Обучающе-контроллирующая система для подготовки студентов

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ

3.1 Концептуальная модель базы данных

3.2 Логическая модель базы данных

3.3 Структура файлов базы данных

4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ

4.1 Описание программы создания и модификации тестов

4.2 Описание программы администрирования

4.3 Описание программы контроля знаний

5. Руководство пользователЯ

5.1 Общие сведения

5.2 Установка файлов баз данных

5.3 Использование программы создания и модификации тестов

5.4 Использование программы администрирования

5.5 Использование программы контроля знаний

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1 Техника безопасности и производственная санитария

6.1.1 Электрический ток и статическое электричество

6.1.2 Излучения

6.1.3 Шум

6.1.4 Вибрация.

6.1.5 Метеоусловия

6.1.6 Освещение

6.1.7 Расчет естественного освещения

6.1.8 Организация рабочего места

6.2 Пожарная безопасность

7. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРА

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

ВВЕДЕНИЕ

Развитие вычислительной техники, создание вычислительных систем, одновременно обслуживающих десятки и сотни пользователей, открывают новые возможности применения ЭВМ в качестве высокоэффективного средства обучения. Такое обучение, управляемое учащимся, создает необходимые предпосылки для развития критического мышления и творческих способностей.

Обучающие системы на базе вычислительных машин являются достаточно эффективными не только для подготовки пользователей ЭВМ, но и специалистов других профилей. Такие системы регламентируют и контролируют учебную деятельность обучаемых, обеспечивают свободно-конструируемую форму ответов обучаемых в сочетании с различными видами обмена информацией между обучаемым и ЭВМ, регистрируют ход процесса обучения и обрабатывают необходимые статистические данные, облегчая принятие решений преподавателями и администрацией учебного заведения.

ЭВМ как обучающее устройство позволяет обеспечить гибкое управление познавательной деятельностью обучаемых, адаптацию к его индивидуальным особенностям на основе автоматического сбора и обработки данных о ходе процесса его обучения, позволяет создавать проблемные, игровые, соревновательные ситуации для повышения уровня мотивации обучаемых, заставляя их учиться приобретать необходимые навыки с целью обыграть партнера-машину.

В плане общеобразовательной подготовки кадров создание автоматизированных обучающих, имитационных и тренирующих систем на базе ЭВМ становится одним из главных средств, обеспечивающих эффективную профессиональную подготовку специалистов различного профиля, студентов Вузов и техникумов, учащихся средних школ.

Работы в данной области уже давно вышли за рамки экспериментов как у нас в стране, так и за рубежом. В частности в США обучающие системы на базе ЭВМ прошли путь развития от частных реализаций, работающих с 2−3 пользователями по 1−2 предметам, до вычислительных сетей учебного назначения, обслуживающих сотни удаленных терминалов и располагающих банками обучающих программ самого различного назначения. Примерами этих сетей являются система PLATOIV фирмы CDC, автоматизированные обучающие системы фирм IBM, DEC, Hewlett Packard.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Разработать универсальную обучающе-контролирующую систему для подготовки студентов по курсам: менеджмент, маркетинг, оценка имущества (оборудования), микропроцессоры и программирование, электротехника и электроника.

К разрабатываемому программному обеспечению предъявляются следующие требования:

Язык программирования — Object Pascal.

Система должна быть открыта для модернизации и пополнения БД по другим предметам.

Основные критерии формирования комплекса вопросов (билетов):

билет состоит из 10−50 вопросов;

количество вопросов в билете определяет преподаватель при загрузке БД.

Критерий оценки ответов студентов:

90−100% правильных ответовотлично;

70−90% правильных ответовхорошо;

60−70% правильных ответов — удовл.;

< 60% правильных ответов — неудовл.

Обучающе-контролирующая система должна предоставлять следующие возможности:

возможность работы системы в ЛВС с распечаткой результатов (протокола) на принтере сервера;

возможность задания времени ответа.

Обеспечение дружественного интерфейса.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В учебном пособии «Система программирования обучающих курсов» рассматриваются вопросы создания и использования обучающих курсов с помощью СПОК (системы программирования обучающих курсов) на базе ЕС ЭВМ или М-4030.

Основные концепции, заложенные в СПОК, достаточно универсальны, так что описание ее организации является также хорошим руководством по системам реального времени.

Данное учебное пособие содержит как описание структуры СПОК, так и материалы конструктивного типа, позволяющие основным категориям пользователей СПОК быстро освоить работу с этой системой. Т.о., помимо пользователей СПОК — обучаемых, педагогов, разработчиков прикладных обучающих программ данное пособие может быть полезно специалистам и студентам Вузов и техникумов как основа проектирования и реализации широкого класса систем реального времени и диалоговых систем.

Авторы учебного пособия стремились показать достаточно полно основные особенности функционирования СПОК под управлением различных ОС и в разных режимах, не рассматривая конкретных характеристик системы.

Примеры, на которых иллюстрируется работа операторов языка обучающих курсов и директив, выбраны несложными, чтобы не затруднять читателю понимания основного материала пособия.

В статье приводится описание функциональных возможностей генератора тестов «Россь-2». Заложенные в нем возможности позволяют использовать «Россь-2» при изучении практически любого учебного предмета.

Программа обладает следующими возможностями:

создание на основе имеющихся баз знаний тестов по различным предметам;

использование готовых систем тестов по различным учебным предметам и курсам;

использование при изучении учебного материала и тестировании контекстных учебников и системы подсказок;

использование различных параметров тестирования;

использование различных учебных режимов;

использование при обучении мультимедийных возможностей.

Генератор тестов «Россь-2» включает следующие части:

тестирующую оболочку;

сервисную программу настройки.

