Обучение и контроль с использованием ИТ
Обучение и контроль с использованием ИТ
“Мы хотим собрать всю мировую информацию и
создать справочный орган для мирового
общественного мнения. Человечество должно не
только ясно мыслить и выражать свой мысли, но
иметь доступ в мировом масштабе ко всему
объему знаний, которыми оно иногда
располагает… . ”
Герберт –Уэллс
Введение.
Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во
времени они имеют тенденцию к увеличению.
Наука информатика появилась сравнительно недавно. До сих пор идут споры о
том, что она изучает, о ее методах. Некоторые отказывают ей в праве на
существование, другие объявляют ее сверхфундаментальной, большинство же
вообще путает информатику как фундаментальную естественную науку и
информационные технологии, в которых компьютер в основном используется в
качестве средства для работы с информацией. Оставим все споры и коснемся
лишь одной из ее важнейших задач извлечение максимума информации из
накопленных за всю историю человечества знаний, сохраненных в пассивной
форме (в виде учебников, книг, аудио - , видеозаписей) и превращение ее в
активно функционирующий ресурс. Под этим подразумевается возможность
автоматизированного поиска информации и получение знаний, предусматривающее
участие человека только на конечной стадии отбора и усвоения найденной
информации.
В последнее время в связи с ростом объема информации и быстрым развитием
компьютерных технологий активно разрабатывают и поддерживают компьютерную
технологию обучения.
Существует много веских причин перевода существующей информации на
компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ
дешевле, чем на бумаге.
Бурное развитие средств информатики, а особенно технических средств
значительно опережает возможности общества по их эффективному использованию
и, главное, по рациональному наполнению содержательной информацией.
В данной работе будет рассмотрено одно из актуальных для общества
направлений – использование средств информатики в образовании.
Компьютерная технология обучения представляет собой технологию обучения,
основанную на принципах информатики и реализуемую с помощью компьютеров.
Введение компьютерной техники во все сферы деятельности привело к
установлению новых критериев для подготовки высокопрофессиональных
специалистов, в результате чего устоявшиеся методики и средства обучения
постепенно вытесняются более прогрессивными методами с применением высоких
технологий, которых достигла современная наука.
Возможная область применения электронных учебников чрезвычайно широка:
использование компьютерных обучающих программ эффективно и при
самообразовании, и при дистанционном обучении; рекомендуется для людей со
специальными потребностями в образовании.
Разработка персональных компьютеров нового поколения, обладающих широкими
возможностями и высоким “интеллектом” привело к переоценке целей разработки
программных обучающих средств, основной задачей которых является получение
информации и формирование знаний в какой либо области, закрепление навыков,
умений, контроля и тестирования.
Внедрение компьютерных технологий в процесс обучения позволяет:
1. полностью провести весь курс обучению по определенной дисциплине
на компьютере (включая лекции, практические занятия и контроль
усвоения материала);
2. избавить студента от процедуры поиска и покупки книг;
3. оперативно редактировать лекционный материал с учетом новых
данных, которые появляются в конкретной предметной области, в
том числе и через вычислительные сети;
4. совершенствование методов изложения материала на основе анализа
результатов периодического тестирования студентов по каждой
теме;
5. предоставление студентам возможности изучать лекционный материал
и выполнение практических заданий в домашних условиях.
Таким образом внедрение компьютерных технологий позволяет существенно
повысить качество образования и облегчить труд учителя, дав тем самым
возможность к дальнейшему повышению качества знаний.
Актуальность данной работы обусловлена:
1. внедрением и развитием новых информационных технологий в
процессе современного образования, позволяющей существенно
повысить поставленные ранее цели и задачи обучения;
2. создание автоматизированного учебника, посвященного изучению
необходимых для студентов языков программирования Turbo Pascal и
Delphi, хорошо зарекомендовавшие себя как наиболее подходящие
системы программирования;
Целью данной дипломной работы является разработка обучающей и
контролирующей программы по языкам программирования Turbo Pascal и Delphi.
Для выполнения поставленной цели необходимо выполнение следующих задач:
1. обозначить роль компьютерных обучающих программ в процессе
обучения, и дать характеристику обучения с применением современных
компьютерных технологий;
2. описать основные свойства и методы языков программирования и
прикладных программ, необходимых для разработки обучающих и
контролирующих систем, а так же для подготовки теоретического
материала;
3. охарактеризовать суть разработки прикладных программ на языках
программирования Turbo Pascal и Delphi;
Необходимость данной темы обусловлено тем, что данная программа
представляет универсальное пособие для студентов Физико – Математического
факультета в области изучения языков программирования, включая в себя:
1. обучающую программу по Turbo Pascal,
2. контролирующую программу по Turbo Pascal,
3. обучающую программу по Delphi,
4. контролирующую программу по Delphi.
Постоянное развитие и усовершенствование привело к созданию уже 6 версии
Delphi, очевидно дальнейшее ее развитие, данная программа облегчит
внедрение нового материала, достаточно лишь переработать существующие
лекции, внеся соответствующие изменения.
Данная работа направлена на существенное облегчение преподавания по
предмету “Программирование” и систематический контроль знаний получаемых
студентами, основанных на современных методиках обучения с применением
компьютерной техники. Лекционный материал составлен таким образом, что дает
необходимые знания для разработки готовых приложений без привлечения помощи
преподавателя. Контролирующая часть позволяет объективно оценить
полученные знания, разбивая весь учебный процесс на отдельные темы, что
позволяет применять данную программу на всем этапе обучения, начиная с
самой первой лекции.
Средством разработки данной работы является язык программирования Delphi,
весь лекционный материал представлен в форме HTML, что значительно
облегчает его дальнейшую модернизацию, тестовые вопросы представлены в
формате RTF, которые также могут быть подвержены дальнейшей переработке
либо дополнению. Кроме того, программа включает возможность загрузки
внешних документов и тестов, что делает ее универсальной компьютерной
программой для изучения любой темы.
Глава 1. Компьютерные программы в процессе обучения
1. Основные стадии процесса обучения
Веками человечество накапливало знания, навыки работы, сведения
об окружающем мире, другими словами – собирало информацию.
Вначале информация передавалась из поколения в поколение в виде
преданий и устных рассказов. Возникновение и развитие книжного дела
позволило передавать и хранить информацию в более надежном письменном
виде. Открытия в области электричества привели к появлению
телеграфа, телефона, радио, телевидения – средств, позволяющих
оперативно передавать и накапливать информацию. Развитие прогресса
обусловило резкий рост информации, в связи с чем, вопрос о ее сохранении и
переработке становился год от года острее. С появлением вычислительной
техники значительно упростились способы хранения, а главное, обработки
информации. Развитие вычислительной техники на базе микропроцессоров
приводит к совершенствованию компьютеров и программного обеспечения.
Появляются программы, способные обработать большие потоки информации. С
помощью таких программ создаются информационные системы. Целью любой
информационной системы является обработка данных об объектах и явлениях
реального мира и предоставление человеку нужной информации о них.
Передача накопленной информации, опыта и знаний от поколения к поколению
называется обучением.
Проанализируем основные стадии процесса обучения. Обучающая деятельность
учителя, как известно, разбивается на три этапа:
1. вводно–мотивационный
2. операционно-позновательный
3. контрольно-оценочный
На первом этапе создается проблемная ситуация с целью выяснения места,
роли и значения данной учебной темы в системе учебной дисциплины;
формируется цель обучения и требования к минимуму знаний, умений и навыков,
которыми должны обладать обучаемый (до и после обучения); разъясняется план
изучения темы.
На втором этапе предлагается учебная информация в форме лекций или учебных
пособий, демонстрируются наглядные пособия, проводятся эксперименты,
организуется учебно – познавательная деятельность на занятиях, контроль,
оценка и учет текущей работы обучаемых, коррекция учебной работы обучаемых.
На третьем этапе учитель руководит учебной работой обучаемого по общению
учебного материала, проводит итоговый контроль знаний, диагностирует
ошибки и организует коррекцию знаний обучаемых. [11]
Компьютерное обучение под управлением обучающей программы с высоким
уровнем “интеллекта”, должно обеспечивать автоматизацию всех функций
обучающего на всех этапах.
Разработка интеллектуальной обучающей программы требует слишком больших
затрат времени и денежных средств. От качества выполнения функций
компьютером зависит эффективность всего процесса обучения.
