Автор: Черепкова Е.П., Губенко Н.Е.
Источник: Материалы V Всеукраинской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Информационные управляющие системы и компьютерный мониторинг" (ИУС и КЭМ 2013) — Донецк, ДонНТУ — 2013
Аннотация
Черепкова Е.П., Губенко Н.Е. Объектно-ориентированный подход к построению обучающей системы для спецдисциплины "дизайн интерьера".Рассмотрены основные принципы объектно-ориентированного подхода к проектированию обучающих систем, на примере реализованной обучающей системы "Дизайн интерьера". Проанализированы проблемы, связанные с программным обеспечением по данной тематике.
Введение
На сегодняшний день в процесс обучения активно внедряются программные технологии на базе персональных ЭВМ, которые возможно применить для передачи студенту учебного материала и контроля степени его усвоения. На рынке программного обеспечения за последнее годы появилось большое количество обучающих систем, которые охватывают не только большой диапазон предметных областей, но и предназначены для людей различного возраста, тем самым предназначены для обучения на всех этапах жизни человека – от начальных классов средней школы до процесса обучения в высших учебных заведениях.
В качестве предметной области для обучающей системы (ОС), для раздела соответствующего спецкурса была выбрана тема связанная с дизайном интерьера. Так как, ОС по данной тематики может быть использована и для самообучения, то информация, содержащаяся в ней, должна быть максимально доступна и понятна. Поиск показал, что материал, связанный с дизайном интерьера, в основном изложен в печатной форме, и, соответственно, не имеет практических заданий и модулей проверки знаний. Именно поэтому и было принято решение о разработке такой ОС.
Постановка проблемы
Исследуя проблему, связанную с программным обеспечением по данной тематике, были обнаружены такие системы как "Дизайн интерьера квартиры в среде ArchiCAD" и "Дизайн и интерьер".
Первый программный продукт не имеет базового курса по дизайну интерьера. Он направлен на обучение пользователя непосредственно инструментарию самой среды разработки дизайна интерьера ArchiCAD.
Обучающая программа "Дизайн и интерьер" содержит материал, связанный с основами дизайна интерьера, однако в ней отсутствует модуль проверки знаний, что существенно влияет на усвоения знаний. В связи с этим данный программный продукт нельзя назвать полноценной обучающей системой.
Именно поэтому и была поставлена цель создания полноценного программного продукта, который представляет собой обучающую систему "Дизайн интерьера".
Для создания системы обучения было принято решение об использовании такого программного продукта, как Adobe Flash CS5, и соответственно такого языка программирования как Action Script 3.0.
Проектирование и разработка ОС
Процесс разработки автоматизированных обучающих систем можно разделить на ряд задач проектирования и реализации программной системы, которые представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Задачи проектирования автоматизированных ОС
Каждая из указанных задач требует определения комплекса мер, связанных с ее решением. В частности, разработка алгоритма урока предполагает не только ответ на вопрос "как строить предъявления материала?", но и "как анализировать процесс обучения?". Когда целью ОС является простое информационное сообщение, то ее реализация не так сложна и может быть выполнена в рамках существующих презентационных пакетов. Когда же обучающая система призвана обучить пользователя определенным навыкам в определенной предметной области, то становится очевидным, что в такой системе необходимо предусматривать не только средства предъявления, но и средства контроля усвоения материала и анализа истории обучения.
Разработка ОС проводилась на основе методов объектно-ориентированного проектирования (ООП), которые обладают, достаточной гибкостью и имеют большую возможность для стандартизации и согласования, чем методы структурного проектирования. К наиболее важным преимуществам объектного подхода можно отнести тот факт, что природа объектов, составляющих обучающую систему, остается неизменной во всех задачах данного класса. Отсюда следует, что в качестве объектов ОС можно рассматривать набор объектов, входящих в стандартную ОС.
В обучающей системе должно быть обязательное присутствие следующих функциональных блоков:
- обучающий блок – реализует средства обучения учащегося и ориентирован на определенную предметную область;
- контролирующий блок – реализует средства оценки эффективности обучения в виде тестов или иного способа контроля усвоения материала;
- блок средств интерфейса с пользователем – реализует средства визуального взаимодействия с пользователем.
