Прокомментировать код к дипломной работе

В данном дипломном проекте был разработан интерактивный электронный учебник по курсу “Вычислительная техника и информационные технологии”, который предназначен для дистанционного обучения студентов. Благодаря дружественному и простому в использовании интерфейсу у пользователя есть возможность быстро и эффективно освоить данный курс, попробовать на практике свой знания, с помощью программы самоконтроля проверить, усвоен ли материал. В рамках дипломного проекта были проанализированы основные требования к разработке электронных интерактивных учебников и тестирующих систем. В результате чего был спроектирован электронное интерактивное учебное пособие с оптимальными возможностями.
Основными преимуществами электронного учебника являются:
1. Дружественный интерфейс, помогающий пользователю эффект ...

The Abstract 3
Введение 6
1. Технико-экономическое обоснование разработки. Постановка задачи 8
1.1 Цель работы 8
1.2 Назначение, область применения разрабатываемого электронного учебника 8
1.3 Электронный учебник в образовательном процессе 8
2. Понятие электронного учебника. Требования, предъявляемые к электронным учебникам и тестирующим системам 11
2.1 Понятие электронного учебника 11
2.2 Обоснования проведения работы и требования к тестирующим системам 15
2.2 Выводы 16
3. Разработка структуры электронного учебника. 18
3.1 Структура электронного учебника 18
3.2 Существующие модели структуры 18
3.3 Разработка процедуры обучения 20
3.4 Классификация и взаимосвязь разделов электронного учебника 24
4. ВЫБОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ 26
4.1 Выбор среды программирования 26
4.2 Основные характеристики HTML 31
4.3 Структурное объектно-ориентированное программирование 31
5.Проектирование элементов учебнОГО ПОСОБИЯ 34
5.1 Текст электронного учебного пособия 34
5.2 Графические изображения в учебном пособии 34
5.3 Разработка программы проведения интерактивного тестирования 36
5.3 Разработка раздела практических заданий 41
6. Разработка интерфейса 44
7. Экспериментальная часть 48
7.1 Методы и результаты экспериментального исследования 48
7.2 Тестирование методом «белого ящика» 49
7.3 Тестирование методом «черного ящика» 52
8 Разработка программной документации 54
8.4 Описание применения 54
8.5 Руководство оператора 55
8.6 Руководство программиста 64
8.4. Разработка программы и методики испытания 65
8.4.1 Объект испытаний 65
8.4.2 Цель испытаний 66
8.4.3 Требования к программе 66
8.4.4 Требования к программной документации 66
8.4.5 Средства и порядок испытаний 66
9 Экономическая часть 68
9.1 Ленточный график 68
9.2 Составление сметы затрат на разработку 69
9.3.Определение цены создания системы 71
9.4. Расчет показателей экономической эффективности 74
10. Безопасность и экологичность проекта 76
10.1 Обеспечение безопасности при эксплуатации компьютерной техники 76
10.1.1 Электромагнитные поля и излучения 76
10.1.2 Неблагоприятный микроклимат рабочей зоны 78
10.1.3 Повышенный уровень шума 79
10.1.4 Повышенный уровень вибрации 80
10.1.5 Повышенное значение напряжения в электрической цепи 80
10.2 Расчет общей освещенности 81
10.3 Пожарная безопасность 84
Заключение 86
Литература 87
Листинг ПрограммА электронного учебного пособия 88

Научно-технический прогресс вызвал бурный рост общего объема информации. Появляются новые отрасли знаний, новые дисциплины обучения. В настоящее время, несмотря на переживаемый нашей общественной системой кризис, потребность в образовании продолжает увеличиваться. Необходимость повышения эффективности обучения в разных системах отечественного образования вполне очевидна. Возникла острая необходимость постоянного переучивания и повышения квалификации кадров, оперативного интенсивного освоения новых видов деятельности. Появился социальный заказ на новые высокоэффективные технологии обучения и переподготовки кадров, Все это потребовало повышения общего мастерства преподавания, профессионализации образования на уровне требований времени. К попыткам поисков в этом направлении можно отнести инте нсивные методы обучения, сочетающие современные достижения научно-технического прогресса в виде интерактивных систем.
