мышцы сердца образованы из
• А гладких мышц
• Б полосатых мышц
• В поперечно-полосатых мышц
• Г поперечных мышц
• 4. Мышечное волокно поперечно-полосатых мышц имеет диаметр
• А 10 - 20 мкм
• Б 30 - 50 мкм
• В 25 - 50 мкм
• Г 20 - 80 мкм
• 5. Упорядоченная система толстых и тонких нитей, расположенных гексагонально в поперечном сечении - это …
• А Саркомер
• Б Актиновая нить
• В Миофибрилл.
• Г Скользящие нити.
• 6. Толстая нить саркомера состоит из белка
• А актина
• Б миозина
• В миофибрилла
• Г кератина
• 7. Тонкая нить саркомера состоит из белка
• А актина
• Б миозина
• В миофибрилла
• Г кератина
• 7. Укажите количество бусин в витке актиновой нити
• А 11
• Б 14
• В 22
• Г 28
• 8. Впервые скольжение нитей в саркомере было обнаружено английским ученым
• А В.И. Дещеревский
• Б В. Ф. Антоновым
• В Х. Хаксли
• Г А. М. Вендером
• 9. Укажите размер сакометра в рабочем начальном состоянии
• А 2,91 мкм
• Б 5,65 мкм
• В 3,65 мкм
• Г 2,2 мкм
• 10. Если саркомер изначально растянут его длина составляет
• А 2,91 мкм
• Б 5,65 мкм
• В 3,65 мкм
• Г 2,2 мкм
• 11. Свойство тел менять размеры и форму под действием сил и самопроизвольно восстанавливать их при прекращении внешние
• А упругость
• Б вязкость
• В вязкоупругость
• Г деформация
• 12. Внутреннее трение среды
• А упругость
• Б вязкость
• В вязкоупругость
• Г деформация
• 13. Свойство материалов твердых тел сочетать упругость и вязкость.
• А упругость
• Б вязкость
• В вязкоупругость
• Г деформация
• 14. Мера внутренних сил, возникающих при деформации материала.
• А упругость
• Б вязкость
• В напряжение механическое
• Г деформация
• 15. Напряжение механическое для внутреннего стержня находят по формуле
• А Б В Г
• 16. Упругий белок позвоночных, находится, в основном, в стенках артерий
• А эластин
• Б коллаген
• В актин
• Г аргинин
• 17. Волокнистый белок в мышечной ткани составляет 20%. Находится также в сухожилиях, хрящах, кости.
• А эластин
• Б коллаген
• В актин
• Г аргинин
• 18. В случае вязкой среды напряжение определяется скоростью деформации dе / dt:
• А Б В Г
• 19. Для вязкоупругой среды напряжение а в системе будет определяться
• А Б В Г
• 20. Максимальная сила Ро, которую может развивать мышца, зависит от ее начальной длины и области перекрытия
• А тиминовых и миозиновых нитей
• Б актиновых и тиминовы нитей
• В аргининовых и миозиновых нитей
• Г актиновых и миозиновых нитей
• 21. Укажите уравнение Хилла для нахождения ависимости скорости укорочения от нагрузки Р является важнейшей при изучении работы мышцы
• А Б В Г
• 22. Развиваемая мышцей мощность имеет вид
• А W = PV Б В Г
• 23. Развитие наибольшей мощности и эффективности сокращения достигается при усилиях максимальной изометрической нагрузки Ро для данной мышцы
• А 0,7 - 1,5
• Б 0,35 - 0, 5
• В 0,3 - 0,4
• Г 1 - 2
• 24. Самая высокая эффективность наблюдается у мышц черепахи, достигающая
• А 75 - 80%
• Б 50 - 65%
• В 20 - 40%
• Г 65 - 70%
• 25. Цикл последовательных процессов, начинающийся с возникновения потенциала действия ПД на сарколемме (клеточной мембране) и заканчивающийся сократительным ответом мышцы
• А физическое сопряжение
• Б химическое сопряжение
• В механическое сопряжение
• Г электромеханическое сопряжение
• 26. Эффективность работы мышцы при сокращении может быть определена как