Обычный учебник был и еще долгое время останется основным “орудием”
ученика и студента. Любой текст значительно удобнее изучать в напечатанном
виде, чем на экране компьютера. Поэтому при создании электронного учебника
следует четко поставить перед собой цель, какое именно качество приобретет
данная обучающая программа по сравнению с традиционными и целесообразна ли
разработка электронного учебника, если уже есть обычный?
Основная цель, которая встает при разработке компьютерной обучающей
программы – развитие творческих способностей обучаемого путем создания
благоприятной среды, исследуя которую обучаемый приобретает нужные знания,
а практическая задача – тренинг в решении задач определенного класса.
Обучающая программа должна соответствовать следующим педагогическим
целям:
1. демонстрацию учебного материала, которая может быть представлена в
виде лекционного материала, видео и аудио роликов, с применением
гипертекстовой системы обучения ;
2. тренинг в определенной области обучения, дает возможность закрепить
полученный при изучении материал;
3. тестирование и диагностика, дает возможность представить, в какой
степени обучаемый усвоил материал и контролирует весь процесс
обучения;
При решении проблем автоматизации обучения, так же как и при решении
других проблем Информатики (автоматизация проектирования, автоматизация
переводов текстов с иностранных языков т.п.), наряду с продолжением
исследований по созданию полностью автоматизированных систем интенсивно
разрабатывается конкурентно способные человеко-машинные системы, где в
обучаемой деятельности используются автоматизированные системы, управляемые
преподавателями. [7]
2. Принципы разработки
Электронный учебник – это программно - методический комплекс,
обеспечивающий возможность самостоятельного или при участии преподавателя
освоения учебного курса или его большого раздела с помощью компьютера.
Электронный учебник или курс обычно содержит три компонента:
презентационную составляющую, в которой излагается основная информационная
часть курса; упражнения, способствующие закреплению полученных знаний;
тесты, позволяющие проводить объективную оценку знаний учащегося.
Обучающие программы с успехом применяются в процессе преподавания самых
различных дисциплин – от рисования до химии.
Обучающая программа должна базироваться на оригинальном педагогическом
приеме, учитывающем специфику предмета и изучаемой темы, и должна исполнять
как можно больше функций учителя.
Разработка обучающих программ – очень сложная и трудоемкая работа. При
этом наиболее эффективно совместное применение обучающих программ и
специально созданных для них учебников.
Учебники которые будут занимать очень большой объем памяти на внешнем
носителе типа CD – ROM, целесообразно снабжать электронными наблюдателями,
которые по желанию ученика выведет данные о том, какую часть конкретного
учебного раздела обучаемый сумел прочитать, и подскажет, что при знакомстве
с темой осталось нерассмотренным.
Как правило, электронные учебники и энциклопедии как любительского, так и
прфессионального характера выпускаются в основном на компакт-дисках, хотя
начинают появляться аналогичные издания и в Интернет. Чем легче сам процесс
создания, тем большее число разработчиков начинает производить подобные
приложения. Создателями электронных изданий становятся и книжные
издательства (т.е владельцы информации) и журналисты, выпускающие
электронные версии периодических изданий, и ,наконец, преподователи.
Промежуточное положение занимают группы, объединяющие владельцев информации
и программистов.
Созданные продукты, как правило несут на себе отпечаток личных взглядов
создателя. Так ,например, если разработчиками электронного издания являются
программисты, то в этом случае можно наблюдать недостаточное внимание к
информации, к ее доставерности и качеству. Основное внимание здесь
уделяется компьютерным эффектам или особым навигационным приемам,
реализуемом в продукте. Достаточно взглянуть на характеристики компакт-
дисков, наиболее часто представляемых в компьютерных изданиях и рекламных
проспектах: на первом месте стоит объем записанной информации, количество
иллюстраций, аудио – и видеофрагментов и их продолжительность. Данные о
качесстве информации обычно отсутствуют, в лучшем случае указывается, что
продукт представляет собой эллектронную копию печатного издания.
Часто бывает и так, что представленные таким образом учебники,
инциклопедии и другие издания могут быть использованы как пособия при
изучении только курса информатики и информационной культуры. Они позволяют
освоить правила навигации, познакомиться с различными компьютерными
эффектами, но эти приложения трудно использовать в конкретной работе или
при изучении предметов общеобразовательного цикла.
При разработки обучающей программы очень важно использовать весь арсенал
технологических средств, предоставляемых современными информационными
технологиями. Электронный учебник особенно эффективен в тех случаях когда
он:
1. обеспечивает практически мгновенную обратную связь т.е. является
интерактивным;
2. помогает быстро найти необходимую информацию, поиск который в
обычном учебнике затруднен;
3. существенно экономит время при многократном обращении к
гипертекстовым объяснениям;
4. не просто выводит текст на экран, но и рассказывает, показывает,
моделирует и т.д – именно здесь проявляются возможности и
приимущества мультимедийных технологий;
5. позволяет быстро, но в темпе, наиболее подходящем для конкретного
индивидуума, проверить знания по определенному разделу;
6. может обновить необходимую информацию, например, с помощью Интернет;
К настоящему времени уже хорошо известны компьютерные дидактические
программы следующих типов:
1. контролирующие программы – предъявление заданий в учебной среде
(возможно игровой), в которой обучаемый должен достигнуть заданных
целей путем планирования и выполнения некоторых действий;
2. обучающие программы – предъявление обучаемому учебного материала и
вопросов, на которые он должен дать ответы
3. моделирующие программы – предъявление заданий, требующих от обучаемого
воспроизведения последовательности рассуждений или «сборки»
правильного результата на основе знаний, предоставленных системой
(интеллектуальные системы поддержки рассуждений учащихся), например,
программы для построения рисунков на экране компьютера ;
4. программы тренажеры – тренажеры служат для отработки и закрепления
технических навыков решения задач. Они должны обеспечивать получение
информации по теории и приемам решения задач, тренировку на различных
уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль.
5. дидактические игры – выдачи ответов обучаемому на формируемые им
вопросы, используя игровой процесс.
6. гипертекстовые системы – в основном представляют собой мультимедийные
справочники, в которых хорошо реализована система навигации и поиска
информации;[4]
В подобных сценариях взаимодействия студента с компьютерной обучающей
программой сконцентрирован опыт преподавателя, хорошо знающего, что может
вызвать затруднения у студента и какие типичные ошибки он может допустить.
Тем самым преподаватель как бы участвует в процессе изучения студентом
материала дисциплины. Но тем не менее компьютерные обучающие программы не
подменяют собой традиционные учебные материалы, а дополняют их, используя
возможности современных компьютерных технологий.
Исследовались и применялись в учебном процессе экспертные экспертно
–обучающие системы, а также учебно-исследовательские системы
автоматизированного проектирования (САПР). Возможны различные комбинации
названных программ и систем. Так в состав обучающей программы могут входить
контролирующие программы и моделирующие программные фрагменты.
Информация в виде электронных учебников является для студентов более
привлекательной, а значит, будет лучше усваиваться. Любое обучение
связанное с компьютерными технологиями попадает на благоприятную почву. Для
ряда школьных дисциплин или отдельных тем компьютер может выступать как
специальный рабочий инструмент, не только заменяющий традиционные средства,
но и вносящий совершенно новые элементы в технологию обучения.
Тем не менее, при использовании электронных учебников целесообразно иметь
“твердую” копию текстовых разделов, которые выбраны в этих пособиях для
использования их учениками, т.е. распечатать с помощью принтера необходимый
текст, а не читать его с экрана. Это связанно с тем, что при чтении книги
мы воспринимаем текст отраженном свете, а на экране монитора – в
проходящем. От чтения с экрана монитора глаз устает значительно больше, а
при использовании мониторов низкого качества ухудшается зрение.
В некоторых случаях использование электронного материала полностью
оправданно, например, при изучении спецдисциплин с быстро меняющейся
предметной областью, те же микропроцессоры устаревают за 1 – 2 года. В этом
случае преподавателю удобнее поддерживать и актуализировать электронную
версию учебника. Значительный объем теста может быть оправдан и при
большом количестве гипертекстовых ссылок. В качестве примера можно привести
энциклопедию The World Book, в которую введен толковый словарь английского
языка на 250 тыс. слов, позволяющий получить разъяснение любого
используемого слова.
Если электронный учебник содержит текст, то лучше всего предусмотреть
возможность установки типа и размера шрифта в зависимости от желания
пользователя.
