Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В наше время существует достаточно большое количество разнообразных компьютерных средств обучения. Это позволяет разгрузить учителя, увеличить заинтересованность учащихся в предмете, дает возможность решения задач на стыке предметов разных циклов, более наглядной подачи материала за счет анимации, графических вставок, динамических рисунков, видеоклипов, слайд-шоу, звукового сопровождения, что позволяет быстрее осваивать и лучше запоминать учебный материал.

Компьютер - это, аудиовизуальный концентратор внимания, используемый для иллюстрации основных идей преподаваемого курса, проверки качества знаний, решения задач. Кроме этого, при работе с компьютерными средствами обучения обеспечивается обратная связь.

Целью выпускной квалификационной работы (ВКР) является разработка учебного комплекса по алгебре для учеников средней общеобразовательной школы.

Выпускная квалификационная работа состоит из четырех разделов.

В первом разделе проводится аналитический обзор предмета в школьной программе и средств компьютерного обучения.

Во втором разделе производится проектирование структуры комплекса и его компонентов. обучение алгоритм интерфейс база

В третьем разделе производится реализация компонентов комплекса с помощью выбранных инструментов.

В четвертом разделе описываются результаты тестирования.



1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Анализ предметной области

1.1.1 Алгебра в школьной программе

Алгебра - обязательный предмет в любой школьной программе. Ознакомление с данной дисциплиной начинается в 7 классе, когда математика делится на два направления: алгебра и геометрия.

Школьная программа по математике в 7 классе знакомит школьников с такими важными понятиями как функции и многочлен. Изучаются свойства степени с натуральным показателем, а также рассматривается график линейной функции. Школьники научатся строить графики функций X во второй и в третей степени.

Кроме того, изучаются формулы сокращенного умножения и использование их для преобразования и разложения на множители различных выражений. Используя знания, полученные ранее, семиклассники учатся решать системы линейных уравнений как аналитическими, так и графическими способами.

Ниже представлены темы, которые проходят ученики 7 класса:

· Математический язык. Математическая модель

· Линейная функция

· Системы двух линейных уравнений с двумя переменными

· Степень с натуральным показателем и ее свойства

· Одночлены. Арифметические операции над одночленами

· Многочлены. Арифметические операции над многочленами

· Разложение многочленов на множители

· Функция у = х2

Традиционная форма классного занятия строится на работе ученика с задачником и учебником. В настоящее время появилась возможность использовать ПК. Введение КСО по алгебре решит множество проблем и позволит:

· обучающемуся работать в удобном для него темпе,

· сократить время, затрачиваемое учителем на проверку заданий,

· отслеживать успеваемость по предмету,

· избавить ученика от необходимости приносить на урок учебник и задачник, так как все учебные материалы доступны на ПК.

1.1.2 Компьютерные средства обучения

В наше время существует достаточно большое количество разнообразных компьютерных средств обучения (КСО).

Основные педагогические задачи, решаемые с поддержкой КСО:

1. Начальное знакомство с ПО, освоение её базисных определений и концепций;

2. Базовая подготовка на разных уровнях глубины и детальности;

3. Выработка умений и способностей постановления стандартных фактических проблем в этой ПО;

4. Выработка умений рассмотрения и принятия заключений в необычных (нетиповых) проблематичных моментах;

5. Развитие возможностей к конкретным типам деятельности;

6. Проведение учебно-экспериментальных исследований с моделями исследуемых объектов, действий и сферы работы;

7. Восстановление знаний, умений и способностей (для редко встречающихся ситуаций, задач и технологических операций);

8. Контроль и расценивание степеней познаний и умений.

Выделяют различные классификации КСО. Для ориентирования в их многообразии и грамотного применения, необходимо рассмотреть некоторые из них.

Классификацию КСО можно проводить по разным основаниям: - по языковым средствам; - по типу ЭВМ; - по механизму программирования и по типу предметной области знаний; - по функционально-методическим возможностям. Вариант классификации ПО представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Программное обеспечение образовательного процесса

Б.С. Гершунский разделяет педагогические программные средства (ППС) по принцип целевого назначения. Автором предлагается рассматривать ППС по таким признакам: - управляющие; - диагностирующие; - демонстрационные; - генерирующие; - операционные; - контролирующие; - моделирующие и т.д. Д.В. Чернилевский предлагает компьютерные средства обучения систематизировать следующим образом: - учебно-компьютерные дидактические средства; - компьютерные игры; - компьютерные «решители» задачи; - курсовое и дипломное проектирование; - дидактические компьютерные системы; - компьютер - исследователь в лабораторных и практических работах.