Дополнительно поставляется комплект утилит и сервисных программ для создания новых и редактирования имеющихся баз знаний, подключения к базам знаний графики, аудиои видео-сопровождения, распечатки баз знаний и готовых тестов в различных вариантах в качестве раздаточных дидактических материалов.

В поставку с ГТ «Россь-2» входит база знаний «компьютерная терминология», которая предназначена для:

изучения основных терминов, встречающихся в базовом курсе информатики;

изучения русских и английских терминов по компьютерной тематике для изучающих информатику и (или) английский язык на углубленном уровне.

База знаний охватывает три основные темы:

аппаратное обеспечение;

основные термины информатики;

словарь Windows.

По первой теме база знаний имеет библиотеку более чем из 80 графических изображений основных узлов и элементов ПК, периферийных устройств и компьютерных аксессуаров.

По третьей теме база знаний имеет библиотеку более чем из 40 графических изображений элементов интерфейса Windows 3.X.

В докладе рассматриваются принципы и особенности построения курсов по информатике. Предлагаемые курсы реализованы, как средствами специальной поддерживающей системы, так и с использованием языков высокого уровня. Приведены типы вопросов и способы реализации контроля, средства индивидуализации хода обучения. Доклад иллюстрируется, в частности, курсом по булевой алгебре и курсом по внешним запоминающим устройствам ЭВМ. Одним из используемых методов индивидуализации процесса освоения материала является использование в курсе расширяемого словаря терминов.

Книга посвящена программному пакету Delphi компании Borland — мощному средству создания приложений для Windows, продолжающему линию компиляторов языка Pascal на качественно новом уровне.

В первой главе рассмотрены составные части интегрированной среды разработчика и их взаимодействие между собой в процессе создания приложений.

Говорить о серьезных проектах в Delphi можно, лишь договорившись о смысле, вкладываемом в понятие объекта, его свойств и связанных с ним событий. Поэтому вторая глава посвящена языку Object Pascal. Пропускать эту главу не стоит и знатокам Паскаля, т.к. в языке появились новые возможности.

Третья глава описывает библиотеку визуальных компонентов VCL. По сути дела, это первая революционная попытка не просто упростить, а полностью скрыть от разработчика программный интерфейс Windows. Помня о судьбе библиотеки Object Windows Library (OWL), которая тоже начиналась в Borland Pascal и стала со временем законодателем стандарта, можно предсказать идеям VCL счастливую судьбу. Ее компоненты — это специальная разновидность объектов Delphi, т. е. те «кирпичики», из которых строится новое приложение. В главе рассмотрены методы и свойства всех компонентов (за исключением вынесенных в следующую главу). Они сгруппированы по функциональному назначению и проиллюстрированы примерами.

Наконец, в четвертой главе разбираются вопросы работы с базами данных. Здесь описаны специальные компоненты доступа к данным, а также компоненты отображения и управления данными. Рассматриваются способы использования этих компонентов в приложениях, предназначенных как для работы с локальными базами данных, так и для систем клиент/сервер. Отдельные разделы посвящены ядру процессора баз данных Borland Database Engine, драйверам SQL Links, локальному серверу InterBase. В главу включен пример связывания приложения-клиента с сервером Informix.

Для усвоения материала книги требуется понимание основ объектно-ориентированного программирования и принципов построения программ, управляемых событиями. Какую-то часть кода сгенерирует за вас Delphi, но для серьезной работы потребуется и серьезное знание языка Паскаль. Некоторые неосновные свойства компонентов, описанных в книге, ссылаются напрямую на программный интерфейс Windows. Его знание, конечно, не будет лишним, но и не является обязательным. Та часть книги, которая посвящена работе Delphi с базами данных, требует наличия у читателя основ знаний в этой области.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ

3.1 Концептуальная модель базы данных Первый шаг процесса проектирования состоит в определении всех атрибутов, включаемых в базу, и в определении связей между ними.

Наш набор атрибутов — следующий:

ТЕМА — порядковый номер темы с вопросами;

ТЕМА — название раздела (темы);

ВОПРОС — уникальный номер вопроса;

ВОПРОС — текст вопроса;

ОТВЕТ — уникальный номер варианта ответа на вопрос;

ОТВЕТ — текст варианта ответа на вопрос;

ИСТИННОСТЬ — истинность варианта ответа на вопрос (правда или ложь).

Сведем все атрибуты и принимаемые ими на некоторый момент времени значения в следующую таблицу:

Таблица 3.1

Сводная таблица атрибутов ПРО и их значений

Эта таблица не является отношением, так как значения первых четырех полей в ней — атомарные, а значения оставшихся трех — множественные. Чтобы таблица стала отношением, ее нужно реконструировать таким образом, чтобы каждый элемент кортежа имел атомарное значение. Это делается с помощью простого процесса вставки (табл.3.2.).

Хотя вставка добавила большой объем избыточных данных, новая таблица получает статус отношения, которое называют универсальным отношением проектируемой БД. Такое отношение включает все представляющие интерес атрибуты и все данные, которые предполагается размещать в БД. Таким образом, получена концептуальная модель проектируемой БД.

Таблица 3.2

Концептуальная модель БД

3.2 Логическая модель базы данных Проектирование реализации БД (логическое проектирование) представляет собой трансформацию концептуальной модели в набор отношений в нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК). Для приведения спроектированного универсального отношения в НФБК воспользуемся декомпозиционным методом проектирования, содержанием которого является описание семантики универсального отношения в терминах функциональных зависимостей (ФЗ) и использование последних для нормализации отношения.

Введем следующие понятия: функциональная зависимость, ключ, первичный ключ, детерминант, НФБК.

Если даны два атрибута A и B, то говорят, что B функционально зависит от A (обозначается A B), если для каждого A существует ровно одно связанное с ним значение B. A и B могут быть не только единичными атрибутами, но и группами из двух и более атрибутов.