Таким образом, одними компьютерами не обойтись, часть занятий необходимо
проводить в натуре, однако с помощью компьютеров можно значительно
раздвинуть рамки возможного, повысить интерес учащихся к предметам, и, тем
самым, улучшить качество обучения.
Современные автоматизированные учебники должны обладать следующими
основными свойствами:
1. соответствовать образовательным стандартам;
2. поддерживать компьютеризированную методику обучения;
3. быть реализовано на основе современных инструментальных средств;
4. иметь документацию для пользователя;
5. должно быть определено место и способ применения компьютерной
обучающей программы в учебном процессе. [14]
Электронный учебник, как правило, представляет собой мультимедийный
продукт и должен обеспечить эффективное обучение школьников и студентов в
режиме самообразования и в режиме, при котором преподаватель от обычного
инструктированного переходит к консультированию учащихся. Из этого следует,
что учебник должен обеспечивать обучение студентов как по всему курсу, так
и по отдельным темам. Каждый выделенный заранее смысловой фрагмент курса
должен заканчиваться практическими и контрольными занятиями, а каждый
большой раздел курса - тестовым занятием или зачетом.
В процессе разработки обучающей программы возникают следующие проблемы:
1. адаптация к уровню знаний и индивидуальным характеристикам обучаемых
2. повышение активности обучаемых на занятиях разработка оптимальных
тестов для контроля знаний по всему материалу модуля
Все тексты готовятся с использованием современных программных средств, с
учетом особенностей оформления текста: выделение заголовков, подзаголовков,
определений, ключевых слов, перечислений, кроме этого вставка графического
материала, который может содержать рисунки, графики, поясняющие ссылки, а
также в соответствии с принципами цветового визуального восприятия
информации и наглядности подачи материала. [4]
В соответствии с педагогическими стандартами цветовая палитра программы
не должна содержать резких перепадов цветовой гаммы и цветов, которые
способствуют быстрому утомлению глаз и не позволяют сосредоточиться на
изучаемом материале.
На сегодняшний день в качестве стандарта для разработки лекционного
материала рекомендуется применять пакет Microsoft Office, в частности
входящие в него программы: Microsoft Word, Microsoft FrontPage.
Наиболее прогрессивная методика разработки информационного материала
базируется на основе гипертекстовой системы.
Гипертекст – способ представления информации при помощи связей между
документами, который состоит из документов учебного содержания,
содержащего учебный материал , который можно читать на экране компьютера, а
при необходимости скопировать в другой файл или отправить на принтер.
Документ представляет собой фрагменты текста и графики, соединенные между
собой с помощью специальных гиперсвязей в сеть. Текст на экране компьютера
содержит так называемое ключевое слово, обычно выделенное другим цветом.
Если пользователь установит курсор мыши на ключевое слово и щелкнет левой
кнопкой мыши, откроется окно, содержащее данный фрагмент, разъяснения,
рисунок, пример. Пользователь может быстро найти интересующего его
информацию, адекватную уровню знаний. Таким образом регулируется адаптация
к уровню подготовки обучаемых.
Важная характеристика гипертекстовой системы – это реализация навигации в
среде гипертекста. В современных гипертекстовых системах для этих целей
применяются специальные системы управления базами данных, элементами
которых являются фрагменты гипертекста.
Основа гипертекстовой системы – язык разметки гипертекста, или HTML
(сокращенно с английского Hypertext markup Language).
Документ который написан на языке HTML представляет собой простой текст ,
в который вставлены флаги разметки, или “теги”. Это значительно упрощает
разработчику лекционного материала работу с текстом, так как для
редактирования можно не прибегать к использованию специальных программ, а
пользоваться простейшим текстовым редактором, для примера можно предложить
текстовый редактор блокнот, входящий в стандартный набор Windows.[10]
1.3 Содержание учебного материала
Содержание учебного материала рекомендуется составлять в соответствии с
требованиями психологов, разбивать на модули. Освоение конкретного
материала должно быть ориентированно на более чем два часа контактного
времени.
После изучения очередного модуля приобретение студентом знаний следует
контролировать с помощью соответствующей программы.
Графическое представление учебного материала позволяет передать
необходимый объем информации при краткости его изложения, что способствует
лучшему и быстрому усвоению материала, без дополнительных усилий. Поэтому
архитектура электронного учебника должна включать графическое обеспечение.
Эффективным является использование иллюстраций вместе с подсказками при
рассмотрении сложных чертежей или фотографий. Весьма эффективна вставка
видеосюжетов, демонстрирующих порядок создания программного кода и
компиляцию программы. Из мировой практики известно, что серьезные компании
в качестве сопроводительного документа прилагают не только печатную
продукцию, но и видеокассету, на которой представлены основные этапы
установки, запуску и обслуживанию изделия.
Достоинство видео клипов состоит еще в том, что они позволяют изменять
масштаб времени и демонстрировать явления в ускоренном или замедленном
темпе, а также использовать выборочную съемку.
Аудио комментарий обязателен для дополнительной сигнализации о
результатах выполнения определенных действий (“правильно”, “неправильно”),
особенно при работе с большим количеством контролирующих компонентов. Есть
определенные предметные области, где аудио сопровождение является основным
содержательным элементом: музыка, распознавание птиц по их пению, изучение
сердечных шумов в медицине и т.п.
Основные требования, которые предъявляются при разработки мультимедийных
учебников – это использование мультимедийных средств, виртуальной
реальности, трехмерного изображения, не для создания модных эффектов, а
лишь в случае, когда это оправданно самим представленным материалом и
помогает понять исследуемый объект.
Альбом рисунков , помогающий в изучении конкретной дисциплины,
целесообразно выполнять в виде самостоятельного компонента.
Объясняется это не только тем, что для создания тестовой и графической
информации применяются разные средства. Графическую информацию можно
использовать в учебном процессе не только как фрагмент гипертекста.
К примеру, известна американская методика преподавания на основе
конкретных ситуаций принципам ведения бизнеса.
Ситуация в виде серии рисунков или фильма из альбома рисунков обучающей
программы может быть спроецирована с помощью специального проектора на
стенной экран и использоваться как оригинальное средство обучения.
В учебниках для старших классов и вузов, обязательным элементом должна
быть мощная поисковая система, позволяющая проводить поиск слов как в
заголовках, так и непосредственно в тесте. В этом случае хорошо иметь
заранее созданный индекс или несколько различных индексов для всего
издания. Ведение поиска должно сопровождаться ответствующими знаками, а
найденные слова выделяться.[7]
1.4 Контролирующие программы
В традиционных системах обучения контроль знаний на экзамене проводится с
помощью нескольких вопросов (два – три в билете плюс несколько
дополнительных). Полученные обучаемым оценки за ответы на эти вопросы
распространяются и на не проконтролированные разделы учебного материала,
использование тестового контроля приводит минимизирует затраты рабочего
времени экзаменатора и хотя и поверхностный, но полный охват всего учебного
материала.[12]
В настоящее время в учебных заведениях, помимо традиционных методов
контроля знаний учащихся, используется тестовый контроль, так как он
является наиболее объективной формой оценки качества знаний.
При разумной организации контролирующие (тестирующие) программы являются
весьма эффективным средством контроля знании, так как большая часть
учебного материала легко поддается машинному контролю.
Возможность автоматизации проверки и уменьшения времени выполнения
учащимися самих операций контроля приводит к снижению времени контрольной
деятельности учащихся, что дает возможность увеличить частоту и
регулярность контроля.
Однако проводить качественное тестирование без применения специальных
средств практически невозможно из-за большого объема данных, который
необходимо переработать преподавателю:
1. Во-первых, необходимо подготовить большое число вариантов тестов с
неповторяющимися вопросами, а подготовка теста – весьма трудоемкий
процесс.
2. Во-вторых, оценка результатов тестирования, особенно при использовании
статистических методов, достаточно сложна. Для решения этих проблем
используются программные средства, которые дают возможность
преподавателю оперативно составлять множество вопросов по теме (курсу)
и оценивать результаты тестирования.
Поэтому неотъемлемым компонентом электронного учебника является пакет
интерактивных компьютерных дидактических программ. Именно благодаря этому
компоненту обеспечивается контроль знаний обучаемых.
Контролирующая, обучающая и комбинированные программы (контролирующая с
элементами обучения, контролирующие игровые, моделирующие с элементами
контроля и т.п.) следует разрабатывать с учетом рекомендаций педагогической
кибернетики.
