Создание программного комплекса «Высшая математика»
Брянский филиал федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный университет экономики,
статистики и информатики (МЭСИ)
Курсовая работа
Учебная дисциплина Технология разработки программных продуктов
Тема «Создание программного комплекса «Высшая математика». Разработка модулей:
1. Лабораторный практикум « Матрицы и определители», выполнила студентка группы ДЛП-802 Ниникина Татьяна Николаевна.
2. Лабораторный практикум «Система линейных алгебраических уравнений», выполнила студентка группы ДЛП-802 Рыжонкова Марина Александровна.
3. Лабораторный практикум «Аналитическая геометрия», выполнила студентка группы ДЛП-802 Климова Ирина Викторовна.
Руководитель Дуляк Наталья Олеговна
Отметка о
допуске к защите______________
Оценка работы_________________
Брянск – 2011
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1Анализ предметной области 6
1.2 Выбор средств разработки приложения 10
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ 14
2.1 Техническое задание 14
2.2 Интерфейсная часть 18
2.3 Разработка эксплуатационных документов 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 25
Приложение 1 27
ВВЕДЕНИЕ
Электронный обучающий ресурс в настоящее время является актуальным направлением в развитии информационных технологий, направленных на помощь преподавателю и студенту в образовательном процессе.
Современные информационные и коммуникационные технологии все больше проникают в учебный процесс, становясь едва ли не главным его системным компонентом, который во многом определяет характер и направление развития образования.
Цель курсовой работы состоит в проектировании и разработке программного комплекса «Высшая математика».
Для достижения цели курсовой работы были поставлены следующие задачи:
1.Ознакомиться с литературой по данной тематике;
2.Выбрать оптимальный метод алгоритмов решения задач;
3.Разработать программный комплекс «Высшая математика».
Объектом исследования является процесс создания программного комплекса «Высшая математика».
Предмет исследования - разработка модулей: лабораторный практикум
« Матрицы и определители»,
«Аналитическая геометрия», «Система
линейных алгебраических
Уровень исследования – теоретико – эмпирический.
Методы исследования - наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение, описание, обобщение, абстрагирование
Аббревиатура |
Расшифровка |
ПО |
Программное обеспечение |
ПК |
Персональный компьютер |
ЯЗ |
Язык программирования |
ОС |
Операционная систем |
ОЗУ |
Оперативное запоминающее устройство |
|
Unix |
семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем |
Borland |
BorlandSoftwareCorporation,ком |
C-Sharp |
объектно-ориентированный язык программирования |
Microsoft.NET |
программная платформа, выпущенная компанией Microsoft |
Java |
объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией SunMicrosystems |
PHP |
HypertextPreprocessor, скрипто |
HTML |
HyperText Markup Language, стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине |
XHTML |
Extensible Hypertext Markup La |
SQL |
StructuredQueryLanguage, язык структурированных запросов |
Object Pascal |
Язык программирования, разработанный в фирме AppleComputer |
Basic |
Beginner’sAll- |
Windows |
семейство проприетарных операц |
Linux |
общее название Unix-подобных операционных систем на основе одноимённого ядра, библиотек и системных программ |
Mono |
проект по созданию полноценного воплощения системы |
Label |
компонент, предназначенный для отображения статического текста |
SpeedButton |
компонент, предназначенный для отображения пиктограмм |
TreeView |
компонент, предназначенный для отображения иерархических данных в виде дерева |
WebBrowser |
компонент который помогает встроить веб-браузер в приложение |
AMDAthlon |
название высокопроизводительн |
CD-ROM |
CompactDiscRead OnlyMemory, разновидность комп |
МГц |
единица измерения частоты периодически |
Мбайт |
единицы измерения количества информации |
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1Анализ предметной области
Понятие электронных (цифровой) образовательных ресурсов является фундаментальным понятием. В состав его входят достаточно понятные и широко употребляемые термины. Цифровой – представленный в виде последовательности цифр – чисел. В настоящее время при стремительном развитии информационных технологий особую популярность получает цифровая форма представления информации: цифровая фотография, цифровое видео и др.
