Разработка и исследование интеллектуального электронного учебника

В дипломной работе был разработан и исследован интеллектуальный электронный учебник (дистанционный). Интеллектуальность и адаптивность ИЭУ реализуется за счёт совокупного, алгоритмически и психологически обоснованного преподнесения информации обучаемому(формирование и передача информации, основанной на текстовом, аудиальном и визуальном представлении). ИЭУ позволяет осуществлять постоянный и качественный контроль знаний посредством компьютерного тестирования.Исследование эффективности учебника проводилось на основании изучения и тестирования двух групп(одни обучались по книгам,другие по ИЭУ). Учебник написан на языке программирования php, javascript c применением базы данных mysql. Скрипт ИЭУ расположен в Приложении Д.

Дипломная работа защищена с оценкой отлично.
Уникальность текста: 74% ...

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ВЫБРАННОЙ ТЕМЫ 10
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 15
3 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 17
4 ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА 21
4.1 Схема организации взаимодействия клиент-сервера 26
5 ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ 28
6 ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ УГАДЫВАНИЯ ПРИ ТЕСТИРОВАНИИ ОБУЧАЕМОГО 31
6.1 Пример определения вероятности угадывания. 32
7 РАЗРАБОТКА ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ 34
7.1 Основные характеристики тестов 34
7.2 Организация стратегии тестирования 36
7.3 Содержание теста 37
8 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА 40
8.1 Описание блоков алгоритма интеллектуального электронного учебника 41
9 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА 43
9.1 Выбор языка программирования43
9.1.1 Особенности языка программирования PHP 43
9.1.2 Особенности языка программирования JavaScript 44
9.1.3 Особенности систем управления базами данных MySQL 46
9.2 Требования к аппаратному и программному обеспечению 47
9.3 Руководство пользователя 47
10 ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА 54
10.1 Контрольное моделирование интеллектуального электронного учебника 54
10.2 Оценка адекватности 54
10.3 Оценка эффективности 56
11 РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ БИЗНЕС-ПЛАНА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА 59
11.1 Краткое резюме работы 59
11.2 Суть разрабатываемого проекта 60
11.3 План маркетинга 60
11.4 Анализ рынка сбыта 61
11.5 Разработка стратегии ценообразования и стратегии продвижения товара 63
11.6 Планирование разработки и определение себестоимости программного обеспечения. 64
11.7 Установление очерёдности действий для разработки ПО 64
11.8 Определение необходимого объема ресурсов 65
11.9 Определение себестоимости разработки программного обеспечения 69
11.10 Экономическая эффективность инвестиционного проекта 71
12 Безопасность и санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте пользователя ПК 75
12.1 Требования к микроклимату 77
12.2 Выбор системы вентиляции 78
12.3 Освещение помещения 80
12.4 Требования к шуму и вибрации 84
12.5 Электромагнитное излучение 86
12.6 Электробезопасность 86
12.7 Меры обеспечения пожарной безопасности 89
12.8 Режим работы при работе с ПК 90
12.9 Технические мероприятия по созданию благоприятных условий труда 91
12.10 Рабочее место: организация и оборудование 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 94
Приложение Б. Примеры тестовых заданий 99
Приложение В. Листинг программы теста на модальность 102
Приложение Г. База данных теста на модальность 106
Приложение Д. Листинг программы интеллектуального электронного учебника 108

Прогресс не стоит на месте и современные учебные заведения все больше внимания уделяют компьютеризации учебного процесса. Доступность и удобство компьютерной техники позволяют использовать обучающие и тестирующие программы по различным изучаемым дисциплинам.
С все растущим объемом учебного материала (УМ) электронные учебники (ЭУ) приобретают все большую актуальность. Это связано с рядом причин, среди которых мобильность ЭУ, огромный потенциал к самообразованию, индивидуальный подход к различной скорости усвоения материала.