Дидактические программы должны обладать определенным “интеллектом”.
Качественные компьютерные дидактические программы используют компьютерную
графику в информационных и контрольных кадрах; позволяют оперативно
изменять содержание учебного курса, используя при этом меню и интервью,
обеспечивать возможность изменения трудности задания, позволять обучаемому
работать с индивидуальными темами, используя при этом хорошо
зарекомендовавшую себя гипертекстовую систему.
Контролирующие дидактические программы должны быть открытыми системами,
для того чтобы их можно было легко модернизировать. Важной характеристикой
контролирующих дидактических программ является возможность автоматического
анализа ответа обучаемых. Интеллектуальная контролирующая дидактическая
программа дает возможность анализировать ответы разных типов:
1. выборочный
2. инъекционный
3. перестановочный
4. классификационный
5. полностью конструируемый
6. обучаемый
Контролирующая программа должна понимать различные синонимы правильных
ответов, проводить синтаксический и семантический анализы ответов
обучаемых, различать технические (орфография, ошибки клавиатурного набора )
и существенные ошибки, анализировать местонахождение ошибки, может задавать
дополнительные вопросы с целью уточнения оценки.
Одним из существенных недостатков тестового контроля является то, что он
не способствует развитию устной и письменной речи учащихся. Некоторые
учебные элементы предметов, отнесенных к гуманитарным, тестировать
неудобно.
1.4.1 Формирование вопросов
Вопросы, используемые в системе, сгруппированы по темам. При тестировании
используется четыре формы вопросов:
1. открытая,
2. закрытая,
3. установление соответствия,
4. установление последовательности.
Наиболее распространена закрытая форма, при которой на поставленный
вопрос предлагается несколько альтернативных ответов. Учащемуся задается
вопрос, требующий альтернативного ответа: «да» или «нет», «является» или
«не является», «относится» или «не относится» и т. п. В задании обязательно
фигурирует объект, о свойствах или характеристиках которого должен иметь
представление учащийся.
Задания могут содержать ответы, из которых учащийся должен выбрать один или
несколько. Эталон такого теста представляет собой соответственно один или
несколько правильных ответов.
Оформленные таким образом тесты называют выборочными.
К тестам первого уровня относят и тесты-задачи с выборочными ответами. В
задании формулируется условие задачи и все необходимые исходные данные, в
ответах представлено несколько вариантов результата решения в числовом или
буквенном виде. Учащийся должен решить задачу и показать, какой ответ из
представленных он получил.
Вопрос в открытой форме представляет собой утверждение, которое необходимо
дополнить. Данная форма может иметь в задании разнообразные виды информации
– словесный текст или формулу (уравнение), чертеж (схему) или график, в
которых пропущены составляющие существенную часть слова или буквы, условные
обозначения, линии или изображения элементов схем. Получив задание,
учащийся должен воспроизвести в памяти и заполнить пропущенные места
(«пропуски»), а также выполнить другие указания, содержащиеся в задании.
Тест-подстановку следует применять при проверке усвоения учебных элементов,
когда надо помочь учащимся справиться с затруднениями по воспроизведению
чисто формальных знаний, а также в тех случаях, когда учитель считает
необходимым помочь учащемуся воспроизвести сложные или только что изученные
термины.
В третьей форме предлагается два списка, между элементами которых следует
установить соответствие.
В четвертой форме необходимо установить правильную последовательность
предлагаемого списка слов или фраз.
Тест – это набор вопросов, сформированный по определенным принципам.
Система позволяет скомпоновать тесты на основе множества вопросов,
хранящихся в базе данных. Тесты имеют следующие параметры: название, тип
шкалы оценок (5- или 11-балльная), шкала оценок, вид просмотра правильных
ответов, время прохождения теста, список тем вопросов с указанием для
каждой количества вопросов, используемых в тесте, признак записи
результатов.
1.4.2 Оформление тестов
Тест любого уровня усвоения содержит задание и эталон. Эталон – это
образец правильного и последовательного выполнения задания. Тесты оформляют
в виде карточек, содержащих только один тест или билетов, в которые
включено несколько тестов. В билете, выдаваемом учащемуся, в одной графе
помещают задания (вопросы), в другой – ответы для выбора, в третьей –
относящиеся к каждому ответу числовые или буквенные обозначения (кодовые
числа или буквы).
Учащиеся, рассмотрев задания и ответы, выбирает из них те, которые
представляются ему правильными. Ему не приходится выписывать выбранные
ответы. Достаточно выбрать предполагаемый правильный ответ, используя при
этом контролирующую программу.
Наиболее часто применяют билеты, состоящие из пяти вопросов. Набор из
пяти заданий удобен для оценки в пятибалльной шкале. Программа выставляет
балл, равный количеству правильно выполненных тестов. Это не вполне точно:
нужно определять оценку по соотношению количества правильно выполненных
существенных операций и общего их количества, обеспечивающего надежность
контроля.
Все тесты должны контролировать усвоение учебной информации,
относящейся к одному и тому же объекту контроля. Это обеспечит равные
возможности всем учащимся и позволит учителю легко определить неудачные
тесты, а при массовом контроле – учебные элементы, которые слабо усвоены
всеми или отдельными учащимися. Используя полученные данные, можно
переработать тесты, внести коррективы в процесс изучения плохо усвоенных
элементов, помочь неуспевающим учащимся.
Идентичность вариантов тестов по одному и тому же объекту контроля
облегчает составление тестов. Ставить номер перед каждым ответом теста не
нужно, чтобы учащийся не спутал их с кодовыми числами. Минимальное
количество кодовых чисел для проверки должно быть равно количеству ответов
в тесте. Код можно составлять произвольно из имеющегося набора кодовых
чисел.
Использование компьютерных программ облегчает работу по кодированию и
простановке номеров тестов.
1.4.3 Технология контроля
В системах компьютерного обучения можно реализовать более эффективную
технологию контроля знаний по всему материалу.
Для построения оптимального текста, охватывающего весь материал модуля
(мастер – тест), предлагается следующий метод:
Сначала для учебного материала модуля составляют модель знаний, из
различных моделей знаний, известных в теории искусственного интеллекта,
предлагается использовать семантическую сеть орфографии с обозначенными
вершинами. Вершины сети соответствуют понятиям, правилам, следствиям теорем
и т.п.
Вершина соответствующая понятию А, соединены дугой, направленной к
вершине В, соответствующей понятию В, когда для понимания В необходимо
освоить А. Выходным полюсам сети, вершины из которых не выходит дуг,
соответствуют финальные элементы учебного материала, таких как метод
формулировка теоремы, алгоритм и т.п
A
B
C1 C2
D1 D2 D3
F1 F2 F3
Рис. Семантическая сеть орфаграфии
Ошибки обучаемого при освоении модуля учебного материала связаны либо с
незнанием конкретных элементов знаний (понятий), либо с непонимание связей
между элементами знаний.
Следующим шагом метода является построение таблицы ошибок в виде булевой
матрицы. Если семантическая сеть содержит n вершин и m дуг, то для
построения оптимального теста строится булева матрица с m+n столбцами.
Столбец соответствует вершине или дуге модели знаний, представленной в виде
семантической сетки. Строки матрицы соответствуют контрольным вопросам
(заданиям), которая обозначается переменной Zi ,позволяя выяснить
правильность понимания студентом понятий или значений связи Pj, то на
пересечении I-й строки и j- го столбца ставится 1, если Zi не имеет
отношения к Pj, то ставится 0. сформулировав очередной вопрос, автор
заполняет очередную строку таблицы ошибок. В одной строке таблицы может
быть несколько единиц, если соответствующее задание позволяет
проконтролировать правильность усвоения нескольких понятий. Несколько
единиц может и в одном столбце, что означает возможность контроля
правильности усвоения понятия с помощью нескольких заданий.
|Тема |P1 |P2 |P3 |P4 |
|Z1 |1 |0 |1 |1 |
|Z2 |0 |1 |0 |1 |
|Z3 |0 |0 |0 |0 |
|Z4 |1 |1 |1 |1 |
Рис. Таблица контроля ответов обучаемых
В результате анализа данной таблицы выявляются темы и понятия которые
необходимо доработать обучаемому, либо знания по которым отличные. Данная
система удобна тем, что позволяет выявить начальную тему обработки
материала, основываясь на которую изучают следующие темы, опираясь на
построенную ранее схему дуг.
