Выбор средств разработки программного обеспечения

1.3 Выбор средств разработки программного обеспечения

В настоящее время существует огромное количество программных продуктов, позволяющих в сжатые сроки эффективно и качественно разработать программный комплекс для различных предметных областей.

К ним относятся такие программные средства, как Delphi, Visual C++, С Builder, Visual Basic, Java Builder;

Использование средств этого типа оправдано, когда необходимо в сжатые сроки создать приложение с удобным и понятным графическим интерфейсом.

 Приняв во внимание вышеперечисленные аргументы, для разрабатываемого программно-методического комплекса целесообразно использовать средства типа RAD.

Для функционирования программного комплекса, необходима также некоторая программная среда, в простейшем случае представленная операционной системой. В более сложных случаях, когда система работает с большим количеством данных, которые необходимо поддерживать в актуальном состоянии, должна присутствовать некоторая СУБД.

Для правильного и обоснованного выбора RAD-средства необходима оценка продуктов по определенным критериям экспертами. Получить оценку продуктов можно из специальных источников. Но эта оценка дается, учитывая специфику разработки приложения. Более или менее рациональный выбор средства разработки приложения можно сделать только в контексте конкретного проекта или конкретной организации, ведущей разработку.

Поэтому для правильной оценки средств разработки приложения нужна оценка экспертов, ознакомленных со спецификой разрабатываемого приложения, с вопросами его дальнейшей модификации и сопровождения. Ввиду невозможности получить такую оценку от признанных экспертов и не достаточной серьезности разрабатываемого приложения, решил в качестве экспертов принять студентов группы и других лиц, занимающихся разработкой программ.

Во внимание принимались различные критерии для оценки качества программного продукта, в частности такие, которые учитывают аспекты разрабатываемого программного продукта:

-      доступность программных средств разработки и реализации;

-      cоответствие выбираемых программных средств уровню подготовленности программиста;

-      возможности программных средств для разработки профессиональных приложений и сложных программных систем;

-      оценка качества средств с точки зрения надежности, производительности, удобства работы и трудоемкости их эксплуатации;

-      перспективность и жизнеспособность фирм изготовителей программных средств, возможность обновления и наличия новых версий продуктов при модернизации программно-технической среды;

-      возможность перехода от однопользовательского варианта (для отладки и локального применения) к сетевому, для средств разработки и средств эксплуатации, а также его сложность;

-      стыковка с широким спектром других СУБД и возможности переноса БД для данного программного средства на другие СУБД;

-      возможность подключения к корпоративным сетям и Интернет/Интранет, поддержка постоянно развивающихся WEB технологий;

-      модульный принцип построения, степень ее универсальности.

-      наличие документации на русском языке, справочных систем, документации в печатном и электронном исполнении, возможности консультаций;

-      простота языка программирования;

-      скорость работы приложения;

-      скорость компиляции приложения;

-      наличие интегрированного отладчика;

-      обработка исключительных ситуаций;

Методика определения подходящего программного продукта заключается в следующем.

Сначала выбирается несколько доступных и известных программных продуктов. Мною для рассмотрения были выбраны Delphi 5.0, Visual C++ 6.0 и Visual Basic. Каждому критерию назначил вес, исходя из целей проектирования таким образом, что сумма весов всех критериев равнялась 1.

Потом по каждому из параметров критерия давалась оценка программному продукту по десятибалльной шкале, и считалась интегральная оценка по каждому программному продукту по формуле 1.1.

В качестве экспертов, который ставили экспертную оценку, выступали студенты пятого курса группы ИТ98-1

Вычисления по формуле (1.1) сведены в таблицу 1.2.

Как видно из таблицы 1.2 наиболее подходящим средством для разработки программного комплекса является Delphi 5.0.

Таблица 1.2 - Сравнение программных продуктов

1.4 Техническое задание   1.4.1 Введение

Программный комплекс предназначен для создания курса обучения дисциплине и для обучения дисциплине.

1.4.2 Основания для разработки

Разработка программного комплекса ведется на основании задания на дипломную работу, утвержденное приказом ректора Донбасской машиностроительной академии по ГОСТ 19.101-77.

Тема дипломной работы – «Программно – методический комплекс для мультимедийного представления учебной информации».

Спецчасть разработки – «Разработка программного обеспечения для интерфейса оболочки комплекса и примера информационного наполнения»

1.4.3 Назначение разработки

Программный комплекс предназначен для создания большого числа обучающих дисков по разным дисциплинам. Включает интерфейс для создания курса обучения и оболочку для обучения.