В таблице 11.4 приведены их мнения, где:Ai – оценка продолжительности действия при наиболее благоприятном стечении обстоятельств;Bi – оценка продолжительности действия при самом неблагоприятном стечении обстоятельств;Mi – наиболее вероятная продолжительность действия.Таблица 11.4 - Оценка длительности выполнения действий при разработке программного модуля.№Название действияКол-во дней, AiКол-во дней, BiКол-во дней, MiЭкспертыЭкспертыЭксперты1231231231Постановка задачи1112321212Выбор среды программирования1112221213Реализация общих концепций модуля10712141018128164Реализация частных концепций модуля3435663565Отладка работы модуля в тестовом режиме3234463346Тестирование модуля6610891267107Документирование233345234Итого262433383851283042Ожидаемая величина длительности действия и стандартноеотклонение для каждого действия рассчитывается как:, (11.1), (11.2) где - характеризует степень неопределенности выполнения работ за ожидаемое время. Результаты расчетов приведены в таблице 11.5. Таблица 11.5 - Ожидаемые величины длительности выполнения действий.Название действияКол-во дней, MoiСтандартное отклонение, DiЭкспертыЭксперты123123Постановка задачи1,666721,16670,16670,33330,1667Выбор среды программирования1,66671,83331,16670,16670,16670,1667Реализация общих концепций модуля128,166715,66670,66670,51Реализация частных концепций модуля3,333355,50,33330,33330,5Отладка работы модуля в тестовом режиме3,166734,16670,16670,33330,5Тестирование модуля6,33337,166710,33330,33330,50,3333Документирование2,16673,166740,16670,16670,3333 Итоговая оценка затрат на разработку модуля составляет, (11.3)а стандартное отклонение от этой оценки составляет. (11.4)Средневзвешенное значение ожидания продолжительности работ определяется как:, (11.5)где N – количество экспертов (N = 3);bi – вес эксперта (примем компетентность экспертов равной друг другу, bi = 1).Степенью согласованности мнений экспертов в данной экспертизе служит дисперсия. (11.6)Результаты расчетов по формулам (11.3) - (11.6) представлены в таблице 11.6.Таблица 11.6 - Итоговые результаты экспертных оценок.ЭкспертMo, дн.D, дн.σ²Σ1302,00013653,677,322312,33333463,0000Определим статистическую значимость полученных результатов. Для этого зададим вероятность ошибки =5% и определим интервал, в который оцениваемая величина попадает с вероятностью 1-=95%: .Тогда:, (11.7)где – распределение Стьюдента с N-1 степенями свободы.Выполним расчет (количество степеней свободы = 2). По таблицам распределения Стьюдента определим =6,0. По формуле (11.7) получим Δ=3,5 дня.Таким образом, с вероятностью 0,95 оцениваемые количество дней на разработку программного модуля находится в интервале [32,5; 39,5] дней.11.9 Определение себестоимости разработки программного обеспеченияРассмотрим диаграмму Ганта, представленную на рисунке 11.1. На ней видно, что только первое действие не требует применения ПК. Таким образом, затраты труда программистов =36 дней; затраты машинного времени =35 дней.Плановая себестоимость определяется по формуле:, (11.8)где З = заработная плата разработчика с начислениями на социальные нужды; А – амортизация ПК, – прочие производственные затраты; - коэффициент накладных затрат.Согласно определенной выше длительности разработки и коэффициента начислений на социальные нужды = 0,3 заработная плата составит:З = (1+0,3)m, (11.9)где m – среднее количество дней в месяц, m=22; – среднемесячная зарплата разработчика. Амортизационные отчисления при линейном методе расчета амортизации составят: , (11.10)где – годовая норма амортизации; -балансовая стоимость вычислительной техники (ВТ); 256 – среднее количество рабочих дней в году; – объем машинных ресурсов для разработки ПО, дней.Прочие производственные затраты включают в себя затраты на техническое обслуживание и ремонт ВТ, расходные материалы и определяются по формуле: , (11.11)где – процент прочих производственных затрат от первоначальной стоимости ВТ.Рисунок 11.1 – Диаграмма Ганта.Примем среднемесячную заработную плату разработчика равной З0 = 45000 р.; балансовую стоимость ВТ и программной среды равной Цвт = 35 000 р.; годовую норму амортизации равной =25% и коэффициент накладных затрат Кн = 0,2.Исходя из формул (11.9) – (11.11) получим что:З= 45000·(1+0,3)22 36 = 95727 р.; р.; р.Итого, плановая себестоимость разрабатываемого модуля составит С = (95727 + 1196 + 191)(1 + 0,2) = 116537 р.11.10 Экономическая эффективность инвестиционного проектаНаиболее распространенным критерием эффективности инвестиций в мировой практике является чистая приведенная стоимость проекта (net present value – NPV), представляющая собой приведенную современную стоимость будущих потоков денежных средств, генерируемых инвестиционным проектом за жизненный цикл (срок жизни) проекта : , (11.12)где t – интервал (т.