Основная отличительная характеристика тех образовательных ресурсов, о которых идет речь – их цифровой характер, т.е. они должны быть представлены в цифровом виде.
Образовательный – то есть направленный на изучение чего-либо, может быть использован в разных формах образования. Ресурс – это средство, к которому обращаются в необходимом случае. Следовательно, образовательный ресурс можно определить как средство, к которому обращаются с целью получения образования, как ресурс, содержащий информацию образовательного характера[4, с. 81].
Таким образом, под цифровым образовательным ресурсом понимается учебная, методическая, справочная, организационная и другая информация, необходимая для эффективной организации образовательного процесса, представленная в цифровом виде. Общепринятой классификации образовательных ресурсов не существует, что создает определенные проблемы при их каталогизации [7, c. 301].
Существуют различные варианты классификаций электронных образовательных ресурсов, имеющихся в российской и международной практике.
Можно предложить
следующую классификацию
Электронный образовательный ресурс, может иметь следующие виды:
• электронные данные;
• электронные программы или их сочетание в одном ресурсе.
По знаковой природе информации:
Электронные данные делятся на: текстовые, числовые, звуковые, графические, шрифтовые и демонстрационные.
Электронные программы делятся на: системные, прикладные и сервисные; сочетание электронных данных и программ - на интерактивные мультимедиа и онлайновые службы [10, c. 36].
По целевому назначению: электронные образовательные ресурсы можно разделить на официальные, научные, учебные, учебно-методические, справочные.
По технологии распространения: локальные, сетевые и комбинированного распространения.
По характеру
взаимодействия пользователя и электронного
ресурса: детерминированные и
По периодичности: непериодические, сериальные, периодические, продолжающиеся и обновляемые. По наличию печатного эквивалента: электронный аналог печатного издания; самостоятельное электронное издание [8,c. 223].
По структуре: однотомные, многотомные и электронная серия.
По функциональному признаку, определяющему их значение и место в учебном процессе:
1. Программно-методические (учебные планы образовательных учреждений всех уровней, рабочие программы учебных дисциплин в соответствии с учебными планами);
2. Учебно-методические (методические указания, методические пособия, методические рекомендации для изучения отдельного курса, руководства по выполнению проектных работ, тематические планы проведения отдельных уроков, изучения отдельных тем, сценарии организации образовательных мероприятий);
3. Обучающие (сетевые учебники и учебные пособия, мультимедийные учебники, электронные текстовые учебники, электронные учебные пособия);
4. Вспомогательные (сборники документов и материалов, хрестоматии, книги для чтения, энциклопедии, справочники, аннотированные указатели научной и учебной литературы, научные публикации педагогов, материалы конференций, сценарии развлекательных и воспитательных мероприятий);
5. Контролирующие (тестирующие программы, банки контрольных вопросов и заданий по учебным дисциплинам, банки тем рефератов, проектных работ).
6. Ресурсы, созданные детьми (оцифрованные фотографии детских рисунков и поделок, интернет-проекты и компьютерные программы, созданные школьниками);
7. Информационные (общие информативные материалы об образовательных учреждениях всех уровней, информация об образовательных проектах, реализуемых в регионе).[6, c. 81].
Основные требования, предъявляемые к электронным ресурсам:
1. Педагогические требования (дидактические принципы; методические требования; обоснование выбора тематики учебного курса; проверка на педагогическую целесообразность использования и эффективность применения);
2. Технические требования;
3. Эргономические требования;
4. Эстетические требования. [19].
Приложение - это программная реализации конкретной задачи на компьютере.
Программные
комплексы представляют собой совокупность
программ, совместно обеспечивающих
решение небольшого класса сложных
задач одной прикладной области.
Для решения такой задачи может
потребоваться решить несколько
подзадач, последовательно вызывая
программы комплекса. Вызов программ
в программном комплексе
Программный комплекс отличается тем, что несколько программ могут последовательно или циклически вызываться для решения одной задачи, и, следовательно, хранить исходные данные и результаты вызовов в пределах одного пользовательского проекта. Программы в этом случае могут реализовываться как отдельно, так и как совместно компилируемые программные единицы, а исходные данные хранятся в оперативной памяти или в файлах [5, с. 96].