Таким образом, процесс генерации контрольных заданий заканчивается, когда
в каждом столбце таблицы ошибок будет находиться, по крайней мере, одна
единица.
Это будет означать, что для правильности понимания каждого понятия и
знания каждой из возможных связей подготовлен, по крайней мере один вопрос
только в этом случае гарантируется контроль знаний по всему материалу
модуля.[13]
Во избежание не всегда оправданного дублирования контрольных вопросов
можно минимизировать построенную серию заданий.
После построения таблицы ошибок в виде булевой матрицы задачи построения
оптимального теста сводится к известной дискретной математике, задачи
построения минимального покрытия столбцов булевой матрицы строками. Эта же
задача решается, например, при синтезе цифровых устройств, а также в
технической диагностике.
Для ее решения предложен целый ряд конкурентно способных компьютерных
методов.
Минимальных столбцовых покрытий, т.е. тестов с минимальным количеством
вопросов, контролирующих весь учебный материал модуля, может оказаться
насколько это удобно, так как при повторном контроле обучаемого можно
воспользоваться другим тестом, хотя при этом и не исключено повторение
нескольких вопросов.
Набор вопросов можно менять для каждой отдельной группы и для каждого
учащегося Хорошо подобранный набор тестов позволяет оперативно (в течение
10-15 мин.) и достаточно точно оценить знания учащихся.
Все ответы, как и результаты, записываются в базу данных для дальнейшей
обработки. Преподаватель имеет возможность просмотреть их качество и
сделать выводы относительно корректировки курса или индивидуальных занятий
с отстающими. Система хранит информацию в течение всего периода обучения
для проведения анализа динамики знаний учащихся. В идеальном варианте эти
данные хранятся на протяжении всего времени, в течение которого читается
курс, и служат основой для оценки и возможной корректировки курса.
1.5 Помощь и подсказки.
Эффективность учебно-воспитательного процесса зависит от множества
факторов, одним из которых является подсказка, как способ активизации
мыслительной деятельности учащихся.
Подсказкой называется любая коррекция действий обучаемого, как на этапе
обучения, так и на этапе проверки полученных знаний.
Любая современная компьютерная программа снабжена системой помощи,
которая дает возможность работать с ней любому человеку немного знакомому с
компьютером. Эта система помощи есть не что иное, как система подсказок,
направляющих действия пользователя в случае возникновения затруднений.
В компьютерных обучающих программах можно выделить два вида контекстно –
зависящей помощи.
Техническую помощь, дающую информацию о правилах работы с программой и ее
возможностях.
Предметную помощь, несущую информацию по изучаемой дисциплине.
Включение в компьютерную обучающую программу возможности подсказки,
получение ее при возникновении у учащегося проблем с ответом на вопрос
делает работу с компьютером похожей на занятие с репетитором. Вследствие
того, что в компьютерные обучающие программы закладывается интеллектуальный
потенциал их создателей, работа с ЭВМ в интерактивном режиме фактически
делает доступным общение учащихся с лучшими преподавателями соответствующих
дисциплин. В результате следует ожидать повышение качества знаний учащихся
по предметам, при изучении которых будут использоваться такие обучающие
программы.
В обучающих программах подсказка может проявляться в форме текста на
экране дисплея, рисунков, схем, графиков, таблиц, мультипликации и
видеофрагментов.
Уникальной возможностью комбинировать подсказки обладают современные
мультимедийные компьютеры. Она включает в себя использование текста, речи и
графики.
Комбинированная подсказка действует на несколько сигнальных систем, при
этом может быть более эффективной. Следует учитывать возможность быстрого
утомления обучаемого при частом их использовании.
В обучающей программе широко применяется так называемые ориентированные
подсказки, которые сообщают обучаемому, где можно взять недостающую для
решения той или иной задачи. Она напоминает о необходимости использовать
различного рода справочники, таблицы и в какой-то мере учит, вырабатывает
привычку пользоваться ими при необходимости.
1.6 Отличительные особенности Электронных Учебников
Проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы, относительно
Электронных учебников:
1. Информация по выбранному предмету или курсу должна быть хорошо
структурирована, и представлять собой законченные фрагменты курса с
ограниченным числом новых понятий;
2. структурным элементам учебного курса должны соответствовать
ключевые темы с гипертекстом, иллюстрациями, аудио и видео
комментариями;
3. основные фрагменты учебника наряду с текстом должны содержать видео
и аудио записи, содержащие материал по изучаемой теме;
4. текстовая информация должна обеспечивать возможность распечатки
необходимых фрагментов текста. Должна существовать возможность
адаптации используемого шрифта к запросам пользователя;
5. система, содержащая сложные модели должна содержать мгновенные
подсказки, появляющиеся и исчезающие синхронно с движением курсора
к отдельным элементам программы, кроме этого возможность
увеличивать отдельные элементы иллюстраций и копирования;
6. в электронных учебниках рекомендуется использовать многооконный
интерфейс, когда в каждом окне будет представлена связная
информация;
7. текстовая часть должна строится на основе перекрестных ссылок,
позволяющих сократить время поиска необходимой информации, а также
мощным поисковым центром и индексом;
8. полезно подключать звуковые сигналы для указания правильности
навигации по электронному учебнику;
9. весь курс должен содержать возможность копирования выбранной
информации, а так же ее редактирование и распечатку на принтере;
10. электронный учебник, должен обладать принципиально новыми
качествами по сравнению с традиционным учебником;
Глава 2. Разработка приложений на языках программирования Turbo Pascal и
Delphi.
Программирование всегда было достаточно сложной задачей. Как выбрать
способ, наиболее подходящий для решения конкретной задачи, и как добиться
максимальной производительности приложения.
Прошли те времена, когда исследователю месяцами приходилось
перерабатывать исходный код какой-нибудь бесполезной утилиты в практическом
плане, забираться в недра исходного текста оригинально сделанного
компонента.
Конечно, небольшому проценту разработчиков по долгу службы нужны глубокие
специфические знания, однако от подавляющего большинства программистов
сегодня требуется, прежде всего, умение писать программы максимально быстро
и без ошибок. При этом, чем меньше будут использоваться малоизвестные
возможности Windows, тем лучше – ведь в исходных текстах, вполне возможно
придется разбираться и усовершенствовать другим программистам, причем
скорее всего разной квалификации. В таких условиях для руководителя проекта
на первый план выходит умение организовать слаженную работу коллектива, а
рядовым программистам – способность правильно понимать, что от них
требуется, и выполнять работу в срок. Решающим фактором здесь становится
качество работы: чем меньше программист допустит ошибок, тем быстрее он
закончит работу.
Коммерческие компании предъявляют к своим сотрудникам достаточно жесткие
требования. Это естественно, ведь цель любой компании – получение прибыли.
Обычно они создают хорошие условия труда и выплачивают солидную зарплату.
Но рабочий день в таких компаниях расписан по минутам, и времени на
изучение устройства нового компонента или принципов функционирования новой
технологии подчас просто не найти. Поэтому вся мировая индустрия средств
разработки приложений движется в направлении максимального упрощения
процесса создания программ, переводя его на визуальный уровень.
Графические интерфейсы пользователя, или GUIs, революционизировали
микрокомпьютерную индустрию. Они продемонстрировали, что выражение "Лучше
один раз увидеть, чем сто раз услышать не потеряло своего смысла для
большинства пользователей компьютеров. Вместо загадочной командной строки.
С:>, которую так долго наблюдали пользователи DOS, теперь они смотрят на
"рабочий стол" (desktop), заполненный значками программ, управляя ими при
помощи мыши или посредством меню.
Вероятно, при длительном использовании Windows то, как выглядят
приложения, менее важно, чем-то, как они созданы. В Windows, как правило,
программы имеют стандартный интерфейс пользователя. Это означает, что
пользователи потратят больше времени на работу с приложением и меньше на
изучение меню, диалоговых панелей и комбинации клавиш (Конечно, приложения
Windows 95 и Windows NT 4.0 выглядят немного не так, как приложения Windows
3.1: стандарты сохраняются внутри версий Windows, а не между ними).
В то время как программисты испытывают смешанные чувства к GUIs, он
нравится начинающим пользователям, поэтому от любых программ Windows
ожидается соответствие модели GUI. Поэтому, если необходимо разработать
программу для любой из версий Windows, программисту понадобится эффективное
средство для разработки приложений с графическим интерфейсом пользователя.