Наиболее полная классификация компьютерных средств обучения предложена А.И. Башмаковым и И.А. Башмаковым [1], представлена на рисунке 2.

В зависимости от решаемых педагогических задач КСО подразделяются на четыре класса: * средства теоретической и технологической подготовки; * средства практической подготовки; * вспомогательные средства; * комплексные средства.

Рисунок 2 - Классификация КСО



Класс средств практической подготовки - Компьютерный задачник (КЗ); - Компьютерный тренажер (КТ).

К вспомогательным средствам относятся КСО, способствующие решению задач теоретической, технологической или практической подготовки, но в самостоятельном качестве не достаточные для достижения соответствующих целей. Данный класс объединяет следующие виды КСО. - Компьютерный лабораторный практикум (КЛП); - Компьютерный справочник (КС); - Мультимедийное учебное занятие (МУЗ).

В классе комплексных средств, покрывающих широкий круг педагогических задач, выделим два вида КСО. - Компьютерный учебный курс (КУК); - Компьютерный восстановительный курс (КВК).

Класс средств теоретической и практической подготовки: - Компьютерная обучающая система (КОС); - Компьютерная система контроля знаний (КСКЗ); - Компьютерный учебник (КУ).

Соответствие между выделенными видами КСО и решаемыми с их помощью педагогическими задачами отражено в таблице 1. [1]

Таблица 1 - Педагогические задачи

Виды КСО	Номера решаемых задач
Компьютерный учебник	1, 2, 8, (5, 7)
Компьютерная обучающая система	2, 8, (1, 5, 7)
Компьютерная система контроля знаний	8
Компьютерный задачник	3, 8, (4, 5, 6, 7)
Компьютерный тренажер	3, 4, 5, 8, (6, 7)
Компьютерный лабораторный практикум	5, 6
Компьютерный справочник	7, (2, 3)
Мультимедийное учебное занятие	1, 2, 3
Компьютерный учебный курс	1, 2, 3, 8, (4, 5, 6)
Компьютерный восстановительный курс	3, 7, 8

Электронный учебник - это, электронное средство для обучения, поддержка обычной книги, темы, главы в цифровом формате.

Электронный учебник призван максимально облегчить процессы понимания и запоминания наиболее существенных понятий, утверждений и примеров, задействовав в процессе обучения иные, отличные от тех, к которым обращается обычный учебник, способы восприятия, а именно, слуховую и эмоциональную память, а также используя компьютерные объяснения.

Он крайне полезен и для самостоятельной работы обучающихся при любой форме обучения (особенно заочной), а также на лабораторно-практических занятиях в оборудованных аудиториях.

Данное КСО предоставляет возможность использовать возможности компьютера для решения большого количества задач:

- в следствие чего появляется больше времени на анализ полученных результатов;

- позволяет преподавателю проводить самостоятельные занятия в форме индивидуального выполнения заданий за компьютером, оставляя за собой роль руководителя;

- упрощает контроль знаний обучающихся, попутно задавая содержание и уровень сложности контроля.

Электронный учебник может работать в четырех основных режимах:

• 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;

• самостоятельное выполнение лабораторных или практических работ.[2]



1.2 Анализ аналогов

В ходе работы над ВКР мною был рассмотрен ряд электронных учебников. В их числе Naobumium.info, «01Математика», «Курс математики XXI века», «Правила и упражнения по алгебре».

1.2.1 Naobumium.info

Naobumium.info представляет собой онлайн учебник по математике.

В своём составе имеет несколько разделов: арифметика, алгебра, геометрия. Сайт выступает в роли учебника, содержащего в себе большой объем материала из разных источников, благодаря чему проходится по всем темам курса школьной математики.

Итого: хорошо изложен материал. По структуре и назначению является источником информации, вроде справочника или учебника в привычном понимании. Не имеет системы регистрации пользователей. Заданий в своём составе так же не имеет. Возможность доступа зависит от наличия интернета.

1.2.2 «01Математика»

Учебник разбит на темы, каждая из которых состоит из трех разделов - теории, практических заданий и контрольной работы. К каждой задаче, которую встретит учащийся, приводится решение, а ко многим из них прилагается видеоролик с объяснениями. Плавно повышается сложность заданий.

Родители получают полный контроль над процессом обучения своего ребенка. В кабинете пользователя они могут видеть, когда и сколько времени он занимался, какой результат был получен.