1.2 Выбор средств разработки приложения
В настоящее время существует более сотни языков программирования. Наиболее популярными являются:
C (Си). Си является стандартизированным процедурным языком. Разработан был еще в 1970-х годах. Создавался специально для использования в ОС Unix, но впоследствии был модифицирован и портирован на другие операционные системы. Ценят Си за его эффективность. Си – самый популярный язык для создания системного программного обеспечения, а также прикладных программ [3, c. 10].
С++ (Си++). Является компилируемым, строго типизированным языком общего назначения. Поддерживает процедурный, функциональный, обобщенный и объектно-ориентированный принцип программирования. С++ используют для написания сложных приложений. Для работы с С++ на платформе IBM PCнаиболее популярна система Turbo C++ американской фирмы Borland [12, с. 145].
С#. Объектно-ориентированный ЯЗ высокого уровня. Также поддерживает контекстно-ориентированную концепцию. Этот язык - своеобразный помощник программистам, работающим с языками C и C++. Он помогает более эффективно создавать Интернет-приложения для платформы Microsoft.NET. Имеет С-подобный синтаксис и по своему характеру напоминает С++ и Java.
Java . Один из самых простых и понятных языков программирования. Язык является объектно-ориентированным, высокоуровневым. Изначально был разработан для бытовой электроники и назывался Oak, но позже был переименован в Java и сейчас используется для написания серверного ПО, апплетов и приложений. Синтаксис Java максимально приближен к синтаксису С++, но принцип работы Java совсем другой.
PHP. Рефлексивный язык программирования. Был разработан для работы с базами данных и создания динамических веб-страниц. Однако сейчас PHP в основном используется для верстки сайтов и создания веб-приложений. Благодаря своей функциональности, простоте и скорости выполнения PHP является популярнейшим скриптовым языком для программирования в области сети Интернет [16, с. 324].
HTML. Язык гипертекстовой разметки. Производит статическое размещение страниц в сети Интернет. Абсолютное большинство всех веб-страниц написаны на языке HTML (или XHTML). Интернет-браузер интерпретирует HTML и выводит его программный код в понятном для человека виде (в виде документа)[13, c. 7].
SQL. Язык управления реляционными базами данных. Хоть по своей сути SQL и не является полноценным языком программирования, его стандарт позволяет ему расширять свою функциональность до полноценного языка посредством создания процедурных расширений. Сейчас SQL является одним из самых популярных языков управления реляционными базами данных. Этой популярности не мешает даже наличие ряда альтернатив[14, с. 37].
Для разработки структуры приложения используется среда программирования Delphi7.
Delphi — среда программирования, в которой используется язык программирования Object Pascal. При разработке лабораторного практикума предпочтение отдано этой среде программирования так как Delphi- среда программирования, в которой простота и удобство сочетаются с мощью и гибкостью. Она обеспечивает визуальное проектирование пользовательского интерфейса, имеет развитый объектно-ориентированный язык Object Pascal и уникальные по своей простоте и мощи средства доступа к базам данных. Язык Delphi по возможностям значительно превзошел язык Basic и даже в чем-то язык C++, но при этом он оказался весьма надежным и легким в изучении. Среда Delphi позволяет и легко создавать собственные компоненты и строить из них профессиональные программы. Она является лучшим средством программирования для операционной системы Windows. Разработчики получили уникальную возможность — применять один и тот же язык Delphi для создания профессиональных программ для любых операционных систем и платформ: Windows, Linux, .NET, Mono. Этим язык Delphi выгодно отличается от модного ныне языка C#, который применяется лишь для программирования на платформах .NET и Mono [1, с. 7].
У языка Delphi есть еще одно очень важное преимущество перед остальными коммерчески успешными языками — он великолепно подходит для обучения программированию. Поэтому авторы рекомендуют его в качестве первого языка для всех учеников и студентов, собирающихся стать профессиональными программистами [2, с. 56].
Delphi7 выбран средой программирования для создания данной программы, так как имеет все необходимые для реализации поставленной задачи компоненты и функции.