Это позволит программисту сосредоточиться только на логике решаемой задачи.
За все это долгое время существовало лишь несколько таких средств
разработки. До появления Borland Delphi разработка приложений Windows была
намного тяжелее процесса создания приложений для DOS. Программисты должны
были позаботиться буквально обо всем, например, о работе с мышью, обработке
событий меню, и даже отслеживать, щелкнул пользователь один либо два раза в
конкретном месте экрана. Разработка приложений Windows требовала экспертных
знаний по программированию на языке С и сотен строк кода для выполнения
простейшие задач. Проблемы были даже у профессионалов. (Комплект Microsoft
Windows Software Development Kit, необходимый в то время в дополнение к
компилятору С, весил тогда около пяти килограммов).
Delphi создает приложения Windows
MS-Windows предоставляет пользователям оболочку графического интерфейса
(GUI), которая обеспечивает стандартную среду пользователя и программиста.
(GUI) предлагает более сложное и дружелюбное окружение пользователя, чем
командно-управляемый интерфейс DOS. Работа в Windows основана на интуитивно
понятных принципах. Вам легко переключиться с задачи на задачу и
осуществлять обмен информацией между ними. Однако разработчики приложений
традиционно сталкиваются с трудностями программирования, поскольку
организация среды Windows является чрезвычайно сложной.
В таком контексте система Delphi представляется средой, близкой к
идеальной, а соответственно система Delphi наиболее приемлема для
образования. Delphi – самая современная система программирования и в тоже
время доступна для освоения даже начинающим.
Последняя версия Borland Delphi продолжает данную традицию: сложные
приложения Windows 98 и Windows NT разрабатываются теперь за гораздо
меньший период времени. Ошибки в программах (bugs) возникают не так часто,
и их локализация происходит быстрее и легче. С Borland Delphi
программирование в Windows не становится более эффективным, но оно
становится более простым (в большинстве случаев).
Delphi является системой программирования очень высокого уровня. оно
берет на себя значительную часть работы по управлению компьютером, что
делает возможным в простых случаях обходиться без особых знаний о деталях
его работы. в отличие от традиционных систем программирования.
Delphi - язык и среда программирования, относящаяся к классу RAD- (Rapid
Application Development - «Средство быстрой разработки приложений») средств
CASE - технологии. Delphi сделала разработку мощных приложений Windows
быстрым процессом, доставляющим вам удовольствие. Приложения Windows, для
создания которых требовалось большое количество человеческих усилий
например в С++, теперь могут быть написаны одним человеком, использующим
Delphi.
Выгоды от проектирования АРМ в среде Windows с помощью Delphi:
1. Устраняется необходимость в повторном вводе данных;
2. Обеспечивается согласованность проекта и его реализации;
3. Увеличивается производительность разработки и переносимость
программ.
Визуальное программирование как бы добавляет новое измерение при создании
создании приложений, давая возможность изображать эти объекты на экране
монитора до выполнения самой программы. Без визуального программирования
процесс отображения требует написания фрагмента кода, создающего и
настрающего объект «по месту». Увидеть закодированные объекты было возможно
только в ходе исполнения программы. При таком подходе достижение того,
чтобы объекты выглядели и вели себя заданным образом, становится
утомительным процессом, который требует неоднократных исправлений
программного кода с последующей прогонкой программы и наблюдения за тем,
что в итоге получилось.
Благодаря средствам визуальной разработки можно работать с объектами,
держа их перед глазами и получая результаты практически сразу. Способность
видеть объекты такими, какими они появляются в ходе исполнения программы,
снимает необходимость проведения множества операций вручную, что характерно
для работы в среде не обладающей визуальными средствами — вне зависимости
от того, является она объектно-ориентированной или нет. После того, как
объект помещен в форму среды визуального программирования, все его атрибуты
сразу отображаются в виде кода, который соответствует объекту как единице,
исполняемой в ходе работы программы.
Размещение объектов в Delphi связано с более тесными отношениями между
объектами и реальным программным кодом. Объекты помещаются в вашу форму,
при этом код, отвечающий объектам, автоматически записывается в исходный
файл. Этот код компилируется, обеспечивая существенно более высокую
производительность, чем визуальная среда, которая интерпретирует информацию
лишь в ходе исполнения программы.
В частности. Borland Delphi позволяет добавлять к окнам поля ввода, меню,
командные кнопки ,переключатели ,флажки ,списки ,линейки прокрутки , a
также диалоговые окна для выбора файла или каталога. Программист может
использовать сетку для обработки табличных данных, организовать
взаимодействие с другими приложениями Windows и доступ к базам данных.
Borland Delphi такие компоненты обычно называют элементами управления.
Замечательным достоинством системы является и то, что размещение
компонентов на экране, а также задание начальных значений их
свойств(размеры, цвет, вид и др.) Delphi позволяет осуществлять на этапе
конструирования формы без написания какой-либо программы.
Для этой цели предусмотрено специальное окно, называемое Инспектором
объектов, в котором перечислены все доступные в режиме проектирования
свойства выделенного компонента и их текущие значения.
Изменение свойства какого-либо объекта незамедлительно отразится на
внешнем виде и коде программы. Это позволяет, уже до запуска программы
видеть как будет выглядеть проектируемая форма. Такой способ работы с
объектами, имеющими графическое представление, принято называть объектно-
ориентированным программированием.
2.1 Объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование представляет собой метод
программирования, который весьма близко напоминает наше поведение. Оно
является естественной эволюцией более ранних нововведений в разработке
языков программирования. Объектно-ориентированное программирование является
более структурным, чем все предыдущие разработки, касающиеся структурного
программирования. Оно также является более модульным и более абстрактным,
чем предыдущие попытки абстрагирования данных и переноса деталей
программирования на внутренний уровень. Объектно-ориентированный язык
программирования характеризуется тремя основными свойствами:
1. Инкапсуляция. Комбинирование записей с процедурами и
функциями, манипулирующими полями этих записей, формирует новый тип
данных - объект.
2. Наследование. Определение объекта и его дальнейшее
использование для построения иерархии порожденных объектов с возможностью
для каждого порожденного объекта, относящегося к иерархии, доступа к коду
и данным всех порождающих объектов.
3. Полиморфизм. Присваивание действию одного имени, которое
затем совместно используется вниз и вверх по дереву объектов, причем
каждый объект иерархии выполняет это действие способом, именно ему
подходящим
Языковые расширения Borland Pascal предоставляют вам все средства
объектно-ориентированного программирования: большую структурированность
и модульность, большую абстрактность и встроенную непосредственно в язык
возможность повторного использования. Все эти характеристики соответствуют
коду, который является более структурированным, более гибким и более легким
для обслуживания.
Объектно-ориентированное программирование порой требует от вас оставить
в стороне характерные представления о программировании, которые долгие годы
рассматривались, как стандартные. Однако после того, как это сделано,
объектно-ориентированное программирование становится простым, наглядным и
превосходным средством разрешения многих проблем, которые доставляют
неприятности традиционному программному обеспечению.
Объекты моделируют характеристики и поведение элементов мира, в
котором мы живем. Они являются окончательной абстракцией данных. Объекты
содержат вместе все свои характеристики и особенности поведения.
Не менее важным является и тот факт, что объекты могут наследовать
характеристики и поведение того, что мы называем порождающие,
родительские объекты (или предки). Здесь происходит качественный скачок:
наследование, возможно, является сегодня единственным самым крупным
различием между обычным программированием на Паскале и объектно-
ориентированным программированием в Borland Pascal.
Объектно-ориентированное программирование большой степени является
процессом построения генеалогического дерева для структур данных. Одной
из важных особенностей, которые объектно-ориентированное программирование
добавляет традиционным языкам типа Паскаль, является механизм, с помощью
которого типы данных могут наследовать характеристики более простых, более
общих типов. Этим механизмом является наследование.
В терминах Паскаля, объект во многом схож с записью, которая является
оболочкой для объединения нескольких связанных элементов под одним именем.
Предположим, вы хотите разработать программу вывода платежной ведомости,
печатающую отчет и показывающую, сколько нужно выплатить каждому
служащему за рабочий день. Запись можно организовать следующим образом:
TEmployee = record
Name: string[25];
Title: string[25];
Rate: Real;
end;
Здесь TEmployee является типом записи, т.е. шаблоном, используемым
компилятором для создания переменных типа запись. Переменная типа
TEmployee является экземпляром этого типа.