Учебник активно применяется в школах для смешанного и дистанционного обучения. Ученики могут заниматься и дома, выполняя домашнюю работу. Учитель в своем кабинете пользователя получает доступ к своим классам и ученикам, может видеть и анализировать статистику их работы. Кроме того, у учителя есть возможность проведения в программе контрольных работ: каждый ученик получит свои индивидуальные задания, а результаты выполнения также попадут в статистику и будут доступны как учителю, так и родителям. [3]

Итого: полнофункциональная система. Имеет несколько уровней сложности, обширную базу заданий и справочных материалов: тесты, задания, тексты, видеоуроки. Поддерживает регистрацию пользователей, обеспечивает обратную связь с преподавателем. На сайте присутствуют консультанты, помогающие ребенку в решении возникших трудностей. Крупным недостатком в нашем случае является зависимость от интернета. Бесплатная работа с сайтом доступна только в течение 7 дней с момента регистрации. Учебник имеет приятный и удобный интерфейс.

1.2.3 «Курс математики XXI века»

Компьютерный курс отличается четким, детально проработанным "алгоритмическим" изложением теории, облегчающим подготовку выпускников и абитуриентов к сдаче экзаменов даже с нуля. Но главная изюминка компьютерной программы "Курс математики XXI века" - это интерактивное пошаговое решение реальных экзаменационных задач.

Компьютерная программа "Курс математики ХХI века" обладает такими возможностями, как выбор уровня сложности решения, анализ решения и советы по изучению соответствующих разделов теории, формульный калькулятор, графопостроитель, индексированный словарь терминов и многое другое.

Ключевые достоинства программы-репетитора "Курс математики XXI века":

• тщательно проработанная методика

• полная, подробная, доступно изложенная теория

• примеры реальных экзаменационных задач - интерактивное пошаговое решение на экране компьютера

• построение графиков функций, формульный калькулятор, выбор уровня сложности решения и многое другое. [4]

Итого: Множество справочных материалов из разных источников, большая база заданий разного уровня и направленности, а также дополнительные компоненты. Недостатком является отсутствие связи с преподавателем - курс подразумевает самостоятельное обучение. Плата за курс так же является достаточно высокой.

1.2.4 «Правила и упражнения по алгебре»

Интерактивное пособие, позволяющее проверить уровень знаний ребенка, повторить с ним все темы по математике, изучаемые в седьмом классе и потренировать в решении всех типов встречающихся задач и примеров. Тренажер в пособии имеют два режима работы:

- Режим обучения Предназначен для использования учеником во время учебного процесса. Он выбирает тему, а тренажер генерирует задание. Каждое последующее задание по теме отличается от предыдущего параметрами, условием и формулировкой вопроса.

- Режим контроля В этом режиме формируется группа из нескольких заданий, решение которых позволяет объективно оценить знания учения по выбранной теме (оценка выставляется компьютером).

Итого: достаточно полнофункциональная система, разбитая на уровни и режимы. Имеет приемлемую стоимость.

Все, вышеприведенные аналоги имеют в своей основе справочный материал и задания, взятые из разных источников. Многие из них отлично подошли бы в качестве решения поставленной задачи, если бы не ключевой момент - необходимо, чтобы в основе курса лежала конкретно заданная программа, по которой работают ученики и педагоги в данной школе. Так же, необходима обратная связь с педагогом, что поддерживает только один из представленных аналогов - Математика01. Это преимущество его структуры - ведь курс располагается на сайте - может обернуться проблемой в наших условиях: работа на уроке не должна зависеть от наличия и состояния подключения интернета. Таким образом, можно сделать вывод об актуальности и необходимости собственной разработки.

1.3 Постановка задачи

Необходимо разработать обучающий комплекс по алгебре для учеников 7 класса средней общеобразовательной школы, основывающийся на учебнике «Алгебра. 7 класс» (авторы: Мордкович, Александрова, Мишустина).

Требуемая функциональность:

1. Выбор материала (темы) для обучения;

В разрабатываемой системе необходимо учебное пособие, представляющее собой теоретический материал, разбитый на главы и темы.

2. Проверка знаний обучающегося с помощью тестирования;

Обязательная составляющая учебника - набор тестов. Включает в себя задания для работы на уроке.

3. Контроль знаний;

Контроль знаний должен так же должен осуществляться в форме тестирования и включает в себя ряд вопросов по каждой главе теории.

4. Мониторинг;

5. Хранение информации об учениках;

В системе должны храниться сведения об успеваемости учеников, логинах и паролях. Для разграничения прав доступа следует использовать персональные логины и пароли, а также профили обучающихся. В профиле отображаются основные данные ученика (ФИО, класс) и результаты тестирования.