На основании этих данных проведем проектирование ОС с выделением объектов ее составляющих, а затем сформулируем основные концепции автоматизации [2].
В результате проведенного объектного анализа задачи были выделены следующие объекты:
- студент – воспринимает информацию и отвечает на вопросы. Он является объектом обучения;
- кадр – объект, содержащий обучающую информацию для студента;
- форма ввода – объект, который является средством воздействия студента на обучающую программу;
- вопрос – объект, содержащий формулировку вопроса для студента;
- ответ – объект, выражающий ответ студента на поставленный ранее вопрос;
- экран – объект, служащий для отображения кадров и вопросов;
- видеозапись – объект, служащий хранилищем видео информации кадра или вопроса;
- элемент кадра – объект, конструктивный элемент кадра или вопроса;
- база данных – объект, служащий хранилищем информации ОС;
- контроль – объект, контролирующий процесс обучения путем проверки правильности ответов пользователя.
Теперь рассмотрим функциональную модель ОС, и поставим в соответствие ее функциональным блокам элементы объектной модели, как показано на рисунке 2.
Объединим объекты задачи в группы, которые будем называть контейнерами, соответствующие функциональным блокам задачи. Каждый из таких контейнеров независим от других и решает собственную задачу в обучающей системе.
Рисунок 2 – Функциональная модель ОС
Таким образом, контейнер представляет собой стандартный программный элемент ОС. Исходя из этого следует, что программная реализация ОС может быть выполнена путем использования набора стандартных контейнеров, каждый из которых соответствует той или иной задаче представленной на рис 1.
Результаты
Разработанная система обучения "Дизайн интерьера" является приложением, разработанным в Adobe Flash CS4 на языке программирования ActionScript 3.0.
В данной программном продукте были определены следующие функциональные модули:
Модуль навигации – реализует главное меню системы, в котором реализуется выбор лекций (рис.3).
Рисунок 3 – Модуль навигации
Модуль лекций – отображает выбранную пользователем лекцию.
Модуль контроля – реализует формирование тестов, обработку ответов и выдачу результата (рис.4).
Рисунок 4 – Модуль контроля
Модуль видеоматериала – отображает выбранный пользователем видеоматериал.
Взаимодействие модулей системы можно представить следующей диаграммой последовательностей (рис. 5).
Рисунок 5 – Диаграмма последовательностей
На рис. 5 изображена диаграмма последовательностей для "Студента". "Студент" обращается с запросом к модулю регистрации. Модуль возвращает приветствие, где "Студент" переходит в модуль навигации и выбирает раздел и тему лекции. Модуль передает "Студенту" учебный материал выбранной темы. "Студент" изучает материал и может выбрать видеоматериал. Модуль видеоматериал предлагает "Студенту" ознакомиться с примерами реализации материала из лекций. Модуль тестов предлагает задания "Студенту" в виде интерактивных тестов. Тот отвечает и передает модулю ответы. Модуль упражнений оценивает правильность и выдает результат "Пользователю". В общем случае последние шаги повторяются столько раз, сколько тем предусмотрено в системе.
Сегодня любая программа, претендующая на то, чтобы быть удобной и понятной для любого пользователя должна обладать графическим, интуитивно понятным пользовательским интерфейсом. Сегодняшними методами создания интерфейса являются: классический (пишется программный код, который отвечает за создание элементов интерфейса) и графический редактор (программа, позволяющая нарисовать интерфейс без написания каких либо кодов).
Для данной ОС был разработан особый дизайн, удовлетворяющий все требования.Выводы
Представленная обучающая система позволяет в полной мере отразить все аспекты автоматизированного процесса обучения. После определения основных положений автоматизации обучающих систем необходимо сформулировать основные этапы такого проектирования: Таким образом, можно сделать вывод, что используя рассмотренные подходы к проектированию обучающих систем можно автоматизировать процесс их проектирования и, как следствие, значительно повысить производительность труда разработчиков программных продуктов данного класса. 1. Мук К., ActionScript 3.0 для Flash CS3/ К. Мук. – М.: Питер, 2009. – 987 с. Список использованной литературы
2. Буч Г., Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения/ Г. Буч // Перевод с англ. – М.: Конкорд, 1992. - 519 с.