е. промежуток времени на которые разбивается жизненный цикл проекта), год; Тж – жизненный цикл проекта, лет; Дt – чистый поток денежных средств, генерируемых проектом, на t-м интервале инвестиционного периода, руб.; i – ставка сравнения (ставка дисконта) в долях; (1+i)-t – коэффициент дисконтирования (дисконтный множитель по ставке i для периода планирования t).По данным маркетингового анализа прогнозируемый объем продаж составит 27 штук в год с увеличением объема продаж во второй год и снижением в третий. Учитывая себестоимость разработки программного обеспечения и стоимости производства единицы товара, выходить на рынок планируется с ценой 25 000 руб., что обеспечивает конкурентоспособность продукции и высокий темп возврата инвестиций.Наиболее эффективный способ реализации данного продукта – личные продажи с мотивацией менеджера, продающего товар, высоким уровнем вознаграждения. Таблица 11.7 – Калькуляция себестоимости единицы продукции.Статьи затратЗатраты на единицу, руб.Стоимость носителя СD.10Стоимость разработки дизайн-макета.60Стоимость печати этикетки.2Разработка буклета с инструкциями по применению ПО.80Печать буклета с инструкциями по применению ПО.4Заработная плата менеджера по продажам.1 500 Заработная плата прочих работников1 000Амортизация ПК 324Прочие производственные затраты110Амортизация ПО314522689Итого полная себестоимость единицы продукции С с учетом коэффициента накладных затрат составляет 3 404 руб. на 27 штук (на 33 штуки она составит 3288 руб. , а на 25 штук 3455 руб.). Рассчитаем годовой объем продаж по формуле:ВР = Цена ПО * Qг, где Qг – годовой объем продаж ПО. Годовые эксплуатационные расходы:ЭР = С * QгЭР = 3404 * 27 = 91 908 руб./годГодовая чистая прибыль:ЧП = (ВР – ЭР)(1-Т),где Т – ставка налога на прибыль (0,20).ЧП = (691 000 – 91 908)(1-0,20) = 479 274 руб.Инвестиционные затратыИЗ = Изо + Изоб Пусть сумма инвестиционных затрат в основной капитал составитИзо = 68 962 руб., а Изоб составляют 10% от годовых эксплуатационных расходов.Изоб = 91,9*10% = 9,2 руб.ИЗ = 68 962 + 9 200 = 78 162 руб.Если предположить, что жизненный цикл товара Тж составит 4 года и за этот срок стоимость инвестиционных затрат должна быть возмещена для инвесторов, то годовые амортизационные отчисления составят 17 200 руб. в год при равномерной амортизации. Таблица 11.8 – Укрупненный прогноз потоков денежных средств проекта. Показатели, тыс. руб.Интервал планирования, год01231. Годовой объем продаж6919156252. Инвестиционные затраты-78,23. Годовые эксплуатационные затраты91,9108,586,384. Валовая прибыль612,8836,8546,85. Налог на прибыль133,5191,6115,96. Чистая прибыль479,3645,2430,97. Амортизация17,217,217,29. Чистый поток денежных средств -78,2496,5662,4448,110.Дисконтный множитель i = 0,110,910,830,7511. Приведенный чистый поток денежных средств-78,2452549,8336,112. Чистая приведенная стоимость будущих потоков денежных средств NPV-78,2373,8923,61259,7Расчет NPV представлен в виде таблицы, из которой следует, что проект выходит на положительную величину NPV в первом году. За срок жизненного цикла Тж = 4 года значение NPV составит 1 259,7 тыс.руб., что свидетельствует об экономической целесообразности проекта относительно альтернатив.12 Безопасность и санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте пользователя ПКДипломная работа «Разработка и исследование интеллектуального электронного учебника для подготовки авиационных специалистов» разрабатывается с помощью ПК на рабочем месте пользователя. Под последним определением понимается место, на котором осуществляется рабочий процесс, силами одного или нескольких специалистов. При работе с персональным компьютером его пользователь неизбежно испытывает на себе вредное воздействие, это касается и авиационных специалистов, использующих ПК для рабочих целей. Поэтому необходимо, чтобы рабочие места соответствовали определенным требованиям.Также рабочее место должно позволять рабочему достигать высокой эффективности труда. Этому препятствует ряд нагрузок, которые испытывает на себе специалист при работе с ПК. Во-первых, он испытывает физические нагрузки: долгое пребывание в сидячем положении и усталость глаз. Также работник испытывает значительные умственные нагрузки. Все это значительно понижает производительность труда рабочего, особенно в конце смены. Такое положение вещей вынуждает заняться разработкой ряда мер, направленных на повышение степени безопасности труда.