Ключом называется атрибут или совокупность атрибутов, которые используются для идентификации записи и обнаружения ее на ЗУ. Ключей может быть несколько.

Первичный ключ используется для уникальной идентификации кортежа.

Детерминант. Если в ФЗ A B B не зависит от любого подмножества A (т.е. функциональная зависимость полна), то A является детерминантом B.

НФБК определяется следующим образом: отношение находится в НФБК, если каждый детерминант отношения является ключом. Проверим находится ли универсальное отношение R (ТЕМА, ТЕМА, ВОПРОС, ВОПРОС, ОТВЕТ, ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ) в НФБК.

Выпишем ФЗ для универсального отношения:

ТЕМА ТЕМА, ТЕМА, ВОПРОС ВОПРОС, ВОПРОС, ОТВЕТ ОТВЕТ, ВОПРОС, ОТВЕТ ИСТИННОСТЬ.

Из записанных ФЗ видно, что рассматриваемое отношение имеет только один ключ, а именно набор атрибутов < ТЕМА, ВОПРОС, ОТВЕТ>. То есть это минимальный набор значений атрибутов, которые, если они известны, определяют значения других атрибутов кортежа. Детерминантами отношения являются левые части всех ФЗ, а именно: <�ТЕМА>, <�ТЕМА, ВОПРОС>, <�ВОПРОС, ОТВЕТ>.

Легко обнаружить, что ни один детерминант не является ключом. Из чего следует, что рассматриваемое отношение не находится в НФБК и подлежит декомпозиции.

Алгоритм декомпозиционного проектирования выглядит так:

разрабатывается универсальное отношение для БД;

определяются все ФЗ между атрибутами отношения;

определяется, находится ли отношение в НФБК. Если ДА, то проектирование завершено, если НЕТ, отношение должно быть разложено на два;

шаги 2 и 3 повторяются для каждого нового отношения, полученного в результате декомпозиции. Проектирование завершается, когда все отношения будут находиться в НФБК.

Детерминант <�ВОПРОС, ОТВЕТ> не является ключом и имеет два зависимых от него атрибута

ВОПРОС, ОТВЕТ ОТВЕТ

ВОПРОС, ОТВЕТ ИСТИННОСТЬ, что можно рассматривать в качестве единичной ФЗ с составными правой и левой частями ВОПРОС, ОТВЕТ ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ.

Таким образом, получаются два новых отношения R1 и R2:

R1(ТЕМА, ТЕМА, ВОПРОС, ВОПРОС)

ФЗ: ТЕМА ТЕМА, ТЕМА, ВОПРОС ВОПРОС.

Возможные ключи: <�ТЕМА, ВОПРОС>.

Детерминанты:<�ТЕМА>,< ТЕМА, ВОПРОС>.

R2(ВОПРОС, ОТВЕТ, ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ) ФЗ: ВОПРОС, ОТВЕТ ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ.

Возможные ключи: <�ВОПРОС, ОТВЕТ>.

Детерминанты: <�ВОПРОС, ОТВЕТ>.

Отношение R2(ВОПРОС, ОТВЕТ, ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ) находится в НФБК, т.к. его детерминант является ключом, а потому в дальнейшей декомпозиции не нуждается.

В отношении R1(ТЕМА, ТЕМА, ВОПРОС, ВОПРОС) детерминант <�ТЕМА> не является возможным ключом, поэтому R1 не находится в НФБК и подлежит дальнейшему расщеплению. Результатом расщепления отношения R1 являются отношения R3, R4:

R3(ТЕМА, ВОПРОС, ВОПРОС)

ФЗ: ТЕМА, ВОПРОС ВОПРОС.

Возможные ключи: <�ТЕМА, ВОПРОС >.

Детерминанты: <�ТЕМА, ВОПРОС >.

R4(ТЕМА, ТЕМА)

ФЗ: ТЕМА ТЕМА.

Возможные ключи: <�ТЕМА>.

Детерминанты: <�ТЕМА>.

Эти два отношения находятся в НФБК, следовательно проектирование завершается и его результатом является логическая модель БД в НФБК:

R2(ВОПРОС, ОТВЕТ, ОТВЕТ, ИСТИННОСТЬ),

R3(ТЕМА, ВОПРОС, ВОПРОС),

R4(ТЕМА, ТЕМА).

3.3 Структура файлов базы данных В качестве формата для разрабатываемой базы данных был избран Paradox, т.к. он предоставляет следующие возможности:

Широкий выбор типов полей, включая авто-инкремент, BLOBs и т. п.

Соблюдение целостности данных, контроля данных, обновления индексов на уровне ядра BDE.

Первичный индекс таблицы автоматически соблюдает уникальность записей, вторичные индексы обеспечивают отсортированный «вид» на записи таблицы.

В результате анализа поставленной задачи были разработаны следующие файлы данных:

TEMA — содержит информацию о имеющихся разделах (темах);

QUESTION — предназначен для хранения вопросов к темам из таблицы TEMA;

ANSWER — содержит варианты ответов на вопросы из таблицы QUESTION;

TICKETS — предназначен для хранения информации о билетах;

CONTROL — содержит информацию о результатах тестирования;

RESULT — предназначен для сбора информации об истинности ответов студента.

Структуры файлов данных приводятся ниже в табличной форме.

Таблица 3.3

Структура файла данных TEMA. DB

Таблица 3.4

Структура файла данных QUESTION. DB

Таблица 3.5

Структура файла данных TICKETS. DB

Таблица 3.6

Структура файла данных ANSWER. DB

Таблица 3.7

Структура файла данных CONTROL. DB

Таблица 3.8

Структура файла данных RESULT. DB

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ Разработанная универсальная обучающе-контролирующая система содержит следующие части:

программу для создания и модификации тестов;

сервисную программу настройки параметров контроля знаний, формирования билетов, просмотра и распечатки результатов тестирования;

программу контроля знаний и предназначен для разработки, модификации и эффективного использования тестов в процессе обучения практически по любой дисциплине.