Этот процесс, с помощью которого один тип наследует характеристики
другого типа, называется наследованием. Наследник называется порожденным
(дочерним) типом, а тип, которому наследует дочерний тип, называется
порождающим (родительским) типом.
Ранее известные типы записей Паскаля не могут наследовать. Однако
Borland Pascal расширяет язык Паскаль для поддержки наследования. Одним из
этих расширений является новая категория структуры данных, связанная с
записями, но значительно более мощная. Типы данных в этой новой категории
определяются с помощью нового зарезервированного слова object. Тип объекта
может быть определен как полный, самостоятельный тип в манере описания
записей Паскаля, но он может определяться и как потомок существующего
типа объекта путем помещения порождающего (родительского) типа в скобки
после зарезервированного слова object.
Большая часть конструирования объектно-ориентированных прикладных
программ состоит в построении такой иерархии объектов, являющейся
генеалогического дерева объектов в приложениях.
Все возможные типы, наследующие тип TEmployee, называются дочерними
типами типа TEmployee, тогда как THourly является непосредственным
дочерним типом типа TEmployee. Наоборот, TEmployee является
непосредственным родителем типа THourly. Тип объекта (в точности как
подкаталог в DOS) может иметь любое число непосредственных дочерних типов,
но в то же время только одного непосредственного родителя. Как показали
данные определения, объекты тесно связаны с записями. Принципы объектно-
ориентированного программирования требуют, чтобы поля объектов были
исключены из исходного кода, насколько это возможно. Это ограничение
поначалу может показаться спорным и жестким, но оно является только частью
огромной картины объектно-ориентированное программирования.
Одним из важнейших принципов объектно-ориентированного программирования
является то, что программист во время разработки программы должен
думать о коде и о данных совместно. Ни код, ни данные не существуют в
вакууме. Данные управляют потоком кода, а код манипулирует образами и
значениями данных.
Объект осуществляет синхронизацию кода и данных путем совместного
построения их описаний. Реально, чтобы получить значение одного из полей
объекта, необходимо выявить относящийся к этому объекту метод, который
возвращает значение нужного поля. Чтобы присвоить полю значение, необходимо
вызвать метод, который назначает данному полю новое значение.
Имеет смысл определять объекты в модуле посредством типа объекта в
интерфейсной части модуля, а тела процедур и методы объекта - в секции
реализации. Для определения объекта в модуле не требуется никаких
специальных соглашений. [6]
2.2 Особенности визуального программирования.
Приложение Windows - это специальный тип программы PC, которая:
- должна иметь специальный выполняемый формат файла (.EXE);
- работать только с Windows;
- обычно работать в прямоугольном окне на экране;
- при выводе на экран следовать рекомендациям по стандартному
интерфейсу с пользователем;
- может работать одновременно с другими программами Windows
и прочими программами, включая другие экземпляры в саму себя;
- может взаимодействовать и совместно использовать данные с
другими приложениями Windows.
На экране одновременно может находиться несколько окон. Они должны иметь
полный доступ к буферу обмена и к информации большинства приложений
Windows, работающих в то же время. Можно использовать Borland Delphi для
взаимодействия с другими приложениями, работающими под управлением Windows,
используя наиболее современную версию технологии OLE фирмы Microsoft.
Windows основана на архитектуре с управлением по событиям. Это
означает, что весь ввод от пользователя интерпретируется как события.
Когда событием является щелчок кнопкой "мыши" или нажатие клавиши
клавиатуры, то происходит событие, и Windows генерирует сообщение.
Например, если пользователь щелкает левой "мыши", Windows генерирует
сообщение wm_LButtonDown. Если пользователь нажимает клавишу, Windows
генерирует событие wm_KeyDown.
При выборе "мышью" или с помощью клавиатуры Windows интерпретирует все
команды меню и управляющие команды как сообщения wm_Command. Эта
архитектура с управлением по событиям отлично согласуется с объектно-
ориентированным подходом Borland Pascal.
Windows позволяет пользователям выполнять несколько приложений
параллельно, устраняя необходимость использования резидентных в памяти
программ (TSR). В Windows реализована не просто многозадачность. Она
поддержана набором средств и межпроцессорных коммуникаций, таких как буфер
вырезанного изображения Clipboard и динамический обмен данными (DDE).
Windows управляет множеством приложений, ограничивая использование экрана
каждым приложением одной или более прямоугольной областью, которые
называются окнами. Эти окна можно перемещать, изменять их размер и
временно сворачивать в пиктограммы, позволяя пользователю быстро
переключаться от одной задачи к другой.
С точки зрения программиста это означает, что программа не должна
записывать текст или графику непосредственно по экранным адресам, а
должна выводить их в пользовательскую область окна - область внутри рамки
окна. Аналогично, прикладная программа должна использовать память
компьютера совместно с другими приложениями. Хорошо построенное приложение
Windows корректно соблюдает правила Windows работы с экраном и
управления памятью.
Ресурсы представляют собой описания устройств пользовательского
интерфейса приложения Windows: его меню, диалоговых окон, курсоров,
пиктограмм, битовые массивы, строки и командные клавиши. Windows
обеспечивает средства для поддержки этих описаний вне исходного кода
приложения. Ресурсы приложения объединяются с его выполняемым файлом перед
выполнением приложения. Чтобы ограничить использование памяти, приложение
вызывает ресурсы в память только когда они необходимы.
Windows позволяет приложениям, включая программы Borland Pascal,
загружать и освобождать библиотечные модули на этапе компоновки. Эти
модули должны быть записаны в специальном выполняемом формате (EXE),
который называется динамически компонуемой библиотекой (DLL). Часто
эти библиотеки выполняют специальные и сложные задачи, такие как
преобразование форматов файлов. В этом случае программа может применять
DLL как фильтры для экспорта импорта файлов. Кроме того, DLL могут
совместно использоваться группой приложений, что способствует совместному
использованию и экономии памяти.
Буфер вырезанного изображения Clipboard позволяет пользователям
передавать информацию, такую как текст, графику и данные, между
приложениями, между различными частями приложения или в качестве временной
памяти для последующего использования. Например, программа обработки
текста может использовать буфер вырезанного отображения для операций
удаления, копирования и вставки текста.
Объекты с их предопределенным поведением (методами) прекрасно подходят
для задачи ответа на внешние воздействия (сообщения Windows).
ObjectWindows превращает сообщения Windows в вызовы методов Borland Pascal.
Таким образом, с помощью ObjectWindows вы просто определяете метод для
ответа на каждое сообщение, которое вам нужно обрабатывать в программе.
Например, когда пользователь щелкает левой кнопкой "мыши", Windows
генерирует сообщение wm_LButtonDown. Если вы хотите, чтобы окно или
управляющий элемент в вашей программе реагировали на такие нажатия кнопки
"мыши", нужно определить метод WMLButtonDown, настроенный на сообще ние
wm_LButtonDown. Затем, когда Windows посылает это сообщение, ваш объект
автоматически вызывает определенный вами метод.
Borland Pascal обеспечивает доступ к большому числу встроенных
констант, типов данных, переменных, процедур и функций. Некоторые из них
специфичны для Borland Pascal, другие специфичны для приложений Windows.
Их количество велико, однако, в программе редко используют их все сразу.
Поэтому они разделены на связанные группы, называемые модулями. В этом
случае можно использовать только те модули, которые необходимы в
программе. [5]
Приведенные выше характеристики программирования для Windows, полностью
поддерживаются Delphi. А так как операционная система Windows в последнее
время пользуется наибольшей популярностью, соответственно делает Delphi
современным языком программирования, отвечающим всем требованиям
операционных систем.
В основе Delphi лежит язык Turbo Pascal. Изучение его в программировании
также имеет очень большое значение.
Borland Pascal 7.0 предназначен для всех тех пользователей, которые
хотят разрабатывать прикладные программы для операционной системы DOS или
операционной среды Windows.
Borland Pascal предлагает богатую среду программирования, которая делает
разработку программного обеспечения более производительной и более
приятной. Используя структурированный язык высокого уровня Паскаль,
можно писать программы для приложений любого типа и размера.