6. Хранение верных ответов на задания тестов.

В системе содержатся также ответы на все задания, включенные в учебник.

Приложение предназначается для работы в локальной сети, содержащей сервер и 15 рабочих станций под управлением операционной системы Windows 7.

Потребительские требования:

1. Содержание графического материала в теоретической части учебника;

2. Малое время обучения работе с программой;

3. Надежность;

4. Удобство интерфейса.

Диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Диаграмма use-case



2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Разработка структуры системы

Структура системы определяется исходя из требований к функциональности (см. 1.3).

Рисунок 4 - Структура системы

1. Инструкция пользователя. Руководство пользователя содержит полное описание программы с точки зрения целевого применения последней. В руководстве пользователя обязательно должны быть описаны:

· назначение программы;

· основные задачи и возможности;

· способ отражения предметной области в программе;

· пользовательский интерфейс программы;

· порядок решения основных пользовательских задач;

· все функции программы и порядок их применения;

· пользовательская настройка программы;

· проблемы при использовании и способы их решения.

Пользовательский интерфейс - предоставляет пользователю возможность работы с системой.

Модуль управления комплексом - обеспечивает взаимодействие между элементами системы.

БД - содержит информацию об учениках (ФИО, класс), о состоянии решенных заданий, логин-пароль и верные ответы на вопросы тестов. Количество верных ответов, количество ошибок, номера заданий с неверным ответом.

Профили обучающихся - отражают информацию об успеваемости учеников. Для каждого профиля индивидуальный логин и пароль.

Модуль заданий - производит обработку тестирования.

Модуль справочных материалов - справочный материал, необходимый для решения заданий.

2.2 Инструменты разработки системы

Для реализации системы могут быть подходящими следующие языки: С++, Java, C#.

C# -- язык программирования, совмещающий объектно-ориентированные и контекстно-ориентированные концепции. Разработан в 1998--2001 годах группой инженеров под руководством Андерсa Хейлсбергa в компании Microsoft как основной язык разработки приложений для Microsoft .NET. Компилятор с языком C# входит в стандартную установку для .NET, поэтому программы на нём можно создавать даже без инструментов, как например Visual Studio.

C# представитель языков с C-подобным синтаксисом, из всего семейства наиболее похож на C++ и Java. Имеет строгую статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов, указатели на функции-члены классов, атрибуты, события и т.д. Переняв многое от своих предшественников С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем: так, C# не поддерживает множественное наследование классов или вывода типов.

Средой разработки была выбрана Microsoft Visual Studio.

Microsoft Visual Studio -- продукт компании Microsoft, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, Xbox, Windows Phone .NET Compact Framework и Silverlight.

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода с поддержкой технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных.

Выбор именно этой среды разработки и языка C# обусловлен привычностью и некоторым опытом работы с ними. Так же к достоинствам среды относится бесплатное распространение базового набора необходимых компонентов для создания графического интерфейса, написания кода и работы с базами данных без пробного периода в течение тридцати дней.

Для создания БД системы стоял выбор между MySQL и СУБД Microsoft Access.

Microsoft Office Access или просто Microsoft Access -- реляционная система управления базами данных (СУБД) корпорации Microsoft. Входит в состав пакета Microsoft Office. Имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных. Благодаря встроенному языку VBA, в самом Access можно писать приложения, работающие с базами данных.

Основные компоненты MS Access:

· построитель таблиц;

· построитель экранных форм;

· построитель SQL-запросов (язык SQL в MS Access не соответствует стандарту ANSI);

· построитель отчётов, выводимых на печать.

Выбор СУБД обусловлен требованиями со стороны ПО, установленного на рабочих станциях, а также запретом на установку дополнительного ПО. Поскольку школа имеет лицензию на Access, использование этой системы кажется наиболее оптимальным. Работать с данной СУБД уже приходилось достаточно, чтобы быть хорошо знакомым с внутренними механизмами и инструментами манипуляции данными. Опыт работы так же склоняет выбор в сторону Access.

2.3 Разработка алгоритмов

Для начала необходимо определиться с основными алгоритмами системы, обеспечивающими её работу. Большая часть алгоритмов приходится на область проверки заданий, которые ученик решает в ходе работы.

Все алгоритмы можно разбить на две группы:

1. Алгоритмы заданий

a. Проверка заданий

b. Проверка тестов

2. Алгоритмы вывода

a. Вывод заданий в рабочую область

b. Вывод результатов тестирования в профиль

c. Вывод инструкции и справочных материалов имеют одинаковый алгоритм, поэтому объединены

Основными алгоритмами в данной системе, конечно, является алгоритм проверки введенных учеником ответов, а также вывод в рабочую область текста задания и вариантов ответов.