Описание основных принципов функционирования программ, входящих в состав системы, приведено ниже.

4.1 Описание программы создания и модификации тестов Программа создания и модификации тестов, являясь составной частью универсальной обучающе-контролирующей системы, предназначена для создания и модификации контрольных вопросов, объединенных в разделы по тематическому признаку, а также таких разделов и предоставляет пользователю следующие возможности:

создание, модификация и удаление тематических разделов;

создание, модификация и удаление контрольных вопросов;

создание для любого вопроса произвольного числа вариантов ответа;

модификация и удаление вариантов ответа на вопрос.

Программа реализована на языке Object Pascal в среде визуального программирования Delphi 2.0 фирмы Borland International. Текст программы и используемых ею модулей приведен в прил.1.

Программой используются следующие файлы БД: Tema. db, Question. db, Answer.db. Схема связей файлов БД, используемая рассматриваемой программой, приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема связей файлов БД для программы создания тестов Так как программа разрабатывалась в системе визуального программирования Borland Delphi в соответствии с принципом модульности, то в каждом модуле объявляется отдельный класс, который содержит данные и методы работы с ними, а также методы работы с данными из других классов. Ниже приведены описания классов, используемых в рассматриваемой программе.

Класс TTreeForm (модуль S2) _ отображает главное окно программы.

Переменные класса:

x1,x2 — вспомогательные переменные;

CreateMainForm — индикатор создания формы (True, если выполняется метод FormCreate).

Методы класса:

AddDocButClick () — выполняет добавление нового контрольного вопроса в текущую тему;

MainTreeClick () — изменяет положение указателей в файлах БД Tema. db, Question. db;

DeleteButClick () — выполняет удаление текущего вопроса или темы;

FullExpButClick () — производит полное раскрытие тематического дерева;

FullColButClick () — выполняет полное сворачивание тематического дерева;

ExitButClick () — производит закрытие программы;

FormClose () — выполняет все необходимые действия перед закрытием программы;

AddTemaButClick () — выводит диалог добавления новой темы;

FormShow () — выполняет инициализацию данных при запуске программы;

FormResize () — производит действия по изменению размеров объектов окна;

FormCreate () — выполняет инициализацию переменных x1, x2;

AppendQuestion () — добавляет в таблицу Question. db новый вопрос;

ClearQuestion () — осуществляет логическое удаление текущего вопроса из БД.

Класс TEditForm (модуль DB_Unit) — отображает окно редактирования контрольных вопросов.

Переменные класса:

x1,x2 — вспомогательные переменные.

Методы класса:

FormClose () — производит выход из программы;

DBEditTemaChange () — сохраняет в БД изменения в названии темы;

AddAnswerButClick () — добавляет новый вариант ответа на текущий вопрос;

DelAnswerButClick () — удаляет текущий вариант ответа на вопрос;

FormCreate () — выполняет инициализацию переменных;

AppendAnswer () — производит добавление в БД нового ответа;

ClearAnswer () — выполняет удаление из БД текущего ответа;

FormResize () — изменяет размер объектов окна;

MemoScrollResize () — изменяет размер объектов в области модификации ответов.

Класс TAnswer (модуль DBUnit) — отвечает за отображение вариантов ответа на вопрос.

Переменные класса:

nocreate — индикатор создания объекта (False, если выполняется метод Create).

Методы класса:

Create () — создает объект типа TAnswer;

Free () — освобождает память занятую объектом;

CheckClick () — заносит в файл БД Answer. db состояние флажка правильности ответа;

MemoChange () — сохраняет текст ответа в файле БД Answer. db;

DeleteAnswer () — производит перерисовку области вывода вариантов ответа на вопрос после удаления одного из ответов.

Класс TWinEditTema (модуль AddTema) — отображает диалог добавления новой темы.

Методы класса:

butCancelClick () — добавляет новую тему в файл БД Teма.db.

butOkClick () — закрывает диалог добавления новой темы.

4.2 Описание программы администрирования Программа администрирования, являясь составной частью универсальной обучающе-контролирующей системы, предназначена для использования в сочетании с программой создания тестов и предоставляет пользователю следующие возможности:

формирование билетов;

задание времени ответа на вопросы билета;

задание системы оценки результатов тестирования;

просмотр и распечатка результатов (протокола) тестирования на принтере.

Программа реализована на языке Object Pascal в среде визуального программирования Delphi 2.0 фирмы Borland International. Текст программы и используемых ею модулей приведен в прил.2.

Программой используются следующие файлы БД: Control. db, Tema. db, Question. db, Tickets.db. Схема связей файлов БД, используемая рассматриваемой программой, приведена на рис. 4.2.

Программа создает файл Test. ini и записывает в раздел Options следующие параметры:

Рис. 4.2. Схема связей файлов БД для программы администрирования Так как программа разрабатывалась в системе визуального программирования Borland Delphi в соответствии с принципом модульности, то в каждом модуле объявляется отдельный класс, который содержит в себе данные и методы работы с ними, а также методы работы с данными из других классов. Ниже приведены описания классов, используемых в рассматриваемой программе.

Класс TAdminForm (модуль Main) _ отображает главное окно программы.

Переменные класса:

CreateForm — индикатор создания формы (True, если выполняется метод FormCreate);

IniFile — используется для работы с INI-файлом.