Но основное значение изучения языка Turbo Pascal – это разработка
алгоритмов для стандартных практических задач. Так как структура кода у
Turbo Pascal и Delphi практически одинаковая, и если не нужно визуального
оформления программы, то для этой цели наиболее подходит Turbo Pascal. С
его помощью можно разобрать структуру программы, алгоритмы, которые
применяются при программировании и делают программу значительно проще и
производительнее. Полученные навыки применяют при разработки готовых
приложений с использованием визуальных компонентов, обладающих
многозадачностью и выполняющих множество функций. Если предварительно все
вычисления провести на Turbo Pascal в отдельности, а затем скомпоновать их
и добавить в процедуры компонентов Delphi, можно получить рабочее
приложение Windows, практически не содержащее ошибок в вычислениях.
Глава 3. Структура программы.
Приведенные выше характеристики, доказывают, что наиболее подходящим
языком для разработки является Borland Delphi. Именно он лег в основу
данной работы.
Обучающая и контролирующая программа по Borland Delphi и Turbo Pascal
обеспечивает большую информационную емкость, предоставляет материалы как по
непосредственно по языкам программирования, но также содержит описание и
примеры готовых алгоритмов, применяемых программистами при написании
программ.
3.1 Структура программы
Структура программы представлена из 3 форм:
1. Форма лекционного материала;
2. Форма для тестирования;
3. Форма настроек;
Форма лекционного материала, состоит из следующих компонентов:
1. Область лекционного материала;
2. Список тем, представленный в виде выпадающего списка;
3. Навигационных кнопок;
4. Кнопки управления лекционным материалом;
5. Кнопки управления программой;
Окно тестирования содержит:
1. Область тестовых вопросов;
2. кнопки выбора ответов;
3. Панель управления;
4. Панель таблицы ответов;
5. информационную панель;
6. Строку подсказок.
Формы работают в модальном режиме, что исключает возможность
использования лекционного материала при ответе на тесты и ненужного
заполнения памяти компьютера неиспользуемыми окнами.
Окна лекционного материала и тестирования имеют графическое оформление.
На кнопках управления расположены картинки, что существенно облегчает
работу с программой и делает ее более привлекательной.
2. Форма лекционного материала
Рис Форма лекционного материала
В основу лекционного материала лег компонент из стандартного набора
Borland Delphi – Web Browser, «Рис. 3.1» предназначенный для просмотра
текста в формате HTML.
Рис 3.1. Область лекционного материала
К возможностям Web Browser можно отнести – загрузка документа,
сохранение списка ранее посещенных страниц, обновление и прекращение
загрузки страниц, возможности выбора цвета и формата шрифта.
Следовательно, весь лекционный материал представлен в виде Html страниц,
что делает его общедоступным для редактирования и усовершенствования.
Используя любой текстовый редактор, человек имеющий навыки работы с
компьютером бес проблем отредактирует имеющийся материал, добавит новый,
заменит. Кроме этого система гипертекстовой связи обеспечивает быстрый
поиск необходимой информации и объединяет весь материал курса в единую
систему.
Переход между документами темы, осуществляется как при помощи
гиперссылок, так и из программы.
Для выбора тем программно был использован компонент TlistBox – “Список
тем”, «Рис. 3.2» представляющий собой выпадающий список.
Рис 3.2. Список тем
При загрузке документов Borland Delphi и Turbo Pascal, в список
автоматически добавляются основные разделы и темы. При загрузке внешнего
документа, программа отображает его путь.
Используя выпадающий список можно на любом этапе работы запустить нужную
тему. При необходимости “Список тем”, можно отключить, используя для этого
форму настроек.
Навигация по ранее посещенным темам осуществляется с помощью кнопок
переход: “вперед”, “Назад”. «Рис. 3.3 »
Рис 3.3. Кнопки перехода
При загрузки документов происходит дополнения списка выбранных тем, таким
образом на любой стадии обучения можно вернуться или найти ранее
просматриваемую страницу, что существенно облегчает навигацию в программе.
Кнопки управления окном «Рис. 3.4 » позволяют закрыть приложение либо
свернуть его.
Рис 3.4. Кнопки управления окном
Кнопки управления лекционным материалом «Рис. 3.5 » включают в себя:
- загрузка внешнего документа
- загрузка тем по Delphi и Pascal
- загрузка лекционного материала по алгоритмам
- вызов программы тестирования
Рис 3.5. Кнопки управления лекционным материалом
Кнопки управления программой «Рис. 3.6 » включают в себя:
- настройка управления программой
- вызов помощи
- выход из программы
Рис 3.6. Кнопки управления программой
Настройки программы позволяют отключить список тем и подсказки, выбрать
цвета кнопок, а также установить порядок отображения окон: первым
отображается главное окно или окно тестирования.
Все кнопки представляют из себя внешние компоненты для Delphi – HSNeoBtn.
Имеют такие же функции как и стандартные кнопки, но отличаются графическим
оформлением в виде выпуклых овалов.
Панель состояния «Рис. 3.7 » разбита на две части: панель подсказок и
панель времени работы с программой.
Рис 3.7. Панель состояния
Панель подсказок отображает информацию об объекте на который наведен
курсор мыши. Это облегчает работу с программой и помогает при работе с
программой. Время работы отображает отрезок времени в минутах в течении
которого происходила работа с программой.
При закрытии программы обучаемому будет предложено в виде диалогового
окна сохранить ссылку на изучаемом документе, при следующем запуске
программы автоматически загрузится лекция на которой установили ссылку.
При необходимости, используя настройки, лекционную форму можно отключить,
тогда автоматически будет загружаться окно тестирования, при этом игнорируя
главную форму. Все изменения вносятся в реестр операционной системы и
программа обращается к нему.
3. Форма для тестирования
Для проверки полученных обучаемым знаний используется форма тестирования
«Рис. 3.8 ». Она имеет графическое оформление, содержит полное сведение о
вопросах, достаточно хорошо информирует тестирующегося.
Тестовые задания имеют формат rtf, поэтому также могут быть
модернизированы при помощи текстового процессора Word.
Рис 3.8 Форма для тестирования
Процесс тестирования построен по следующему алгоритму:
1. тестируемый выбирает тему тестирования «Рис. 3.9 » . Delphi или
Turbo Pascal Рис 3.9. Выбор
темы
2. Программа в области отображения лекционного материала «Рис. 3.10 »
. выводит формулировку вопроса и варианты ответов.
Рис 3.10. Область лекционного материала
3. Студент выбирает правильный по его мнению ответ, используя кнопки
«Рис. 3.11 »
Рис 3.11 Кнопки выбора ответа
4. Программа сверяет выбранный ответ с правильным и производит
следующие действия:
1. выводит анимированное сообщение
2. отображает на графике ответ в виде зеленой (правильной) или
красной (неправильной) полоски, по соответствующей теме «Рис.
3.12 ».
Рис 3.12 График правильных ответов
Количество правильных ответов может отображаться и в виде таблицы «Рис.
3.13 ».
Рис 3.13 Таблица правильных ответов
3. Изменяет значения панели “Вопросы” «Рис. 3.14 ».
Рис 3.14 панель“ вопросы”
4.Выводит следующий вопрос
5. Если количество вопросов достигло необходимого количества программа
выведет предлагаемую оценку и в виде диалогового окна запишет
фамилию и оценку студента в файл. Открыв этот файл “блокнотом” можно
узнать кто тестировался, какую оценку получил и выяснить состояние
знаний по всему потоку.
Время каждого вопроса можно ограничить, либо оставить без ограничения
«Рис. 3.15 ».
Рис 3.15 Ограничение времени ответа
При необходимости можно загрузить внешний документ соответствующий
стандартам тестовой программы, а так же остановить тест, при этом данные
ответов будут потеряны, либо вернуться к лекциям. «Рис. 3.16 ».
Рис 3.16 Управление тестированием
Строка состояния отображает подсказки, облегчающие работу с программой.
Область лекционного материала представляет компонент RichEdit,
применяемый для отображения текста в формате rtf.
Компонент SpidBtn используется для отображения кнопок управления. От
обычных кнопок он отличается тем, что имеет возможность отображать картинки
и сливаться с фоном, выделяясь при наведении.
Для отображения анимации применяется стандартный компонент Delphi –
Animate, способный отображать клипы формата avi.
Программа достаточно хорошо информирует студента о ходе тестирования,
проста в управлении и не требует дополнительных знаний компьютера. А
загрузка внешних документов позволяет использовать ее для любых предметов и
тем.
-----------------------
[pic]