В общих чертах алгоритм работы комплекса представлен на рисунке 5.

Алгоритм работы пользователя с блоком заданий представлен на рисунке 6.

Рисунок 5 - Алгоритм работы системы

Нюансы и различия способа проверки и занесения результатов работы в базу данных, в зависимости от типа выбранного учеником задания (задание, либо тест) приведены ниже.

Разработка алгоритма проверки ответов

1. Пользователь выбирает вариант ответа

2. Нажимает кнопку «Далее»

3. Происходит сравнение ответа, данного пользователем и верного. Верный ответ располагается в БД.

4. Результат сравнения заносится в базу данных.

Рисунок 6 - Алгоритм работы блока заданий



Разработка алгоритма подсчета результатов тестирования

1. Пользователь отмечает выбранные ответы

2. Нажимает кнопку «Завершить работу»

3. Происходит сравнение ответов, данных пользователем и верных. Верные ответы располагаются в БД.

4. Подсчитывается количество верных ответов.

5. Подсчитывается отношение верных ответов, данных пользователем к общему числу вопросов.

6. Выставляется оценка и заносится в БД.

2.4 Проектирование компонентов

Проектирование интерфейса

· Форма входа - это, первая форма, которую увидит перед собой пользователь. В ней предлагается ввести логин-пароль, чтобы начать работу с системой.

Рисунок 7 - Форма входа



На форме располагается:

1. Поле для ввода логина.

2. Поле для ввода пароля.

3. Кнопка для входа в систему.

· Основная рабочая форма

Рисунок 8 - Основная форма

На основной форме располагаются основные элементы для работы с системой.

1. Меню

2. Рабочая область, куда выводится задание

3. Кнопка для перехода к следующему заданию

4. Кнопка для завершения работы

5. Ссылка на профиль пользователя

6. Кнопка для перехода к заданиям

7. Кнопка для перехода к тестам

8. Кнопка для открытия справочных материалов

9. Кнопка, открывающая инструкцию

В меню отображаются все главы учебника. При нажатии на пункт меню открывается список заданий, относящихся к выбранной главе.

Кнопка далее - предназначена для перехода к следующему заданию главы.

Кнопка завершить работу - сохраняет результаты работы с заданиями текущей главы.

Кнопка тесты, кнопка задания - осуществляет переход к выбранному тесту/заданию выбранной главы.

Кнопка учебник - открывает справочные материалы.

Кнопка инструкция - открывает инструкцию пользователя.

· Профиль пользователя.

В профиле отражаются результаты работы обучающегося с системой.

В зависимости от прав доступа: учитель или ученик область видимости различается. Ученику предоставляют только его результаты, учитель видит результаты всех учеников.

Рисунок 9 - Профиль пользователя



Проектирование базы данных

Для хранения информации об успеваемости учащихся, в систему необходимо включить базу данных.

В БД находятся следующие таблицы и поля:

1. Ученики

· ФИО обучающегося

· Класс (А или Б)

2. Задания

· Глава учебника, к которой относится это задание

· Порядковый номер задания в главе

· Оценка по заданию (верно/неверно)

3. Тесты

· Порядковый номер теста

· Оценка (от 2 до 5)

4. Ответы

· Глава учебника, к которой относится это задание

· Порядковый номер задания в главе

· Номер верного варианта ответа

5. Логин-пароль

· Логин

· Пароль



3. РЕАЛИЗАЦИЯ

3.1 Создание базы данных

Создание таблиц

Подробно рассмотрим все составляющие базу данных таблицы.

Таблица «Ac»

Таблица предназначена для хранения логинов и паролей для доступа в систему.

Структура таблицы представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Структура таблицы Ac

Поля:

ID - ключевое поле таблицы.

ID_student - ID ученика, соотносится с полем ID_student в таблице Students.

Login - хранит логины пользователей системы.

Password - хранит пароли пользователей системы.

Пример заполнения таблицы на рисунке 11.

Рисунок 11 - Заполнение таблицы Ac



Таблица «Right»

Таблица предназначена для хранения верных ответов на задания.

Структура представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Структура таблицы Ac

Поля:

ID - ключевое поле таблицы.

ID_chapter - номер главы.

ID_task - номер задания.

Answer - номер правильного варианта ответа.

Пример заполнения для первой главы.