Пользователь ПК подвергается следующим негативным воздействиям:пребывание в плохо освещенном помещении;несоответствующий нормам микроклимат;повышенный уровень шума;высокий риск возникновения синдрома длительных статических нагрузок;загрязнение воздуха на рабочем месте пылью, вредными микроорганизмами и аэронами;низкая эргономичность оборудования;повышенная утомляемость органов зрения.Уменьшить степень воздействия этих факторов можно с помощью различных средств защиты:искусственное освещение;система вентилирования воздуха;звукоизоляция оборудования;другое.Допустимые нормы на рабочем месте определяются согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В этом документе обозначены допустимые показатели температуры, запыленности, уровня шума и освещенности. Документы определяющие состояние рабочего места содержат и ряд требований к его эстетическому оформлению. Интерьер должен позитивно воздействовать на самочувствие человека, цветовая гамма помещения должна быть светлых цветов.Следующие обстоятельства сильно повышают степень утомляемости на рабочем месте:плохая эргономика рабочего места, неудобное размещение оборудования;отсутствие периодических перерывов в работе;монотонность труда, отсутствие чередования различных видов труда.Все нормы рассчитываются для помещения, которое соответствует характеристикам из таблицы 12.1.Таблица 12.1 – Характеристики помещения.Ширина8мДлина12мВысота4мПлощадь помещения96м²Объем помещения384 м³Количество рабочих12 чел.Объем, площадь на каждого работающего32м³, 8м²12.1 Требования к микроклиматуРабота оператора ПК не требует больших физических нагрузок, она классифицируется как легкая. Как правило, работник тратит менее 150 килокалорий за один час рабочего времени.Существуют следующие показатели микроклимата в помещении: скорость движения воздуха, относительная влажность, температура. Границы удовлетворительных значений по этим показателям могут разняться в зависимости от времени года, наличия отопления, тяжести производимых работ.Таблица 12.2 содержит в себе оптимальные показатели микроклимата при различных перечисленных выше обстоятельствах. Эти показатели определены ГОСТ 12.1.005-88.Таблица 12.2 – Оптимальные параметры микроклиматаВремя годаТемпература, °СОтносительная влажность, %Скорость движения воздуха, м/сХолодный период22-2440-60Не более 0,1Теплый период22-2540-60Не более 0,1 12.2 Выбор системы вентиляцииВентиляция является эффективным средством достижения приемлемых показателей воздушной среды в помещении. В данном случае отсутствуют выделения вредных веществ и влаги, поэтому наиболее обоснованным является выбор общеобменной системы вентиляции.Объем помещения вычисляется по следующей формуле: V=A*B*C=8*12*4=384м³.Согласно санитарным нормам СН 245-71, если на одного работника приходится менее 20 м3/ч, то необходимо обеспечить подачу воздуха в помещение в объеме не менее 30 м3/ч на каждого постоянно присутствующего в помещении. Если на каждого работника приходится 20 м3/ч или более, то можно ограничиться подачей 20 м3/ч на каждого присутствующего. Если на каждого работника приходится более 40 м3/ч, то допустима естественная вентиляция. Однако в этом случае обязательно наличие открывающихся окон. Если естественная вентиляция недоступна, то на каждого находящегося в помещении человека должно приходится минимум 60 м3/ч.Воздушные потоки, вырабатываемые отопительными и охладительными системами, не должны попадать на людей, разница между температурой воздуха у ног человека и у его головы не должна превышать 5 градусов.Естественная вентиляция осуществляется практически без участия человека, поэтому она бесплатна, но обладает рядом недостатков:не может использоваться в помещениях, где в больших объемах выделяются вредные вещества;не происходит обработка воздуха;очень ограниченна возможность регулирования.Перечисленные выше недостатки исправляются посредством применения механической вентиляции.Выделяют три основные вида механической вентиляции:вытяжную;приточную;приточно-вытяжную.В данном случае используется вентиляция последнего вида. Любое производственное помещение должно хорошо вентилироваться (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03), чтобы воздух в нем был чистым. На работу системы вентиляции наибольшее влияние оказывает следующий фактор: избыток тепла, выделяемый освещением, людьми и оборудованием.Чтобы система работала эффективно необходимо обеспечить следующие условия:следить, чтобы не произошло переохлаждение или перегрева оборудования;шум работающей вентиляции не должен превышать значения, определенные ГОСТ 12.1.003-89;вентиляция должна обладать высоким уровнем надежности и относительно проста в устройстве.