Методы класса:

ShowHint () — отображает подсказку в строке состояния;

DBControlCalcFields () — производит пересчет оценок в соответсвии с текущей системой оценки результатов;

FormClose () — выполняет все необходимые действия перед закрытием программы;

TestTimeChange () — сохраняет в файле TEST. INI значение параметра TestTime;

MaxmarkChange () — сохраняет в файле TEST. INI значение параметра MaxMark;

CreateTicketBtnClick () — выводит диалог параметров формирования билетов;

FormShow () — открывает таблицы Question. db, Tema. db;

QuitBtnClick () — завершает выполнение программы;

CreateNewDBControl () — создает новую таблицу Control. db;

ClearBtnClick () — очищает таблицу результатов тестирования;

PrintBtnClick () — выводит на принтер таблицу с результатами тестирования.

Класс TCreateTickDlg (модуль TQDialog)

Методы класса:

QuestCountEnter () — производит инициализацию переменных;

OKBtnClick () — выполняет формирование билетов из контрольных вопросов заданной темы;

FormClose () — закрывает файлы БД Question. db, Tema. db;

FormShow () — считывает параметры TestTime и MaxMark из файла Test.ini.

4.3 Описание программы контроля знаний Тестирующая оболочка, являясь составной частью универсальной обучающе-контролирующей системы, предназначена для контроля знаний по выбранной администратором системы дисциплине и предоставляет пользователю следующие возможности:

просмотр вопросов билета в произвольном порядке;

возможность ответа на вопросы в произвольном порядке;

возможность корректировки ответов на вопрос.

Программа реализована на языке Object Pascal в среде визуального программирования Delphi 2.0 фирмы Borland International. Текст программы и используемых ею модулей приведен в прил.3.

Программой используются следующие файлы БД: Control. db, Question. db, Answer. db, Result. db, Tickets.db. Схема связей файлов БД, используемая рассматриваемой программой, приведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схема связей файлов БД для программы контроля знаний

При запуске программы происходит считывание параметров TestTime и MaxTicket из раздела Options файла Test.ini. Программа производит также расчет и запись оценки ответа на вопросы билета. Запись результатов производится в БД Control.db.

Так как программа разрабатывалась в системе визуального программирования Borland Delphi в соответствии с принципом модульности, то в каждом модуле объявляется отдельный класс, который содержит в себе данные и методы работы с ними, а также методы работы с данными из других классов. Ниже приведены описания классов, используемых в рассматриваемой программе.

Класс TClientForm = (модуль SDIMain) _ отображает главное окно программы.

Переменные класса:

x1,x2 — вспомогательные переменные;

CreateMainForm — индикатор создания формы (True, если выполняется метод FormCreate);

TestTime — время тестирования в миллисекундах;

MaxMark — система оценки (балл);

ticket — номер билета, по которому проводится тестирование;

StudentName — фамилия студента.

Методы класса:

ShowHint () — отображает подсказку в строке состояния;

QuestListClick () — производит переход к следующему вопросу;

FormClose () — записывает результаты тестирования в Control. db;

FormShow () — выводит диалог ввода исходных данных;

FormCreate () — выполняет инициализацию переменных;

ExitButClick () — завершает работу программы;

PrevButClick () — делает текущим предыдущий вопрос;

NextButClick () — делает текущим следующий вопрос;

TimerTimer () — завершает работу программы по истечении контрольного времени;

RefreshAnswers — обновляет содержимое области вывода ответов;

DeleteAnswer () — удаленние из списка ответов одного варианта ответа;

FormResize () — производит действия по изменению размеров объектов окна;

MemoScrollResize () — изменяет размер объектов в области вывода ответов.

Класс TAnswer (модуль SDIMain) — отвечает за отображение вариантов ответа на вопрос.

Переменные класса:

nocreate — индикатор создания объекта (False, если выполняется метод Create).

Методы класса:

Create () — создает объект типа TAnswer;

Free () — освобождает память занятую объектом;

CheckClick () — заносит в файл БД Result. db состояние флажка правильности ответа;

MemoClick () — устанавливает фокус на область выбора текущего вопроса.

Класс TBeginDataDlg (модуль DLGUnit) — отображает диалог ввода исходных данных.

Методы класса:

ShowHint () — отображает подсказку в строке состояния;

OkButClick () — создает файл БД Result. db и инициализирует переменные;

FormClose () — выполняет необходимые действия перед закрытием диалога;

FormShow () — считывает параметры MaxTicket, TestTime и MaxMark из файла Test.ini.

Класс TPathDlg (модуль PathDialog)

Методы класса:

DriveBoxChange () — изменяет текущий диск;

FormClose () — выполняет необходимые действия перед закрытием диалога;

DirectoryListChange () — выводит название текущего каталога;

FormActivate () — выводит название текущего каталога при появлении диалога ввода пути к каталогу БД.

5. Руководство пользователЯ

5.1 Общие сведения Разработанная универсальная обучающе-контролирующая система предназначена для разработки, модификации и эффективного использования тестов в процессе обучения практически по любой дисциплине.

Комплекс программ содержит следующие части:

программу для создания и модификации тестов;

сервисную программу настройки параметров контроля знаний, формирования билетов, просмотра и распечатки результатов тестирования;

программу контроля знаний.

Универсальная обучающе-контролирующая система обладает следующими возможностями:

создание на основе имеющихся баз знаний тестов по различным предметам;

модификация созданных тестов;

формирование билетов;

задание времени ответа на вопросы билета;

задание системы оценки результатов тестирования;

контроль знаний обучаемых посредством тестирования;

возможность работы системы в ЛВС;

просмотр и распечатка результатов (протокола) тестирования на принтере.

Для функционирования программного обеспечение необходимо наличие на ПК операционной системы Windows-95 или Windows NT, а также сетевого ПО, если будет использоваться многопользовательский режим работы программ.