Рисунок 13 - Заполнение таблицы Right



Таблица «Students»

Таблица предназначена для хранения основной информации об учениках: ФИО, ИД и класс.

Структура таблицы представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Структура таблицы Students

Поля:

ID_student - Ключевое поле таблицы, ID ученика.

Fullname - хранит ФИО обучающегося.

Class - хранит класс пользователя.

Пример заполненной таблицы на рисунке 15.

Рисунок 15 - Заполнение таблицы Students

Таблица «Tasks»

Таблица предназначена для хранения ответов учеников на задания.

Структура таблицы представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Структура таблицы Tasks

Поля:

ID_tasks - ключевое поле таблицы.

ID_student - ID ученика, соотносится с полем ID_student в таблице Students.

ID_chapter - номер главы.

ID_task - номер задания.

Mark - ответ, который дал ученик.

Таблица заполняется внутри системы в ходе решения заданий, через запросы на изменение.

Таблица «Tests»

Таблица предназначена для хранения ответов учеников на тесты.

Структура таблицы представлена на рисунке 17.

Рисунок 17 - Структура таблицы Tests

Поля:

ID_tests - ключевое поле таблицы.

ID_student - ID ученика, соотносится с полем ID_student в таблице Students.

ID_test - номер теста.

Mark - ответ, который дал ученик.

Таблица заполняется внутри системы в ходе решения тестов, через запросы на изменение.

Схема базы данных

Схема полученной базы данных представлена на рисунке 18.

Рисунок 18 - Схема базы данных

3.2 Создание интерфейса

Форма входа.

Согласно требованиям к системе, для каждого пользователя необходимо создать профиль. Так как все пользователи уже зарегистрированы, их индивидуальные логины и пароли занесены в базу данных, для работы с системой и корректного отображения результатов работы с ней необходима форма входа.

Опираясь на приведенные в пункте элементы, реализуем окно входа в систему.

Рисунок 19 - Окно входа

Форма содержит кнопку «Войти в систему», к которой привязана проверка на соответствие введенного логина и пароля с имеющимися в базе данных.

Рисунок 20 - Сообщение о неверных данных



В случае ввода неверного логина или пароля пользователь получит соответствующее сообщение о невозможности войти в систему и предложение проверить правильность введенных данных. Если все поля заполнены верно, происходит идентификация ученика и переход к основному окну системы.

Рабочая область

Вся дальнейшая деятельность пользователя будет протекать в данном окне.

На рабочей области располагаются все основные блоки, обеспечивающие доступ к функционалу системы - меню заданий, профиль пользователя, справочная информация, информация о системе, инструкция пользователя.

Рабочая область представлена на рисунке 21.

Рисунок 21 - Рабочая область

В левой части окна располагается меню.

Меню заданий представляет собой два элемента combobox (выпадающие списки). В них последовательно осуществляется выбор главы и задания.

Кнопка «Перейти к заданию» передает полученные параметры функции вывода заданий в рабочую область. В результате, на форме отображается текст задания и варианты ответов.

Рисунок 22 - Задание

В случае, если пользователь не отметил задание, но пытается перейти к нему, он получит уведомление о том, что задание не было выбрано и выполнить переход невозможно.

Рисунок 23 - Уведомление



Поскольку задания в системе реализованы в виде тестов, требующих выбрать один вариант ответа, на форме расположены компоненты radiobutton.

Кнопка «Далее». Осуществляет сразу две функции: сравнение введенного ответа с верным, располагающимся в базе данных, и переход к следующему заданию.

Кнопка «Завершить работу». С помощью этой кнопки пользователь подтверждает, что хочет закончить работу с текущей главой учебника. При нажатии, на экране появляется диалоговое окно, предлагающее пользователю сохранить данные им в ходе работы ответы.

Окно подтверждения представлено на рисунке 24.

Рисунок 24 - Подтверждение завершения

Нажимая «Да, сохранить результаты», пользователь соглашается с сохранением данных им в ходе работы ответов, после чего возвращается в меню выбора задания.

Нажимая «Нет, продолжить работу», пользователь возвращается к текущему заданию и продолжает работу.

Кнопка «Учебник» позволит пользователю, при необходимости, обратиться к справочным материалам, в данном случае - к учебнику. Кнопка расположена на основной форме и доступна всегда, вне зависимости от темы решаемого задания.

Профиль

Профиль содержит базовую информацию о пользователе: ФИО и класс, если это ученик, либо ФИО и статус «Администратор» - если это учитель.