Противоречия и недостатки существующих средств интерактивного обучения связаны прежде всего с тем, что они используются как вспомогательный инструмент в руках преподавателя и принципиально не могут превзойти совершенства (профессионализма) преподавателя в системе обучения. Интенсивные методики, основанные на интенсивной преподавательской деятельности, требуют чрезмерно больших затрат психической энергии от преподавателей, а также больших временных затрат преподавательского состава.
Таким образом, расхождение между требованиями научно-технического процесса к повышению эффективности обучения и недостатки современных методов усвоения информации ставят задачу разработки таких интерактивных обучающих систем. При этом преподавателю было бы удобно контролировать процесс обучения лишь на уровне проверки результатов обучения.
Исходя из этого, электронное учебное пособие должно удовлетворять следующим требованиям:
 материал учебного пособия должен быть представлен в доступной форме для того круга студентов, которому он предназначен;
 учебное пособие должен содержать объективную систему контроля знаний;
 интерфейс обучающей системы должен быть доступным.
В работе проведено исследование предметной области, разработана структура учебного пособия, разработано алгоритмическое и программное обеспечение тестирующей системы, спроектирован программный интерфейс электронного учебного пособия, а так же проведено тестирование разработанной системы, оценена экономическая целесообразность внедрения системы и оценка вредных факторов, действующих на оператора ЭВМ, во время эксплуатации системы.

Все эти объекты существенно повышают эффективность восприятия, а так же способствует лучшему усвоению учебного материала. Обычно все графические элементы учебного пособия хранятся в одной папке.К графическим элементам учебного пособия могут быть также отнесены элементы интерфейса (фон, кнопки, заголовки, маркеры абзаца, разделители и другие графические примитивы).Для подготовки изображений целесообразно использовать векторные и растровые редакторы, но для представления графических изображений в электронном учебнике они должны быть экспортированы в формат с ограниченной цветностью (GIF), в формат, реализующий сжатие с потерями (JPEG) или в формат PNG и оптимизированы. Рассмотрим каждый из названных форматов.Формат GIF используется в основном для изображений, содержащих текст и тонкие линии. При использовании этого формата не происходит потери качества, что особенно заметно на ломаных линиях. Степень сжатия изображения регулируется рядом параметров, самым важным из которых является количество цветов или размер палитры. Формат GIF имеет от 1 до 8 бит на пиксель и, следовательно, может отображать от 2 до 256 цветов. При этом каждый регистр палитры представляется полноцветным 24-битным набором. Минимизация числа цветов палитры позволяет добиться некоторого уменьшения объема графического файла с одновременным сохранением видимого качества изображения. Изображения, сохраняемые в формате GIF, могут содержать атрибут прозрачности (эффект, при котором выбранный цвет отображается цветом фона, на который наложено изображение). Этот эффект часто используется при наложении изображения на графический фон.Файлы формата GIF могут также содержать анимированные изображения. Формат JPEG используется для представления полноцветных 24-битных изображений, например, фоновых текстур или отсканированных фотографий. Сжатие графики в формате JPEG определяется параметром, называемым уровнем качества, измеряемым в относительных единицах от 0 (максимальное сжатие) до 100 (максимальное качество). Чем плавнее и размытее цветовые переходы в изображении, тем меньшим может быть параметр качества (а, следовательно, и размер файла) при том же видимом качестве изображения.На рисунке 5.2 приведен фрагмент страницы учебника, где использованы графические объекты.Рисунок 5.2 Фрагмент электронного учебного пособия, содержащий графические изображенияРазработка программы проведения интерактивного тестированияДля реализации разработанных алгоритмов функционирования программного комплекса был разработан программный проект в среде BDS 2006, состоящий из 6 программных модулей, состав разработанного проекта представлен на рис. 4.3. Данное программное обеспечение совместимо с большинством операционных систем семейства Windows (Windows XP/7) и может быть использовано на современных персональных компьютерах с архитектурой х86.