Перед запуском любой из программ системы на компьютере должен быть установлен BDE (комплекс программ и. DLL — библиотек для работы с БД), входящий в комплект поставки универсальной обучающе-контролирующей системы. После установки BDE необходимо запустить программу BDECFG32. EXE и, выбрав закладку «Aliases», добавить новый алиас с именем «Common_base» и параметрами: TYPE = «STANDARD», DEFAULT DRIVER = «PARADOX», PATH = <�путь к каталогу БД, установка которых рассматривается в п. 5.2.>.

5.2 Установка файлов баз данных Для обеспечения нормального функционирования универсальной обучающе-контролирующей системы необходимо перед ее использованием установить в отдельный каталог на диске следующие файлы:

Answer.db, Answer. mb, Answer. px, Answer. xg0, Answer. yg0,

Question.db, Question. mb, Question. px, Question. xg0, Question. yg0,

Tema.db, Tema.px.

Если используется многопользовательский вариант работы с программами комплекса, то вышеуказанные файлы БД должны быть установлены на сервере.

5.3 Использование программы создания и модификации тестов Программа предназначена для создания и модификации контрольных вопросов, объединенных в разделы по тематическому признаку, а также таких разделов и предоставляет пользователю следующие возможности:

создание, модификация и удаление тематических разделов;

создание, модификация и удаление контрольных вопросов;

создание для любого вопроса произвольного числа вариантов ответа;

модификация и удаление вариантов ответа на вопрос.

Для функционирования программы необходимо наличие 600K свободного дискового пространства. Исполняемый файл программы — TestBuilder. exe может располагаться в любом каталоге произвольного диска.

Чтобы начать работу с программой необходимо запустить файл TestBuilder. exe на выполнение.

После запуска программы на экране появляются два окна, размеры которых можно изменять при помощи мыши. В окне, расположенном в левой части экрана (рис. 5.1.), находятся кнопки для осуществления операций над разделами и вопросами и дерево, отображающее названия имеющихся тематических разделов и номера вопросов.

Рассмотрим операции, которые позволяет производить программа с данными. Т.к. операции удаления и модификации производятся над объектами, которые являются в данный момент времени текущими, то введем понятие текущего объекта. Текущим объектом (вопросом/разделом/вариантом ответа) будем называть объект, который в данный момент выделен (например, номер вопроса или название темы в дереве) или на нем находится курсор (например, курсор находится в поле редактирования варианта ответа). Чтобы сделать объект текущим достаточно щелкнуть на нем мышью.

Рис. 5.1. Окно выбора текущего контрольного вопроса

Добавление нового тематического раздела Для того чтобы создать новый раздел необходимо щелкнуть мышью на кнопке. При этом на экран будет выведен диалог запроса названия раздела (рис. 5.2.). После того как вы введете название новой темы, необходимо нажать кнопку «Добавить», если вы хотите чтобы созданная тема была добавлена в список существующих тем, и кнопку «Отмена» — в противном случае.

Рис. 5.2. Диалоговое окно ввода названия новой темы

Добавление нового вопроса Для добавления нового вопроса в какую-либо тему необходимо сначала сделать эту тему текущей, а затем нажать кнопку. После этого можно вводить и корректировать текст вопроса в области редактирования, над которой находится надпись «Текст вопроса».

Удаление разделов и вопросов Для того, чтобы удалить текущий раздел либо вопрос необходимо нажать кнопку .

При этом на экран будет выведен диалог подтверждения удаления с соответствующим случаю текстом (рис. 5.3.).

Рис. 5.3. Запрос подтверждения удаления вопроса

В окне, расположенном в правой части экрана (рис. 5.4), можно производить модификацию названий тематических разделов, текста контрольных вопросов и операции создания, модификации, удаления над вариантами ответов на вопросы.

Рис. 5.4. Окно модификации данных Редактирование названия раздела Модифицировать название текущего раздела можно в области редактирования, над которой имеется надпись «Название темы».

Редактирование текста вопроса Модифицировать текст текущего вопроса можно в области редактирования, над которой имеется надпись «Текст вопроса».

Добавление нового варианта ответа Для добавления нового варианта ответа в текущий вопрос необходимо нажать кнопку

После этого в появившейся области ввода можно вводить и модифицировать текст варианта ответа на вопрос. Истинность текущего варианта ответа отмечается пометкой в квадратике, который расположен правее соответствующего варианта ответа.

Удаление варианта ответа на вопрос Чтобы удалить текущий вариант ответа необходимо нажать кнопку .

Редактирование варианта ответа Чтобы модифицировать текст варианта ответа на вопрос необходимо сделать его текущим, а затем производить корректировку текста. Истинность варианта ответа можно изменить, установив флажок, который расположен правее соответствующего варианта ответа. Если эта область имеет пометку, то данный вариант ответа на вопрос является правильным.

Назначение 3-ех вспомогательных кнопок следующее:

— разворачивает все темы;

— сворачивает все темы;

— выход из программы.

5.5 Использование программы администрирования Программа предназначена для использования в сочетании с программой создания тестов и предоставляет пользователю следующие возможности:

формирование билетов;

задание времени ответа на вопросы билета;

задание системы оценки результатов тестирования;

просмотр и распечатка результатов (протокола) тестирования на принтере.

Для функционирования программы необходимо наличие 600K свободного дискового пространства. Исполняемый файл программы — TestAdmin. exe может располагаться в любом каталоге произвольного диска.

Чтобы начать работу с программой необходимо запустить файл TestAdmin. exe на выполнение.

После запуска программы на экране появляется главное окно программы (рис. 5.5.), в котором в табличной форме выводятся сведения о результатах предыдущего тестирования.