В зависимости от прав доступа, окно для ученика и окно для учителя (администратора) выглядят по-разному. Ученик видит только результаты своей работы - они отображаются в виде таблицы: номер главы, номер задания, ответ (верно/неверно). Тесты отображаются схожим образом, но добавляется графа «Оценка».

Учитель видит полную таблицу, с результатами работы всех учеников. Формат таблицы тот же, который используется для ученика.

Таблица в том и другом случае не подлежит редактированию и предназначена только для выведения результатов, то есть используется режим чтения.

Выход из профиля осуществляется по нажатию на кнопку «Выход».

Интерфейс представлен на рисунке 25.

Рисунок 25 - Профиль ученика

Кодирование системы на языке C#

Список основных функций (проверка, вывод задания на экран, вывод таблицы в профиль) и листинг программы приведены в приложении 1.



4. ТЕСТИРОВАНИЕ

Тестирование учебного комплекса проводилось в двух направлениях: функциональное тестирование и тестирование инструкции пользователя.

Результаты тестирования представлены ниже.

4.1 Функциональное тестирование

Функциональное тестирование рассматривает заранее указанное поведение и основывается на анализе спецификаций функциональности компонента или системы в целом.

Функциональные тесты основываются на функциях, выполняемых системой, и могут проводиться на всех уровнях тестирования (компонентном, интеграционном, системном, приемочном). Как правило, эти функции описываются в требованиях, функциональных спецификациях или в виде случаев использования системы (use cases).

Преимущества функционального тестирования:

· имитирует фактическое использование системы;

Недостатки функционального тестирования:

· возможность упущения логических ошибок в программном обеспечении;

· вероятность избыточного тестирования. [5]

Тестирование проводилось по следующим функциям:

1. Идентификация пользователя;

2. Выбор материала (темы) для обучения;

3. Проверка знаний обучающегося с помощью тестирования;

4. Контроль знаний;

5. Хранение информации об учениках;

6. Хранение верных ответов на задания тестов.

· Идентификация пользователя

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Ввести исходные данные из таблицы 2.

Таблица 2 - Результаты тестирования формы входа

Исходные данные	Ожидаемый результат	Полученный результат
логин - Login1, пароль - 1234	Вход в систему	+
логин - Login1, пароль - 2345	Сообщение об ошибке	+
логин - Login2, пароль - 1234	Сообщение об ошибке	+
логин - Login2, пароль - 2346	Сообщение об ошибке	+

· Выбор темы для обучения.

Шаги:

3. Открыть учебник;

4. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

5. Нажать на кнопку «Учебник».

Таблица 3 - Результаты тестирования выбора материала

Ожидаемый результат	Полученный результат
Открывается окно, в котором отображается содержимое учебника	+

· Проверка знаний с помощью тестирования.

Совместим тестирование пунктов 3 и 6.

Ввод корректных данных

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать главу 1 и задание 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к заданию»;

5. Выбрать вариант ответа 1;

6. Нажать кнопку «Далее»;

7. Ответить на все вопросы главы 1 (см. Таблицу 4);

8. Нажать кнопку «Завершить тестирование»;

9. В появившемся окне нажать кнопку «Да, сохранить результаты»;

Ожидаемый результат

1. При выборе главы 1 появляется выпадающий список с выбором задания;

2. При выборе задания 1 на экран выводится текст задания, варианты ответов;

3. При нажатии кнопки «Далее» на экран выводится следующее задание;

4. При нажатии кнопки «Завершить работу» появляется окно выбора;

5. При нажатии в окне выбора на кнопку «Да, сохранить результаты» открывается главное меню.

6. В профиле пользователя в графе «результат» для соответствующих заданий главы 1 отобразятся данные из графы «Результат» таблицы 3.

Полученный результат

Соответствует ожидаемому.

Таблица 3 - Результаты тестирования блока заданий для главы 1

Выбранный ответ	Верный ответ	Результат
1	1	верно
2	2	верно
3	3	верно
2	1	неверно
2	2	верно
1	3	неверно
3	3	верно
2	2	верно
2	1	неверно
3	2	неверно
1	1	верно
2	3	неверно
1	1	верно
1	1	верно
3	3	верно

Ввод некорректных данных

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать главу 2;

4. Нажать кнопку «Перейти к заданию»;

Ожидаемый результат

Сообщение об ошибке, задание не выбрано.

Полученный результат

Соответствует ожидаемому (Рисунок 26).

Рисунок 26 - Результат тестирования при некорректных данных



Не выбран вариант ответа

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать главу 1, задание 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к заданию»;

5. Нажать кнопку «Далее»

Ожидаемый результат

Сообщение об ошибке, вариант не выбран.