Программа имеет модульную структуру, что существенно облегчает процесс ее разработки и отладки. А наличие комментариев и достаточная детализация выполняемых в программе действий повышает читаемость кода. Листинг программы приведен в приложении 1.Для реализации функций автоматизированной системы Рисунок 5.3 Структура разработанного программного проектаГлавный модуль приложения предназначен для управления вычислительным процессом, запуском, отображением и удалением всех дочерних форм (рис.4.3). Главный модуль содержит следующие процедуры и методы, а так же методы вызываемые в результате активации пунктов главного меню. FormCreate - метод, обрабатывающий событие при открытии формы. Программный модуль просмотра записей базы данных настраивает и запускает форму edit, изменяет данные в компоненте StringGrid по событию в компоненте ComboBox.Программный модуль тестирования реализует функции тестирования отображения вопросов и фиксации ответов пользователя в разработанных структурах данных. Форма модуля представлена на рис.5.4.Рисунок 5.4 Форма главного модуля приложенияПрограммный модуль редактирования тестов предназначен для ввода и редактирования тестовых вопросов, их содержания и очередности.Рисунок 5.5 Форма редактирования тестовПрограммный модуль просмотра базы данных позволяет администратору системы проводить действия, связанные с анализом и администрированием данных тестового обследования системы, контроля правильности фиксации данных. Внешний вид формы представлен на рис. 5.6.Рисунок 5.6 Форма модуля просмотра базы данныхПрограммный модуль обработки результатов теста осуществляет подготовку и выбор данных для проведения обработки. Обобщенная блок-схема алгоритма приведена на рисунке 4.7.Описание алгоритма программы:Обнулить счетчик баллов. Открыть файл с информацией о вопросах теста. Программа открывает файл test.zip, информация о вопросах хранится в архиве, для защиты от несанкционированного доступа. Прочитать из файла текст вопроса и варианты ответов, и вывести их на экран. Прочитать из файла число баллов, начисляемых за каждый вариант ответа. За каждый вариант ответа начисляется определенное количество баллов, которое может быть как положительным, так и отрицательным (за неправильный ответ), что позволяет создавать тесты с несколькими вариантами правильных ответов.Запросить у пользователя номер (номера) ответа.Для каждого варианта ответа, данного пользователем, взять соответствующее варианту число баллов, и прибавить к счетчику баллов.Если в файле с информацией о вопросах теста есть еще записи, то вернуться к пункту 3.Считать из файла текстовое сообщение, соответствующее набранному пользователем баллу, и вывести на экран. Закрыть файл и завершить работу.Рисунок 5.7 Обобщённая блок-схема алгоритма тестирующей программы5.3 Разработка раздела практических заданий При разработке практического раздела необходимо учитывать следующие параметры:- практический раздел должен иметь доступный интерфейс для пользователя;- практический раздел, должен давать пользователю возможность для творчества;- Раздел должен быть наглядным.Исходя из этого, было решено разработать практический раздел в виде формы, представленной на рис.5.8-5.10. Данная форма удовлетворяет поставленным требованиям при разработке.Рисунок 5.8 Практический разделРисунок 5.9 Практический разделРисунок 5.10 Практический раздел 2-го уровняРазработка интерфейсаПредставление учебного материала в электронном виде накладывает свою специфику на содержание. Степень усвоения текста с экрана монитора примерно на 30% ниже, чем того же текста, напечатанного на бумаге. Но грамотное сочетание текстового, графического, звукового представления информации значительно повышает эффективность обучения. При выборе визуальных атрибутов и при включении в состав учебника мультимедийных элементов следует помнить, что обычно человек не способен удерживать в оперативной памяти информацию более чем по 5...9 объектам. Это означает, что очередная информационная страница не должна содержать более 9 различных элементов (рисунков, фрагментов текста и т. д.). Поэтому, если для восприятия очередной страницы требуется соотнести его с одним из предъявленных ранее, лучше поместить гиперссылку на требуемую страницу. Объекты (рисунки и символы) не должны быть слишком мелкими. Не следует злоупотреблять эффектами анимации. Любая неоправданная дополнительная нагрузка на глаза приведет к быстрому утомлению и утрате интереса к последующим занятиям.