Рис. 5.5. Главное окно программы администрирования В этом окне задаются параметры тестирования: время тестирования (в минутах) и система оценки (в баллах). Когда параметры тестирования заданы, можно приступать к формированию билетов. Для этого необходимо нажать кнопку «Создать», следствием чего будет появление диалогового окна задания параметров формирования билетов (рис. 5.6.).

Рис. 5.6. Диалог задания параметров формирования билетов

Перед формированием билетов необходимо задать следующие параметры:

тема, из вопросов которой будут формироваться билеты;

количество вопросов в билете;

число билетов, которое вы желаете получить.

Если вы нажмете кнопку создать, то по завершению формирования билетов на экран будет выдано сообщение «Формирование билетов завершено!» (рис. 5.7.).

Рис. 5.7. Сообщение о завершении формирования билетов При формировании билетов вопросы заданной темы распределяются по билетам случайным образом.

Кнопка «Выход» служит для завершения работы программы.

Кнопка «Очистить» предназначена для удаления всех записей из таблицы результатов тестирования.

Кнопка «Печать» предназначена для получения твердой копии результатов тестирования. Пример распечатанных результатов приведен на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Распечатка результатов тестирования

5.3 Использование программы контроля знаний Тестирующая оболочка предназначена для контроля знаний по выбранной администратором системы дисциплине. Для функционирования программы необходима ОС Windows95 или Windows NT и наличие не менее 1M свободного дискового пространства. Исполняемый файл программы — TestClient. exe может располагаться в любом каталоге произвольного диска.

Чтобы начать сеанс тестирования необходимо запустить файл TestClient. exe на выполнение. Если программа запускается впервые, то на экран будет выдан запрос на ввод имени каталога БД, т. е. того каталога, где хранятся установленные ранее файлы Tickets. db, Tema. db, Question. db, Answer. db (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Диалог установки каталога файлов БД

Когда каталог файлов БД выбран, необходимо нажать кнопку «Все» чтобы продолжить выполнение программы либо кнопку «Отмена» для ее завершения. Если вы ввели верное имя каталога файлов БД, то на экране появится диалог, в котором необходимо ввести фамилию и выбрать номер билета для тестирования (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Диалог запроса исходных данных для тестирования Переход по полям ввода данных и кнопкам осуществляется с помощью клавиши `Tab', а в обратном порядке при помощи `Shift-Tab'. Для подтверждения введенных данных нажмите кнопку «Все». Для выхода из программы нажмите кнопку «Выход» либо клавишу Esc. После подтверждения введенных данных на экране появится окно (рис. 5.11.), в котором вы сможете в произвольном порядке просматривать вопросы билета и отвечать на них.

Рис. 5.11. Основное окно программы контроля знаний В верхней части окна расположена область, в которой выводится текст вопроса. Ниже располагаются варианты ответов на вопрос. Чтобы отметить правильный ответ достаточно установить флажок, который находится справа от соответствующего варианта ответа. При этом в указанной области должен появится значок пометки. При повторном щелчке пометка снимается. Для любого вопроса могут быть одновременно верными несколько вариантов ответа. Можно отвечать на вопросы в произвольном порядке, производить корректировку ответов на вопросы и просматривать вопросы в произвольном порядке.

Номер текущего вопроса отображается выделением в вертикальном списке номеров вопросов, расположеннном в левой части окна программы. Для перехода к следующему вопросу необходимо нажать кнопку «Следующий», а к предыдущему — «Предыдущий». Перейти к произвольному вопросу можно щелкнув на его номере мышью в списке вопросов.

Время, истекшее с начала момента тестирования, отображается с помощью индикатора, расположенного над текстом вопроса. По истечении времени, заданного администратором системы для ответов на вопросы, либо при нажатии кнопки «Завершить», программа завершает свою работу и выводит на экран сообщение о результатах тестирования (рис. 5.12.).

Рис. 5.12. Сообщение о результатах тестирования

6. ОХРАНА ТРУДА В связи с автоматизацией процессов производства и управления, развитием вычислительной техники и разработкой систем автоматизации проектных, исследовательских и технологических работ широкое распространение получили видеотерминалы (ВТ) — устройства, отображающие информацию о ходе процесса или состояние объекта наблюдения на экране индикатора. Видеотерминалы используются в информационных и вычислительных центрах, на предприятиях связи, полиграфии, в диспетчерских пунктах управления технологическими процессами и транспортными перевозками и т. д.

Использование ВТ в различных сферах производственной деятельности выдвигает проблему оздоровления и оптимизации условий труда операторов ввиду формирования при этом целого ряда неблагоприятных факторов: высокая интенсивность труда, монотонность производственного процесса, гипокинезия и гиподинамия, специфические условия зрительной работы, наличие электромагнитных излучений, тепловыделений и шума от технологического оборудования.

6.1 Техника безопасности и производственная санитария Условия труда операторов ВТ характеризуется возможностью воздействия на них комплекса опасных и вредных производственных факторов:

электрический ток и статическое электричество;

ионизирующих и неионизирующих излучений;

шума;

тепловыделений и вредных веществ;

специфических условий зрительной работы, параметров технологического оборудования и рабочего места шума;

вибрации.

6.1.1 Электрический ток и статическое электричество Эксплуатация вычислительной техники связана с применением электрической энергии. Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие, вызывая местные и общие электротравмы.

Местные травмы подразделяются на:

электрические ожоги;

электрические знаки;

металлизацию кожи;

механические повреждения;

электроофтальмию.

Общие электротравмы или электрические удары по степени тяжести делятся на четыре степени.

Основными причинами воздействия тока на человека являются:

случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям;

появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала.

Основные меры защиты от поражения током:

изоляция;

недоступность токоведущих частей;

электрическое разделение сети с помощью специальных разделяющих трансформаторов;

применение малого напряжения; использование двойной изоляции;

защитное заземление;

защитное отключение.