1.4.4 Требования к программному изделию 1.4.4.1 Требования к функциональным характеристикам

Программный комплекс должен выполнять следующие функции:

-      предоставлять возможность ввода лекций и другого учебного материала с рисунками, видео и звуковым сопровождением;

-      предоставлять возможность изменения курса;

-      предоставлять возможность проходить курс(обучаться);

-      предоставлять возможность контролировать полученные знания;

-      содержать гипертекстовые ссылки для быстрого перехода на соответствующую ссылку;

-      предоставлять возможность поиска по всему курсу.

1.4.4.2 Требования к надежности

Программный комплекс должен устойчиво функционировать и не приводить к зависанию операционной системы в аварийных ситуациях.

Контроль формируемого учебного материала возложен на пользователя, который создает учебный курс.

1.4.4.3 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха, влажность и другие параметры микроклимата должны соответствовать требованиям к помещениям, оборудованным персональными ЭВМ.

Для создания учебного курса необходим человек – преподаватель или пользователь, который будет заводить материал. Человек должен обладать навыками работы с персональной ЭВМ, оснащенной операционной системой Windows.

1.4.4.4 Требования к составу и параметрам технических средств

Для нормального функционирования программного комплекса необходима персональная ЭВМ со следующими характеристиками:

-     объем оперативной памяти не менее 32 мегабайт;

-     процессор не ниже Pentium 166, мышь, клавиатура;

-     наличие свободного места на жестком диске в размере не менее 5 мегабайт;

-     дисковод на 3,5’’;

-     звуковая карта;

-     монитор SVGA.

1.5.4.5 Требования к информационной и программной совместимости

Программа должна функционировать под операционной системой Windows. Должна быть установлена программа BDE Administrator для работы с базами. Исходные коды программы должны быть написаны на языке Object Pascal в среде разработки Delphi 5.0. Информация должна вводиться непосредственно через GUI. Результат визуализации информации должен быть представлен в хорошо воспринимаемом виде.

1.4.4.6 Требования к программной документации

Предварительный состав программной документации установлен в соответствии с ГОСТ 19.101-77. Ниже перечислен список программных документов и их содержание.

Текст программы – запись программы с необходимыми пояснениями и комментариями.

Описание программы – сведения о логической структуре и функционировании программы.

Программа и методика испытаний – требования, подлежащие проверке при испытании программы, также порядок и методы контроля.

Техническое задание – настоящий документ.

Пояснительная записка – результаты исследования структур представления информации, общее описание функционирования программы, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений.

1.4.5 Стадии и этапы разработки

Стадии и этапы разработки должны соответствовать ГОСТ 19.101-77 и состоять из следующих пунктов.

1     Техническое задание – черновое определение требований к программному комплексу и программной документации.

2     Эскизный проект – разработка структур представления информации в программном комплексе, разработка структуры классов, необходимых для реализации поставленного алгоритма. Формулировка методов реализации вложенности в программном комплексе, разработка структуры программы.

3     Технический проект – уточнение структуры классов и методов представления информации. Детальное уточнение метода реализации вложенности. Разработка структуры программы.

4     Рабочий проект – разработка программы, разработка программной документации, испытание программы.

1.4.6 Порядок контроля и приемки

Разработанное программное обеспечение должно соответствовать требованиям заказчика и отвечать всем поставленным функциональным требованиям. Программа должна быть протестирована на возможность возникновения исключительных ситуаций и должна быть сделана соответствующая рецензия.

 

1.5 Разработка математической модели

Очень важным этапом при создании электронного учебника является выбор материалов для обучения и стрктура представления этих материалов.

Предлагаются следующие шаги для составления курса обучения:

-     Методическая разработка темы обучающей программы.

-     Анализом результатов специальных модельных экспериментов разработать модель главы для профильного учебника.

-     Определить требования к программному продукту, с помощью которого можно педагогам образовательных учреждений создавать электронные учебники для профильной школы с учетом уровня подготовки педагогов к использованию компьютера.

-     Разработать пакет программных средств , предназначенный для разработки электронных средств учебного назначения: информационных и экспертных систем, электронных учебников, специальных средств для изучения учащихся.

-     Предложить технологию разработки электронных учебников для профильного обучения с помощью пакета.

-     Разработать ряд учебников и провести эксперименты по их проверке с учащимися и педагогами.

На основе анализа электронных средств, созданных педагогами и специальных исследований разработать новый проект программных средств для создания электронных учебников.