Для определения требуемого воздухообмена обязательно необходимо знать количество людей, постоянно находящихся в помещении. Количество необходимого воздуха определяется по следующей формуле: L = N*Lnorm, (12.1)гдеL — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;N — количество людей;Lnorm — норма расхода воздуха на одного человека.Объем воздуха, приходящего на одного человека рассчитывается по формуле:V=Vn/n=384/12=32 м3 (12.2)n- количество человек;Vn- объем помещения.Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН245-71, в производственных помещениях с объемом на одного работающего более 20м3 следует проектировать подачу наружного воздуха в количестве не менее 20м3/ч на каждого работающего:L=12*20=240 м3/ч12.3 Освещение помещенияСоответствующее требованиям освещение создает благоприятные условия работы и повышает производительность труда, улучшает психологическое состояние работников. Недостаточное освещение угнетает работников, ухудшает их состояние, приводит к быстрой утомляемости. С другой стороны, чрезмерно сильное освещение также вызывает быструю утомляемость. Сильный свет режет глаза, может вызывать головную боль, а его длительное постоянное воздействие – различные заболевания.Расчет освещения производится для комнаты площадью 96м2 , ширина которой- 8м, длина- 12м, высота- 4 м с помощью метода светового потока. Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:F=E*Кз*S*zη, (12.3)где F — рассчитываемый световой поток, лм;Е — нормированная минимальная освещенность, Лк. Согласно СНиП 23-05-95 труду программиста соответствует уровень Iva;S — площадь освещаемого помещения (в этом случае S= 96м2);z — отношение средней освещенности к минимальной (при освещении люминесцентными принимается за 1,1…1,2 лампами z=1,1);Кз — коэффициент запаса поправкой на уменьшение освещенности вследствие загрязнения плафонов или их аналогов (на значение большое воздействие оказывает тип помещения и характер проводимых работ, в этом случае Кз=1,4);η — коэффициент использования светового потока, выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; определяется свойствами светильника, размером помещения, окраской стен и потолка, последние выражаются в формуле коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП).Для вычисления значения η необходимо сперва определить индекс помещения. Сделаем это по формуле: I=Sh*(A+B) (12.4)где S — площадь помещения;h — расчетная высота подвеса;A — ширина помещения;В — длина помещения.В данном случае рассчитываются значения для помещения площадью 96 м2, ширина которого составляет 8 метров, длина – 12 метров, высота – 4 метра. Такая комната оптимальна для 12 человек. При разряде зрительной работы средней тонности, а именно IVa наименьшая допустимая оснащенность газоразрядными лампами согласно СНиП 23-05-95 равняется Ен =300лк. Освещение этой комнаты наиболее оптимально устроить с помощью светильника ЛСП02 с двумя лампами, мощность которых будет равняться 80 Вт.Данный светильник ЛСП02 характеризируется следующими свойствами:две лампы по 80 Вт;световой поток распределяется прямо;КПД светильника 75%;Тип потока КCC – Д;размер: 1534х276х168/Такой светильник применяется в помещениях с нормальными условиями.Индекс помещения зависит от его размеров и высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью, определяемой по формуле:, (12.5)где Hn, hc, hp - высота потолка, свеса светильника и высота рабочей поверхности соответственно.Для имеющихся данных h=4000-184-800=3.016м.Подставив значения в формулу 12.4 получим:I=963.016*(8+12)=1.59 Целесообразно использовать равномерное размещение светильников, что обеспечивает одинаковый уровень освещенности по всему помещению. Светильники рекомендуется располагать по углам квадрата или прямоугольника сплошными рядами параллельно стенам с окнами.На равномерность освещения и его экономичность большое влияние оказывает отношение расстояния между поверхностью L и h. У светильников с кривой света (КСС) типа Д отношение L/h составляет 1.4-1.6.О = Ll/h; L1=1.4*3=4,2L2 =(0.3-0.5)* LI; L2=0.5*4.2=2,1Коэффициент использования излучаемого светильником светового потока зависит от типа КСС (КСС= Д), геометрических параметров помещения (индекса) и коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности или пола.Для данного значения I, коэффициентов отражения потолка  =70%, стен  =50%, и рабочей поверхности  =10%, и кривой света типа Д выбираем значение  =0,76.Подставим все значения в формулу 12.3 для определения светового потока F: F=300*1.4*96*1.10.81=54756 ЛмВ данном случае будем использовать люминесцентные ЛД лампы со световым потоком равным 3570 лм.Количество светильников определяется следующим образом:N=FFл*n, (12.