Опасность возникновения статического электричества проявляется в возможности образования электрической искры и вредном действии его на организм человека. Эта искра может служить причиной воспламенения горючих или взрывоопасных газов, паров или пыли с воздухом.

Статическое электричество оказывает вредное воздействие на организм человека, причем не только при непосредственном контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженных поверхностей.

Основные способы защиты от статического электричества:

заземление оборудования;

увеличение поверхностей проводимости диэлектриков;

увлажнение окружающего воздуха;

ионизация воздуха или среды нейтрализаторами статического электричества.

6.1.2 Излучения При работе с дисплеем могут возникнуть следующие опасные факторы:

— электромагнитные поля;

— рентгеновское излучение;

— ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от напряжённостей электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма.

Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Индивидуальные экранирующие комплексы предназначены для защиты от воздействия электрического поля, напряженность которого не превышает 60 кВ/м.

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн (в данном случае с ПЭВМ) производится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах. Контроль осуществляется измерением напряжения электрического и магнитного полей, а также измерением плотности потока энергии.

Для экранов применяют материалы с высокой электрической проводимость (сталь, медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4×4 мм. Небольшие отверстия в экране, предусматриваемые для осей штурвалов, кнопок и других приспособлений, экранируют густой металлической сеткой с ячейками не более 4×4 мм. Каждый экран обязательно заземляют. Защита с помощью экранов выполняется многоступенчатой, включая экранирования генераторного (первичного) контура, рабочих контуров (плавильных, нагревательных и др.) и установки в целом.

Степень ослабления электромагнитного поля экраном характеризуется величиной, условно называемой глубиной проникновения электромагнитного поля в материал экрана, толщина которого должна быть больше глубины проникновения поля.

Эластичные экраны (из специальной ткани с вплетенной тонкой металлической сеткой) применяют для изготовления экранных штор, чехлов, спецодежды и т. п. Для экранов применяют и оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводником — двуокисью олова; оно также обеспечивает ослабление электромагнитного поля.

Основными мероприятиями, направленными на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения являются:

снижение интенсивности источника;

защитное экранирование источника и рабочего места;

использование средств индивидуальной защиты;

лечебно-профилактические мероприятия.

Необходимо также в целях предосторожности ограничить продолжительность работы с экраном ВТ, не размещать ВТ концентрированно в рабочей зоне и выключать их, если на них не работают, использовать защитные экраны.

6.1.3 Шум По своему происхождению шум делится на механический, обусловленный колебаниями деталей машины, аэродинамический (гидравлический), возникающий в упругих конструкциях, в газе или жидкости, и шумы электрических машин. Для рабочих мест ВЦ характерно наличие всех видов шумов.

Основными источниками шума в помещениях, оборудованных ВТ, являются пишущие машинки, принтеры, множительная техника и оборудование для кондиционирования воздуха, в самих ВТ — вентиляторы систем охлаждения и трансформаторы. Уровень шума в таких помещениях иногда достигает 85 дБА.

Согласно ГОСТ 12.1.003−83 ССБТ уровень шума на рабочих местах операторов не должен превышать 50 дБА (см. табл. 6.1).

Таблица 6.1

Уровень шума на рабочих местах

Нормированные уровни шума обеспечиваются путем использования малошумного оборудования, применением звукопоглощающих материалов для облицовки помещений, а также различных звукопоглощающих устройств (перегородки, кожухи, прокладки и т. д.).

Шум не превышает допустимых пределов, так как в вычислительной технике нет вращающихся узлов и механизмов (за исключением вентилятора), а наиболее шумное оборудование (модем) находится в специально отведенном помещении.

6.1.4 Вибрация

Вибрация — это колебательное движение механической системы. Она характеризуется частотой f, Гц; смещением A (t), м; скорость V (t), м/с; ускорением a (t), м/с². Источником вибрации являются механизмы, машины, механизированный инструмент.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело через опорные поверхности) и локальную (воздействие на отдельные части тела: руки или ноги).

Вибрация относится к факторам обладающим большой биологической активностью. Как общая, так и локальная вибрация оказывает неблагоприятное влияние на организм человека, вызывают изменения в функциональном состоянии вестибулярного анализатора, центральной нервной, сердечно_сосудистой и других систем, приводят к утомлению, снижают работоспособность, ухудшают самочувствие и могут привести к развитию профессионального заболевания — вибрационной болезни, сопровождаемой стойкими паталогоческими нарушениями в организме работающего (поражение мышц, изменение в костях и суставах, смещение внутренних органов).

Согласно ГОСТ 12.1.012−90 ССБТ уровень вибрации на рабочих местах операторов не должен превышать 75 дБ (по виброскорости). Нормированные уровни вибрации обеспечиваются путем использования виброизоляторов из материалов с большим внутренним трением (резины, пробки, войлока, асбеста или стальных пружин).

При работе с вычислительной техникой уровень вибрации не превышает допустимых пределов, так как в вычислительной технике нет вращающихся узлов и механизмов (за исключением вентилятора).

6.1.5 Метеоусловия С целью обеспечения комфортных условий для обслуживающего персонала и надежности технологического процесса согласно ГОСТ 12.1.005−88, п. 1.4 устанавливают следующие требования к микроклиматическим условиям (см. табл. 6.2.)

Таблица 6.2

Требования к микроклиматическим условиям

Согласно ГОСТ 12.1.005−88 п. 1.8 интенсивность теплового излучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50% поверхности тела и более.

Для создания нормальных микроклиматических условий наиболее целесообразно уменьшить тепловыделения от самого источника — монитора, что должно предусматриваться при разработке его конструкции. Кроме того, это достигается также обеспечением соответствующей площади и объема производственного помещения, устройством эффективной системы вентиляции и кондиционирования.