• А отношение затраченной энергии к совершенной работы ЕА
• Б отношение совершенной работы к затраченной энергии АЕ
• В отношение совершенной работы к затраченной энергии ЕА
• Г отношение времени работы к затраченной энергии АЕ
• 27. Практически эффективность для разных типов мышц может достигать значений А 40 -60 %
• Б 10 - 25%
• В 90-100%
• Г 10-30%
• 28. Скорость изменения длины волокна выражается уравнением
• А Б VB = 2NV* В Г
• 29. Полный цикл мостика между различными состояниями сопровождается распадом
• А молекул АТМ
• Б молекул АТФ
• В молекул АДФ
• Г молекул АМФ
• 30. Сила сокращения, генерируемая мышцей, определяется:
• А длиной активной нити
• Б изменением силы, генерируемой одним мостиком
• В количеством одновременно замкнутых мостиков
• Г упругостью миозиновой нити
• 31. Зависимость мощности мышцы от нагрузки имеет вид
•  Б
• Г
• 32. Зависимость скорости одиночного сокращения мышцы от нагрузки
• Б
• Г
• 34. Временная зависимость одиночного сокращения при изометрическом режиме сокращения имеет вид
• Б
• Г
• 35. Временная зависимость одиночного сокращения при изотоническом режиме сокращения имеет вид
• Б
• Г
• Приложение Б
• РАЗРАБОТКА ТЕСТА
• Биофизика системы кровообращения
• 1. Сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови по
• А замкнутой системе
• Б не замкнутой системе
• В по малому кругу кровообращения
• Г по большому кругу кровообращения
• 2. Наука о деформациях и текучести вещества
• А Реология
• Б валеология
• В анатомия
• Г физика
• 3. Под реологией крови будем понимать изучение биофизических особенностей крови как
• А сиропоподобной жидкости
• Б жидкости
• В вязкой жидкости
• г твердого вещества
• 4. Укажите формулу Ньютона
• А Б В Г
• 5. Основной закон вязкого течения был установлен в 1687 г.
• А И. Ньютоном
• Б Б В. Ф. Антоновым
• В Х. Хаксли
• Г А. М. Вендером
• 6. Ньютоновской называется жидкость, коэффициент вязкости которой зависит только от ее
• А природы
• Б природы и температуры
• В температуры
• Г вязкости
• 7. Неньютоновской жидкостью является.
• А Моча
• Б Слюна
• В Кровь
• Г Лимфа
• 8. Зависимость силы вязкости от градиента скорости становится нелинейной:
• А Б В Г
• 9. Практически ньютоновской жидкостью является
• А кровь
• Б плазма
• В моча
• Г слюна
• 10. Эритроциты в плазме составляют
• А 45%
• Б 93%
• В 76%
• Г 71%
• 11. при упрощенном рассмотрении кровь - это
• А суспензия эритроцитов в физиологическом растворе
• Б суспензия тромбоцитов в физиологическом растворе
• В суспензия эритроцитов в химическом растворе
• Г кристалл из эритроцитов в физиологическом растворе
• 13. Характерным свойством эритроцитов является тенденция к образованию
• А тромбоцитов
• Б агрегатов
• В кристаллов
• Г сосудов
• 14. Агрегаты эритроцитов это
• А склеенные эритроциты
• Б склеенные тромбоциты
• В склеенные т-лимфоциты
• Г разорванные эритроциты
• 15. Мелкие сосуды (мелкие артерии, артериолы) выражают уровнением:
• А Б В Г
• 15. Микрососуды (капилляры) выражают уровнением:
• А Б В Г
• 16. Вязкость, характерная для течения крови в крупных сосудах: в норме
• А |кр = (4,2 - 6) * в
• Б ан= (2 - 3) *в
• В пол=(15-20).в
• Г в = 0,01 Пуаз
• 17. Вязкость, характерная для течения крови в крупных сосудах: при анемии
...