При разработке учебника необходимо учитывать: интересы учащихся, их психологически особенности, отношение к предмету и педагогу, возможности учащихся выполнить творческие задания и ориентация на него, затруднения школьников в изучении предмета и виды помощи, которые они предпочитают.

Этапы разработки электронного учебника можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 1.2.

Содержание учебника:

-     В учебнике требуется уделить специальное внимание мотивации обучающихся к изучению каждой темы. Общими моментами в данной плоскости являются: возможности применения математики в соответствующей предметной области, необходимость сдачи экзаменов.

-     Возможность накопить опыт творческой деятельности в разных предметных областях, знакомство с интересными применениями ЭВМ.

-     Учебник должен обеспечить возможность ученику выбрать не только уровень, на котором будет изучать учебный материал темы, но и разный способ изучения темы (не менее двух способов). При этом ученик должен осознать, что он и только он отвечает за свой выбор уровня изучения темы.

Рисунок 1.2 - Этапы разработки ЭУ

-     Учебник призван защитить обучаемых от перегрузки. В частности, этому служит раздел домашних заданий по новому материалу (в нем представлены минимальное число задания, которые будут предложены на дом и при выполнении которых студенту вновь предстоит выбирать уровень сложности).

-     В учебнике должен быть специальный тренажер, обращаясь к которому по своей инициативе ученик может не только отработать алгоритмы решения основных типов задач, но и учиться: отказываться от известного метода решения задач и находить другие методы, составлять задачи, искать и исправлять ошибки в решении задач, проводить анализ ситуаций разными способами и др.

-     В учебнике должен быть раздел личного мониторинга, предназначенный для учащихся, которые до проведения контрольной работы хотят оценить результаты своей работы над темой и своевременно внести необходимые коррективы, хотят узнать прогноз результата выполнения контрольной и получить указание от компьютера, каким образом можно его улучшить.

-     Предусмотрены различные виды помощи ученикам. Особенно важным является включение специальной экспертной системы, которая предназначена не только для оказания помощи ученикам в решении конкретных задач на уроке или дома, но и ориентирована на передачу опыта автора учебника с разными элементами учебника.

-     Раздел творческих заданий, в котором предлагаются возможные проекты для нужд учебного заведения и для участия в конференциях и конкурсах, проводимых как внутри учебного заведения , так и вне его.

-     Важно, чтобы учебник можно было существенно изменять и дополнять на основе не только разработок автора учебника, учителя, который его использует, но и учащимися вместе с учителем на основе проектов, выполненных учениками и с учетом особенностей образовательного учреждения и профиля класса. Вот одна иллюстрация: учебник по математике для гуманитарных классов может быть переведен учащимися на те иностранные языки, которые изучают учащиеся. В этом случае новые ученики, использующие дополненный вариант электронного учебника, получают новый возможный вариант изучения темы – изучать тему на иностранном языке.

-     Существенно, чтобы обучающиеся знакомились с опытом выполнения каких-то работ, которые являются важными для профиля класса, которые вызывают известные затруднения учащихся и которые выполнены их сверстниками. Это достигается за счет включения в учебник разделов, в которых представлены разные варианты выполнения одних и тех же заданий учениками, изучавшими материал с помощью электронного учебника (к примеру, на рефлексию или систематизацию, на составление задач и др.) и анализ выполнения, выполненные учениками и автором электронного учебника.

Исходя из вышеперечисленного предлагается структура материалов, приведенная на рисунке 1.3.

1.6 Разработка компонентов программного комплекса   1.6.1 Разработка логической модели программного комплекса

Одним из способов при описании логической модели программного комплекса является структурный анализ.

Сущность структурного подхода заключается в декомпозиции (разбиении) системы на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов [45]. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

-      принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

-      принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из

них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

-      принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

 Рискнок 1.3- Структура материалов

-      принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

-      принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

-      принцип структурирования данных - заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

-      SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы ;

-      DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных ;

-      ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь";

-      STD (State Transition diagrams) диаграммы переходов состояний.

На стадии проектирования модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения.

 Перечисленные модели в совокупности дают полное описание системы независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.

1.6.1.1 Функциональная модель программного комплекса

Разработка функциональной модели программного комплекса сводится к разработке:

-      общего алгоритма работы;

-      DFD - диаграммы;

-      SADT – диаграммы;

-      STD – диаграммы.

Рассмотрим вышеперечисленные элементы более подробно.