Интерфейс - совокупность технических, программных и методических (протоколов, правил, соглашений) средств сопряжения в вычислительной системе пользователей с устройствами и программами, а также устройств с другими устройствами и программами [9, с. 136].
Интерфейс - в широком смысле слова, это способ (стандарт) взаимодействия между объектами. Интерфейс в техническом смысле слова задаёт параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов[17]. Различают:
Интерфейс пользователя - набор методов взаимодействия компьютерной программы и пользователя этой программы.
Программный интерфейс - набор методов для взаимодействия между программами.
Физический интерфейс - способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах [15, c. 28].
Пользовательский интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. Под диалогом в данном случае понимают регламентированный обмен информацией между человеком и компьютером, осуществляемый в реальном масштабе времени и направленный на совместное решение конкретной задачи. Каждый диалог состоит из отдельных процессов ввода / вывода, которые физически обеспечивают связь пользователя и компьютера. Обмен информацией осуществляется передачей сообщения [18].
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ
2.1 Техническое задание
1. Введение
Данное техническое задание распространяется на разработку программного комплекса по Высшей математике.
1.2. Основание для разработки
Основанием для разработки данной программы послужила курсовая работа по предмету «Технология Разработки Программных Продуктов».
1.3. Назначение разработки
Программа предназначена для закрепления и углубления знаний студентов по Высшей математике
2. Требования к программе
2.1. Требования
к функциональным
Программа должна обеспечивать возможность
выполнения перечисленных ниже функций:
1. Обеспечить просмотр теоретического
материала по определенным темам;
2.Обеспечить возможность рассмотрения
примеров решения задач;
3.Предоставить возможность закрепления изученного материала на практике;
2.2. Требования к надежности
2.2.1. Требования
к обеспечению надежного
Уровень надежности
должен достигаться согласованным
применением организационных, организационно-технических
мероприятий и программно-
Надежность должна обеспечиваться за счет:
- Применения технических средств, системного и базового программного обеспечения, соответствующих классу решаемых задач;
- Соблюдения правил эксплуатации и технического обслуживания программно-аппаратных средств;
- Предварительного обучения пользователей и обслуживающего персонала.
Время устранения отказа:
- При перерыве и выходе за установленные пределы параметров электропитания - не более 1 минуты.
- При перерыве и выходе за установленные пределы параметров программного обеспечением - не более 2-3 часов.
2.2.2 Требования к техническим средствам:
- Минимальный объем ОЗУ 128 Мб.;
- Частота процессора от 1 ГГц;
- ОС – 32 разрядные ОС семейства Microsoft Windows (98, 2000, XP);
- Процессор AMD Athlon;
- Привод CD-ROM;
- Стандартный манипулятор «мышь»;
- Стандартная клавиатура;
- Стандартный монитор.
3. Требования к программной документации
3.1 В состав сопровождающей документации входит:
- Пояснительная записка
- Руководство пользователя
- Руководство программиста
4. Технико-экономические показатели
4.1. Экономические преимущества разработки
Ориентировочная экономическая эффективность не рассчитываются. Аналогия не проводится ввиду уникальности предъявляемых требований к разработке.
5. Стадии и этапы разработки
5.1. Стадии разработки
Разработка должна быть проведена
в три стадии:
1. Разработка технического задания;
2. Рабочее проектирование;
3. Внедрение.
5.2. Этапы разработки
На стадии разработки технического
задания должен быть выполнен этап
разработки, согласования и утверждения
настоящего технического задания.
На стадии рабочего проектирования должны
быть выполнены перечисленные ниже этапы
работ:
1. Разработка программы;
2. Разработка программной документации;
3. Испытания программы.
На стадии внедрения должен быть выполнен этап разработки подготовка и передача программы
5.3. Содержание работ по этапам
На этапе разработки технического
задания должны быть выполнены перечисленные
ниже работы:
1. Постановка задачи;
2. Определение и уточнение требований
к техническим средствам;
3. Определение требований к программе;
4. Определение стадий, этапов и сроков
разработки программы и документации
на неё;
5. Согласование и утверждение технического
задания.
На этапе разработки программы должна
быть выполнена работа по программированию
(кодированию) и отладке программы.