Шрифт. Изменение начертания (курсив, жирный, подчеркивание), размера шрифта, целесообразно использовать для тех фрагментов текста, которые должны в первую очередь привлечь внимание обучаемого. Это могут быть ключевые слова, определения, формулировки теорем, заголовки, ссылки на другие разделы и т.д. Особым шрифтом (буквицей) могут выделяться начальные буквы новых пунктов или абзацев. Такие выделения должны быть единообразны в пределах электронного учебника. Гипертекст. Важным достоинством электронного представления учебного материала является использование гипертекста. Основное его предназначение - это предоставление пользователю возможности быстрого перехода на требуемый раздел (страницу) курса, либо вызов дополнительной информации. Гиперссылка может быть создана на основе фрагментов текста или на основе графического изображения (либо отдельной области изображения).Находясь на любой странице электронного учебника, пользователь должен представлять свое местоположение и знать, куда может пойти дальше. Для выполнения этого условия достаточно соблюдать следующие правила:в оглавлении электронного учебника обязательно должен быть представлен полный перечень разделов и режимов работы;на всех последующих страницах должны присутствовать ссылки на главную страницу и на оглавление учебника;при использовании рисунков в качестве ссылок меню они должны быть однотипными на всех страницах, располагаться в одной и той же позиции и быть отличимыми от остальных графических элементов.Цвет. Одним из важных аспектов создания интерфейса является выбор цветовой гаммы. Цветовая гамма отражает общий настрой и направленность приложения; от него зависит общий визуальный стиль публикации, а также удобство восприятия текстового содержимого. В выборе цветовой гаммы важно не количество цветов, а их расположение относительно друг друга.При этом должны быть учтены эргономические требования:• цветовая гамма элементов должна быть постоянной в пределах страниц учебника, чтобы вызывать устойчивые ассоциации учащегося;• наибольшее чувство удаления от предмета (увеличение пространства) создают цвета сине-голубой части спектра, а противоположные им оранжево-желтые тона дают эффект приближения предметов;• цвета красно-желтой части спектра вызывают ощущения тепла, цвета сине-голубой части спектра - ощущение холода, максимум ощущения тепла падает на оранжевый цвет. Основное свойство "теплых" цветов - вызывать возбуждение, они стимулируют интерес человека к внешнему миру, общению и деятельности. "Холодные" цвета - вызывают торможение. Это успокаивающие и снимающие возбуждение цвета, они вносят в поведение человека рассудочность, рациональность;• наиболее возбуждающее действие оказывает красный цвет, воспринимающийся также как самый активный. Визуальное равновесие приходится на зеленый цвет, сочетающий в себе легкость и живость желтого цвета со спокойствием и тяжестью синего. При совмещении активных и пассивных цветов нужно учитывать, что активные цвета всегда воспринимаются ярче и лучше запоминаются, поэтому для достижения равновесия они должны подаваться в меньших пропорциях;• цвета сине-голубой части хроматического круга считаются наиболее тяжелыми для восприятия. Желтый цвет, наоборот выглядит наиболее легким и воздушным;• особенно хорошо гармонируют полярные цветовые таблицы тогда, когда они сочетаются на сером фоне или в разных плоскостях. Серый - нейтральный цвет. Он не привлекает к себе внимания, не вызывает никаких реакций, создает ощущение стабильности тем, что отгораживает человека от окружающего мира.Ключевое понятие в размещении - расстояние между элементами.Важный аспект в размещении представляет собой типы расположения элементов текста. Самый очевидный и часто употребляемый способ размещения кнопок на навигационной панели - линейный, когда все элементы выравниваются по некоторой прямой.Фрагменты текста должны располагаться на экране так, чтобы взгляд пользователя сам перемещался в нужном направлении. Содержимое полей не должно «прижиматься» к краю экрана, а располагаться около его горизонтальных или вертикальных осей. Чтобы подчеркнуть симметрию, содержимое и наименования полей, относящихся к одной группе, должны выравниваться по вертикали. По возможности необходимо выравнивать все логически связанные группы данных.Так как при запоминании слов ведущую роль играет левое полушарие, а при запоминании образов более активно правое, то текстовые сообщения обычно размещают в правой части экрана, а изображения — в левой.Если текстовая часть документа занимает более двух экранов, целесообразно разделить ее на фрагменты, каждый из которых будет иметь свой заголовок и содержание. Для смыслового разбиения текста необходимо вводить абзацы и красные строки, которые могут быть оформлены в виде пробелов, абзацных маркеров. Для разделения абзацев используется большой междустрочный интервал или пустая строка. Для повышения эргономичности текст абзаца может быть выровнен по левому или правому краю, либо по ширине. Краткие элементы перечислений должны быть сдвинуты вправо или помещены в середине страницы, что устраняет неоправданную асимметрию зрительной сцены.Если в одном фрагменте встречаются несколько смысловых перечислений подряд, то полезно оформить их в виде нумерованного или маркированного списка. Для повышения удобочитаемости также можно рекомендовать:подбор соответствующих шрифтов;использование таблиц;представление текстовой информации в виде схем, диаграмм.Разработанный программный проект представляет собой многооконное приложение, содержащее несколько форм, которые могут открываться по условию или по активизации различных элементов управления (пункты главного меню или кнопки панели инструментов).Дерево функций проекта главного модуля приложений представлено на рис. 6.1.Рисунок 6.1. Дерево функций проектаИнтерфейс страницы электронного учебника приведен на рисунке 6.2.Рисунок 6.2 Интерфейс страницы электронного интерактивного учебникаЭкспериментальная частьМетоды и результаты экспериментального исследованияТестирование - процесс выполнения программы с целью обнаружения ошибок. Шаги процесса задаются тестами. Каждый тест или тестовый вариант определяет:- свой набор исходных данных и условий для запуска программы;- набор ожидаемых результатов работы программы. Полную проверку программы гарантирует так называемое исчерпывающее тестирования. Такое тестирования требует проверить все наборы исходных данных и все варианты их обработки. Исчерпывающее тестирование во многих случаях невозможно в связи с ограниченностью курсов, выделяемых на данный этап. В первую очередь — это ограничения по времени и человеческие ресурсы. Хорошим считают тестовый вариант с высокой вероятностью обнаружения ещё не раскрытой ошибки. Успешным называют тест, который обнаруживает ещё нераскрытую ошибку. Тестирование обеспечивает:- обнаружение ошибок;- демонстрацию соответствия функций программы её назначению;- демонстрацию реализации требований к характеристикам программы;- отображение надежности как индикатора качества программы.Важно понимать, что тестирование не может показать отсутствие дефектов.На практике тестирование программных модулей выполняется двумя основными методами: методом структурного тестирования, известным под названием метода «белого ящика»;методом функционального тестирования (метод «черного ящика»). В первом методе известной является внутренняя структура модуля и проверяется корректность построения всех элементов программы и правильность их взаимодействия друг с другом. Обычно анализируются управляющие связи элементов, реже – информационные. При тестировании методами «черного ящика» внутренняя логическая структура программ игнорируется, и объектом тестирования являются системные характеристики программ. Оба метода реализуются на практике различными способами, которые позволяют разрабатывать программные тесты, реагирующие на ошибки различных классов. Для тестирования методом «белого ящика» выбрано тестирование базового пути. Для тестирования методом «черного ящика» тестирование способом разбития на классы эквивалентности.7.2 Тестирование методом «белого ящика»Протестируем процедуру формирования теста методом белого ящика с использованием способа тестирования базового пути. Тестирование проводится с использованием внутренних возможностей среды разработки, и в частности окна Watches. Ниже приводиться текст данной процедуры с пронумерованными операторами.procedure TTestForm.RzButton4Click(Sender: TObject);begin1 if ((testform.RzEdit1.Text<>'') and (testform.RzEdit2.Text<>'')) then begin2 student.FIO:=testform.RzEdit1.Text; 3 student.Nomer:=testform.RzEdit2.Text; cur_tem:=3;cur_vopros:=0;testform.RzPanel1.Visible:=false;testform.Left:=100; testform.Height:=450; testform.Width:=405;testform.RzPanel3.Visible:=true;4 testform.RzPanel4.Caption:='Кросс технологии. Видео и телеконференции'; student.test:=testform.RzPanel4.Caption;5gShortFileName := 'v'+inttostr(cur_tem)+'.txt'; 6 gFileName := ExtractFilePath(Application.ExeName) + gShortFileName;7 AssignFile(gF, gFileName); 8 Reset(gF); j:=1;9 while not(eof(gf)) do begin 10 read(gF, vopros[j]); j:=j+1; end; //Закрываем файл. cur_count:=j;11 CloseFile(gF); testform.RzBitBtn2.Visible:=false;; testform.RzBitBtn1.Click; end else12 ShowMessage('Не введелия фамилия студента или номер группы')end;Изобразим потоковый граф в соответствии с приведенной процедурой (рисунок 7.1).Рисунок 7.1 – Потоковый граф процедуры формирования тестаРассчитаем цикломатическую сложность графа тремя способами:1) Цикломатическая сложность графа равна количеству регионов R. V(G) = 2.2) Цикломатическая сложность графа определяется по соотношению:V(G)=E-N+2, где E –количество дуг графа, N – количество его узлов.V(G) =12 – 11 +1 = 2.3) Цикломатическая сложность графа вычисляется по соотношению:V(G)=P+1, где Р – количество предикатных узлов. V(G)=1+1= 2.Базовое множество независимых линейных путей должно содержать 2 пути:путь 1: 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12;путь 2: 1-12;Пути 3 и 4 не имеют смысла. Рассмотрим остальные путиТаблица 7.1 - Результаты тестирования методом «белого» ящика№ путиИсходные данныеОжидаемые результатыРеальные результаты1Указано правильно данные студента и группыСоздание формы для тестирования и формирование массива вопросовМассив сформирован, форма с вопросами создана2Указано неправильно данные студента и группыСообщение об ошибкеСообщение об ошибкеТаким образом, по всем путям полученные данные соответствуют ожидаемым, что позволяет сделать вывод о правильной работе процедуры. 7.3 Тестирование методом «черного ящика»Проведем тестирование данной процедуры методом «черного ящика».Классы эквивалентности:Указано правильно данные студента и группы Указано неправильно данные студента и группы Таблица 7.2 - Тестирование процедуры проверки прав пользователяКласс эквивалентностиИсходные данныеОжидаемые результатыРеальные результаты1Указано правильно данные студента и группыСоздание формы для тестирования и формирование массива вопросовМассив сформирован, форма с вопросами создана2Указано неправильно данные студента и группыСообщение об ошибкеСообщение об ошибкеПриведённые в таблице результаты позволяют сделать обоснованное предположение о правильности работы процедуры.ВыводыТестирование разработанного программного средства показало, что оно пригодно к эксплуатации и при его применении в соответствии с соответствующими пунктами технической документации работает безотказно.Разработка программной документацииОписание примененияЭлектронный учебник состоит из двух частей: учебный материал и контролирующая программа.Учебный материал предназначен для самостоятельного изучения предмета, содержит информацию об устройстве персонального ЭВМ, начальные сведения о компьютерной сети Internet и о языке разметки гипертекста HTML.Разрабатываемая программа предназначена для выполнения контроля знаний обучаемых. При этом тестовые задания можно настраивать по собственному желанию, редактировать и обновлять вопросы, настраивать тесты для различных групп обучаемых, в зависимости от их уровня подготовки, путём редактирования количества балов за неправильные ответы за сложные вопросы.Условиями, необходимыми для выполнения программы являются:- операционная система Windows 98/2000/XP;- объем оперативной памяти не менее 32 Мб;- видео карту и SVGA монитор, поддерживающие палитру 16 цветов и разрешение 1024 на 760 точек;- не более 10 Мб памяти на жестком диске для установки программы;мышь.