Полученный результат

Соответствует ожидаемому.

· Контроль знаний.

Оценка 2.

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать тест 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к тесту»;

5. Выбрать заданные в таблице 4 варианты ответов;

6. Нажать кнопку «Завершить работу»;

Ожидаемый результат

В профиле ученика по данному тесту (тест 1) в графе «оценка» стоит значение 2;

Полученный результат

Соответствует ожидаемому.



Таблица 4 - Варианты ответов на оценку 2.

Задание	Вариант ответа
1	1
2	1
3	1
4	1
5	1
6	1
7	1

Оценка 3.

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать тест 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к тесту»;

5. Выбрать заданные в таблице 5 варианты ответов;

6. Нажать кнопку «Завершить работу»;

Ожидаемый результат

В профиле ученика по данному тесту (тест 1) в графе «оценка» стоит значение 3; Полученный результат

Соответствует ожидаемому.

Таблица 5 - Варианты ответов на оценку 3.

Задание	Вариант ответа
1	1
2	1
3	1
4	1
5	1
6	3
7	1



Оценка 4.

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать тест 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к тесту»;

5. Выбрать заданные в таблице 6 варианты ответов;

6. Нажать кнопку «Завершить работу»;

Ожидаемый результат

В профиле ученика по данному тесту (тест 1) в графе «оценка» стоит значение 4;

Полученный результат

Соответствует ожидаемому.

Таблица 6 - Варианты ответов на оценку 4.

Задание	Вариант ответа
1	1
2	2
3	1
4	1
5	1
6	3
7	3

Оценка 5.

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Выбрать тест 1;

4. Нажать кнопку «Перейти к тесту»;

5. Выбрать заданные в таблице 7 варианты ответов;

6. Нажать кнопку «Завершить работу»;

Ожидаемый результат

В профиле ученика по данному тесту (тест 1) в графе «оценка» стоит значение 5;

Полученный результат

Соответствует ожидаемому.

Таблица 7 - Варианты ответов на оценку 5.

Задание	Вариант ответа
1	1
2	2
3	3
4	1
5	2
6	3
7	3

· Хранение информации об учениках.

Шаги:

1. Открыть учебник;

2. Войти под учетной записью Иванова Ивана Ивановича (логин - Login1, пароль - 1234);

3. Нажать на ссылку «Иванов Иван Иванович».

Ожидаемый результат

Откроется окно «Профиль», в таблице «Результаты» отображаются номер главы, номер задания и ответ.

Полученный результат

Соответствует ожидаемому (Рисунок 27).



4.3 Тестирование инструкции пользователя

Инструкция - один из важнейших компонентов системы. Инструкция позволяет пользователю выйти из затруднительной ситуации, возникшей при установке или эксплуатации комплекса, а также обеспечить комфортную работу со всем функционалом приложения.

Тестирование проводилось на группе пользователей, соответствующей возрастной категории.

Все действия по их устранению выявленных проблем отображены ниже.

- Размер шрифта увеличен.

- Пункт о завершении внесен в инструкцию. Дополнительно: на последнем задании кнопка «Далее» становится неактивной.

- Исправлены описания, рядом добавлены изображения кнопок.

- В инструкцию добавлен раздел «Учебник».

Рисунок 27 - Результат тестирования профиля пользователя



4.4 Апробация

Апробация будет проводиться в средней общеобразовательной школе, для которой этот комплекс и был разработан. Примерные сроки проведения апробации: август-сентябрь.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе представленной выпускной квалификационной работы был разработан обучающий комплекс по алгебре, который позволяет ученикам решать различные задания и отвечать на вопросы тестов, несколько упростив сложный процесс обучения. Комплекс разработан исходя из всех требований к функционалу, интерфейсу, с учетом личных пожеланий педагога. Система отлично справляется с поставленными задачами, а гибкая внутренняя структура делает возможным расширение базы заданий и добавление в комплекс новых разделов.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Учебные материалы/Использование информационных и коммуникационных технологий в образовании (Красильникова В.А.) [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://txtb.ru/89/index.html.

2. Некрасова С. В. Электронный учебник это программно-методический комплекс междисциплинарного курса // Молодой ученый. -- 2015. -- №22. -- С. 842-844. -- [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: https://moluch.ru/archive/102/23009/.

3. Математика01[Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: https://www.01math.com/.

4. Электронные учебники: Математика [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - http://www.curator.ru/e-books/mathematics.html

5. Про Тестинг [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа:- http://www.protesting.ru/testing/types/functional.html

Размещено на Allbest.ru

...