На этапе разработки программной документации
должна быть выполнена разработка программных
документов в соответствии с требованиями
к составу документации.
На этапе испытаний программы должны быть
выполнены перечисленные ниже виды работ:
1. Разработка, согласование и утверждение
и методики испытаний;
2. Проведение приемо-сдаточных испытаний;
3. Корректировка программы и программной
документации по результатам испытаний.
На этапе подготовки и передачи программы
должна быть выполнена работа по подготовке
и передаче программы и программной документации
в эксплуатацию на объектах Заказчика.
6. Порядок контроля и приемки
6.1. Виды испытаний
Приемо-сдаточные испытания
должны проводиться на объекте Заказчика
в оговоренные сроки.
Приемо-сдаточные испытания программы
должны проводиться согласно разработанной
исполнителем и согласованной Заказчиком
программы и методик испытаний.
Ход проведения приемо-сдаточных
испытаний Заказчик и Исполнитель документируют
в Протоколе проведения испытаний.
6.2. Общие требования к приемке работы
На основании Протокола проведения испытаний Исполнитель совместно с Заказчиком подписывает Акт приемки-сдачи программы в эксплуатацию.
6.3.Срок сдачи задания
На основании требования преподавателя срок сдачи задания был установлен на 20 декабря 2011 года.
2.2 Интерфейсная часть
При разработке программного комплекса «Высшая математика» были учтены основные требования пользовательского интерфейса. Интерфейс разработан таким образом, чтобы пользователю было интуитивно понято, как работать с программой.
При загрузке программы открывается главное окно, на котором размещены три компонента Label с названиями разделов, выполняющие роль кнопок навигации в программном комплексе.
Данные
компоненты позволяют перейти пользователю
к одной из тем лабораторного
практикума. Также на первой форме
находится компонент
Программа
выполнена в светло-зеленых
Информация по каждой из предложенных тем размещена в отдельных окнах. На каждой из форм размещены компоненты TreeView и WebBrowser. Компонент TreeView служит для показа иерархических данных. Отображение имеет древовидную структуру, в которой можно выбрать необходимый подраздел. Компонент WebBrowser дает возможность преобразования текстовых документов в веб-страницы.
В каждом практикуме представлена общая информация по определенной теме, приведены примеры решения задач, представлены задания для самостоятельного выполнения, правильность которых пользователь может проверить, перейдя к подразделу «Ответы на задания».
Структурная схема программного комплекса
2.3 Разработка эксплуатационных документов
Руководство пользователя
Программа представляет собой автоматизированный
комплекс «Высшая математика», обеспечивающий
поддержку научно-методической деятельности
студентов, закрепление полученных знаний
по данному курсу.
Основной
целью каждого из модулей является максимальное
облегчение понимания и запоминания наиболее
существенных понятий, утверждений и примеров.
Для того чтобы начать работать с программой, нужно двойным щелчком запустить файл «Программный комплекс «Высшая математика». Сразу после запуска появляется главная форма, содержащая пункты «Матрицы и определители», «Системы линейных алгебраических уравнений», «Аналитическая геометрия» и кнопку «Выход» (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Главное окно
При выборе одного из разделов открывается окно, содержащее материал по соответствующей теме. Вид открывающихся окон представлен на рисунках 2,3,4.
«Матрицы и определители»
Рисунок 2 – Окно «Матрицы и определители»
«Система линейных алгебраических уравнений»
Рисунок 3– Окно «Система линейных алгебраических уравнений»
«Аналитическая геометрия»
Рисунок 4 - Окно «Аналитическая геометрия»
Информация по каждой теме разделена на отдельные блоки, что позволяет пользователю наиболее быстро найти интересующий его материал. Так как в каждый лабораторный практикум входят задания для самостоятельного решения, отдельными блоками вынесены ответы для самоконтроля (Рисунок 5).
«Ответы на задания»
Рисунок 5 – Окно «Ответы на задания»
Для завершения работы приложения пользователю нужно нажать на кнопку «Выход».
Руководство программиста
Назначение и условия применения программ
Данный программный комплекс предназначен для самостоятельного изучения пользователем материалов по курсу высшей математики.
Минимальные системные требования, необходимые для нормальной работы приложения: