Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Глава 1. Системы управления базами данных (СУБД)

Глава 2. Реляционные структуры

2.1 Реляционные даталогические модели СУБД

Глава 3. Достоинства и недостатки тестовой системы или методическое обоснование автоматизации процесса обучения

3.1 Межпредметные связи и компьютерное обучение

Введение

Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД). Согласно данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области.

В первых трёх главах рассматриваются новые системы управления базами данных, такие как иерархическая и сетевая даталогические модели, реляционные даталогические модели, объектно-ориентированные СУБД. Обычно различают три класса СУБД, обеспечивающих работу иерархических, сетевых и реляционных моделей. Однако различия между этими классами постепенно стираются, причем, видимо, будут появляться другие классы, что вызывается прежде всего интенсивными работами в области баз знаний (БЗ) и объектно-ориентированной инфотехнологией. Поэтому традиционной классификацией пользуются все реже, но мы пока будем придерживаться именно ее, как наиболее устоявшуюся. Каждая из указанных моделей обладает характеристиками, делающими ее наиболее удобной для конкретных приложений.

Глава 4 "Иерархические структуры" подробнее описывает положительные и отрицательные черты иерархической модели. Окружающий мир переполнен иерархическими данными. Любая группа объектов, в которой один объект может быть "родителем" для произвольного числа других объектов, организована в виде иерархического дерева. При работе с иерархиями используется "семейная" терминология (родители, внуки, предки, потомки), поскольку семья является самым распространённым примером объектов (в данном случае - людей), объединённых иерархическими отношениями. В то же время место объекта в иерархическом дереве - не более чем условное обозначение связи с другими объектами. Иерархическая структура всего лишь помогает сохранить и найти объект.

В пятой главе обзор технологии OLE. С появлением новых более мощных, компьютеров и средств программирования было создано новое поколение элементов на базе OLE. Наиболее привлекательным преимуществом OLE является возможность использования методов других серверов приложений. Намного удобнее использовать функциональность электронных таблиц, таких как Excel, или текстовых процессоров, таких как Word, вместо того чтобы разрабатывать аналогичную функциональность в собственном приложении.

Изначально технология OLE являлась стандартом, обеспечивающим связывание и встраивание объектов. Когда приложение-сервер OLE- активизируется, это происходит внутри контейнера, расположенного в вашем приложении. Визуально при активизировании сервера OLE текущие панели инструментов и меню заменяются панелями инструментов и меню сервера OLE или сливаются с ними. Кроме того, часть формы становится окном сервера OLE, так как сервер принимает на себя управление областью формы. Связыванием называют ассоциирование файла объекта OLE с контейнером OLE. Файл объекта никогда не сохраняется в контейнере, но контейнер OLE ссылается на файл. Одним из преимуществ связывания объектов является то, что множество пользователей, серверов OLE и приложений-контейнеров могут получать доступ к одному документу. При встраивании объектов реальный объект сохраняется в вашем приложении и другие контейнеры OLE не имеют доступа к этому объекту. Преимуществом встраивания является хранение данных как части приложения.

Шестая глава посвящена достоинствам и недостаткам тестовой системы. Одной из форм привлечения преподавателей к использованию компьютера являются тестирующие программы, которые позволяют преподавателю упростить проверку знаний учащихся и в то же время в увлекательной форме преподносят ученикам знания по той или иной дисциплине.

Целью данной дипломной работы является создание программы по компьютерному контролю знаний студентов.

Передо мной были поставлены следующие задачи:

дать обзор современному состоянию теории баз данных, основным моделям СУБД, применяемым в ПК;

изучить принципы функционирования и основные возможности технологии OLE;

разработать способ отображения реляционных структур данных в иерархическом виде;

дополнить стандартный компонент Delphi OLEContainer возможностью сохранения битового изображения на его поверхности.

Система автоматизированного контроля знаний, рассмотренная в главе 6, позволяет автоматизировать проведение контрольных работ по дисциплинам. Это удобное добавление к традиционным методам контроля, повышающее эффективность усвоения предмета студентом. Межпредметные связи и компьютерное обучение, рассмотренные в этой главе представляют собой общеобразовательные цели информатики, среди них: наведение и усиление межпредметных связей, способствование восприятию целостной, системной картины мира, информационных процессов в обществе, природе и познании. Для разумного и плодотворного использования ВТ необходима общеобразовательная и компьютерная грамотность. Отсюда выявляется межпредметная связь с основами информатики и ВТ, с математикой, русским языком, литературой и английским языком. ВТ для учителя выступает и как предмет, и как средство обучения, и как инструмент психолого-педагогических исследований (тестирования).

В седьмой главе изложены проблемы разработки тестирующей программы и их решение.

Глава 1. Системы управления базами данных (СУБД)

Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД). Согласно данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области. Первые БД появились уже на заре 1-го поколения ЭВМ представляя собой отдельные файлы данных или их простые coвокупности. По мере увеличения объемов и структурной сложности хранимой информации, а также расширения круга потребителей; информации определилась необходимость создания удобных эффективных систем интеграции хранимых данных и управления ими. В конце 60-х годов это привело к созданию первых коммерческих систем управления базами данных (СУБД), поддерживающих opганизацию и ведение БД. Перед обсуждением последующего материала, нам потребуется ряд основных понятий, используемых в информационных системах различного назначения.

1.1 Основные положения

База данных (БД) в строгом смысле слова представляет собой совокупность взаимосвязанных файлов данных определенной организации. БД, как правило, включает целый ряд файлов, но может состоять и из единственного файла. Данные, составляющие БД, отражают характеристики объектов и их отношений в соответствующей прикладной области. Каждый файл, входящий в БД, содержит определенное число записей (изменяемое в процессе функционирования БД), отражающих ту или иную сторону предметной области, на которую ориентирована БД. Как правило, файлы БД содержат большое число однотипных записей. Записи, в свою очередь, состоят из полей, представляющих определенные типы информации об объектах. Поле является наименьшей информационной единицей, непосредственно доступной в записи. Если файл_1 БД (рис. 1) содержит п однотипных записей (имеющих одинаковую структуру полей и их смысловую нагрузку),то j-запись (1<j<n) файла состоит из фиксированного набора (кортежа полей А1--Ак), каждое из которых содержит в общем случае различного типа информацию. При наличии БД прикладные программы могут использовать ее информацию (записи и их поля) для решения конкретных задач в прикладной области, на которую ориентирована данная БД.

Рис. 1. Файловая организация баз данных (файлы, записи, поля)

Пользователями БД являются четыре основные категории потребителей ее информации и/или поставщиков информации для нее: (1) конечные пользователи, (2) программисты и системные аналитики, (3) персонал поддержки БД в актуальном состоянии и (4) администратор БД. Хорошо спроектированные системы управления БД (СУБД), используют развитые графические интерфейсы и поддерживают системы отчетов, отвечающие специфике пользователей указанных четырех категорий. В этом случае персонал поддержки БД и конечные пользователи могут легко осваивать и использовать СУБД для обеспечения своих потребностей без какой-либо специальной подготовки, т.е. специфика функционирования данных систем скрыта от пользователя. Более того, хорошо спроектированные СУБД предоставляют опытному пользователю средства для создания собственных БД-приложений, не требуя от него специальной программистской подготовки. Конечным пользователям для обеспечения доступа к информации БД предоставляется графический интерфейс, как правило, в виде системы окон с функциональными меню, позволяющими легко получать необходимую информацию на экран и/или принтер в виде удобно оформленных отчетов.

Программисты и системные аналитики используют СУБД совершенно в ином качестве, обеспечивая разработку новых БД-приложений, поддерживая и модифицируя (при необходимости) уже существующие. Для данной группы пользователей СУБД требуются средства, обеспечивающие указанные функции (создание, откладка, редактирование и т.д.). Пользователи третьей категории нуждаются в интерфейсе, как правило, графическом для обеспечения задач поддержания БД в актуальном состоянии. Эти пользователи состоят в штатах подразделений функциональных и/или обработки информации, обеспечивающих прикладную область, и отвечают за актуальное состояние соответствующей ей БД (контроль текущего состояния, удаление устаревшей информации, добавление новой и т.д.). Программисты выполняют своего рода посреднические функции между БД и конечными пользователями. И если на первых этапах развития БД-технологии они составляли весьма многочисленную группу пользователей, то в процессе развития СУБД и, прежде всего, массового использования ПК эта категория сходит на нет. Особую и ответственную роль выполняет администратор, отвечающий как за актуальность находящейся в БД информации, так и за корректность функционирования и использования БД и СУБД.

В случае больших БД может быть достаточно много конечных пользователей, ряд программистов и несколько администраторов БД; в случае небольших БД (что особенно характерно для ПК) все эти функции могут обеспечиваться одним человеком. Важные функции выполняет администратор БД, отвечающий за выработку требований к БД, ее проектирование, реализацию, эффективное использование и сопровождение. Необходимость в таком специалисте вытекает из принципа независимости данных, а также диктуется важностью БД в деятельности организаций и более крупных объединений -- поставщиков и потребителей информации БД. Администратор БД взаимодействует с пользователями в определении требований к базе в процессе выработки требований к системе в целом, пользуется языков описания данных для определения БД в процессе проектирования системы, взаимодействует с программистами, которые создают ПС использующее доступ к БД, отвечает за загрузку БД информацией в процессе реализации системы, контролирует работоспособность БД, используя соответствующие программные и аппаратные средства, и определяет, когда следует реорганизовывать данные в базе или начать работы по созданию новой, более совершенной БД. В целом функции администратора БД сводятся к поддержанию целостности БД, необходимого уровня защиты ее данных и эффективности. Среди его наиболее важных обязанностей -- согласование конфликтующих требований, которое требуется достаточно часто, ибо БД обслуживает, как правило, целый ряд различных прикладных процессов.

Как уже отмечалось, БД представляет собой совокупность логически взаимосвязанных файлов данных определенной организации; для определения и обращения к такой файловой совокупности используют средства системы управления БД (СУБД). СУБД представляет собой совокупность лингвистических и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Тогда как под системой БД понимается СУБД с наполненной соответствующей информацией БД, управляемой ее средствами. Это означает, во-первых, что совокупность файлов БД определяется посредством схемы, не зависящей от программ, которые к ней обращаются, и, во-вторых, что она реализована на основе ВП прямого доступа. Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более совершенную организацию файлов и более простое обращение к ним по сравнению с обычными способами хранения информации. Вследствие более совершенных механизмов доступа БД, как правило, имеют более сложную организацию, чем обычные файлы, объединяя данные, ранее хранящиеся во многих отдельных файлах. Размер и сложность не являются определяющими характеристиками БД -- наличие СУБД для ПК и даже в среде ряда пакетов (например, табличных процессоров, интегрированных и др.) приводит к созданию большого числа относительно простых и небольших БД, достоинством которых (при наличии соответствующих СУБД) являются простота определения и доступа к данным. Под банком данных (БнД) понимается система лингвистических, программных, аппаратных и организационных средств, основанная на БД-технологии и предназначенная для централизованного накопления и коллективного использования данных в той или иной прикладной области. Тогда как система обработки информации (СОИ) реализует автоматизированный сбор, обработку и хранение информации, включая соответствующие лингвистические, программные, аппаратные, организационные средства и обслуживающий их персонал.

Под целостностью БД понимается актуальное состояние ее данных, отражающих состояние некоторой реальной прикладной области и подчиняющихся правилам непротиворечивости. Под языком БД понимается один или совокупность языков, обеспечивающих описание данных, манипулирование с данными. Конкретный язык БД всегда ассоциируется с конкретной СУБД. СУБД представляет собой средства обработки на языке базы данных, позволяющие обрабатывать обращения к БД, поступающие от прикладных программ и/или конечных пользователей, и поддерживать целостность БД. Таким образом, СУБД имеет свойства, характерные как для компиляторов, так и для ОС, однако по сравнению с первыми обеспечивается более высокий уровень абстрагирования, что оказывается очень полезным как для программистов, так и для конечных пользователей.

Обычно различают три класса СУБД, обеспечивающих работу иерархических, сетевых и реляционных моделей. Однако различия между этими классами постепенно стираются, причем, видимо, будут появляться другие классы, что вызывается прежде всего интенсивными работами в области баз знаний (БЗ) и объектно-ориентированной инфотехнологией, о которой будет идти речь ниже. Поэтому традиционной классификацией пользуются все реже, но мы пока будем придерживаться именно ее, как наиболее устоявшуюся. Каждая из указанных моделей обладает характеристиками, делающими ее наиболее удобной для конкретных приложений. Одно из основных различий этих моделей состоит в том, что для иерархических и сетевых СУБД их структура часто не может быть изменена после ввода данных, тогда как для реляционных СУБД структура может изменяться в любое время. С другой стороны, для больших БД, структура которых остается длительное время неизменной, и постоянно работающих с ними приложений с интенсивными потоками запросов на БД-обслуживание именно иерархические и сетевые СУБД могут оказаться наиболее эффективными решениями, ибо они могут обеспечивать более быстрый доступ к информации БД, чем реляционные СУБД.

данные база изображение ole

Глава 2. Реляционные структуры

Реляционный подход стал широко известен благодаря первым работам Е. Кодда, которые появились около 1970 г. В течение долгого времени реляционный подход рассматривался как удобный формальный аппарат анализа баз данных, не имеющий практических перспектив, так как его реализация требовала слишком больших машинных ресурсов. Только с появлением персональных ЭВМ реляционные и близкие к ним системы неожиданно стали распространяться, практически не оставив места другим моделям. Один из самых естественных способов представления данных для пользователей - это двумерная таблица. Она привычна для пользователя, понятна и обозрима, ее легко запомнить. Поскольку любая сетевая структура может быть разложена в совокупность древовидных структур, то и любое представление данных может быть сведено к двумерным плоским файлам. Связи между данными могут быть представлены в форме двумерных таблиц.

Таблица обладает следующими свойствами:

Каждый элемент таблицы представляет собой один элемент данных. Повторяющиеся группы отсутствуют.

Все столбцы в таблице однородные. Это означает, что элементы столбца имеют одинаковую природу.

Столбцам присвоены уникальные имена.

В таблице нет двух одинаковых строк.

Порядок расположения строк и столбцов в таблице безразличен. Таблица такого рода называется отношением. База данных, построенная с помощью отношений, называется реляционной базой данных.

Чем же принципиально отличаются реляционные модели от сетевых и иерархических? Вкратце на это можно ответить следующим образом: иерархические и сетевые модели данных - имеют связь по структуре, а реляционные - имеют связь по значению. Проектирование баз данных традиционно считалось очень трудной задачей. Реляционная технология значительно упрощает эту задачу в трех различных направлениях:

Разделением логического и физического уровней системы она упрощает процесс отображения "уровня реального мира", в структуру, которую система может прямо поддерживать. Поскольку реляционная структура сама по себе концептуально проста, она позволяет реализовывать небольшие и/или простые (и поэтому легкие для создания) базы данных, такие как персональные, сама возможность реализации которых никогда даже бы не рассматривалась в старых более сложных системах.

Теория и дисциплина нормализации может помочь, показывая, что случается, если отношения не структурированы естественным образом.

Реляционная модель данных особенно удобна для использования в базах данных распределенной архитектуры - она позволяет получать доступ к любым информационным элементам, хранящимся в узлах сети ЭВМ. Необходимо обратить особое внимание на высокоуровневый аспект реляционного подхода, который состоит в множественной обработке записей. Благодаря этому значительно возрастает потенциал реляционного подхода, который не может быть достигнут при обработке по одной записи, и прежде всего это касается оптимизации. У системы управления базами данных появляется возможность влиять на эффективность реализации. В настоящее время на рынке программно-математического обеспечения для ПЭВМ представлено более сотни различных СУБД. Они сильно различаются по стоимости, по эффективности работы, по функциональной мощности, по сложности изучения и использования.

Наиболее широкое распространение получили СУБД, использующие реляционную модель данных, теоретической основой которой является логика предикатов первого порядка и теория отношений. Одной из важнейших характеристик как с точки зрения разработчика информационно-управляющих систем, так и их пользователей является быстродействие СУБД, в силу чего практически все фирмы мира-производители СУБД работают над проблемой увеличения реактивности. Большинство известных коммерческих СУБД страдают существенным недостатком: при работе с большими и сверхбольшими базами данных резко снижается время реакции системы при выполнении процедур поиска информации. Кроме того, появляющиеся в периодической печати результаты тестирования коммерческих СУБД не всегда позволяют сделать вывод об эффективности того или иного программного продукта, поскольку почти всегда оцениваемым по времени результатом поиска является первая найденная запись, а время ответа на сложные многоключевые запросы не оценивается, в то время как время поиска всех записей, удовлетворяющих некоторому критерию, линейно зависит от числа записей в базе, от числа записей-целей, от размеров записи, и, следовательно, для больших баз измеряется значительным интервалом времени.

Таким образом, проведенный анализ систем управления базами данных, ориентированных на различные модели данных, позволяет сделать вывод: в распределенной интегрированной информационной системе возможно использование СУБД реляционного типа.

2.1 Реляционные даталогические модели СУБД

СУБД реляционного типа являются наиболее распространенным на всех классах ЭВМ, а на ПК занимают доминирующее положение. Данная модель позволяет определять: (1) операции по запоминанию и поиску данных; (2) ограничения, связанные с обеспечением целостности данных. Для увеличения эффективности работы во многих СУБД реляционного типа приняты ограничения, соответствующие строгой реляционной модели.

Многие реляционные СУБД представляют файлы БД для пользователя в табличном формате -- с записями в качестве строк и их полями в качестве столбцов.

В табличном виде информация воспринимается значительно легче. Однако в БД на физическом уровне данные хранятся, как правило, в файлах, содержащих последовательности записей. Основным преимуществом реляционных СУБД является возможность связывания на основе определенных соотношений файлов БД. Со структурной точки зрения реляционные модели являются более простыми и однородными, чем иерархические и сетевые.

В реляционной модели каждому объекту предметной области соответствует одно или более отношений. При необходимости определить связь между объектами явно, она выражается в виде отношения, в котором в качестве атрибутов присутствуют идентификаторы взаимосвязанных объектов.

В реляционной модели объекты предметной области и связи между ними представляются одинаковыми информационными конструкциями, существенно упрощая саму модель.

СУБД считается реляционной при выполнении следующих двух условий, предложенных еще Э. Коддом: (1) поддерживает реляционную структуру данных и (2) реализует по крайней мере операции селекции, проекции и соединения отношений. В последующем был создан целый ряд реляционных СУБД, в той или иной мере отвечающих данному определению.

Многие СУБД представляют собой существенные расширения реляционной модели, другие являются смешанными, поддерживая несколько даталогических моделей.

Суть реляционной СУБД можно пояснить на следующем простом примере (рис. 4).

Рис. 4 Простой пример, иллюстрирующий принцип реляционной модели

В некоторой реляционной БД (РБД) имеются два файла авторов и публикаций, каждый из которых содержит определенное число записей/ состоящих из фиксированного числа полей (соответственно 4 и 5), представляющих данные по соответствующим элементам предметной области (рис. 4). Можно сказать, что определены два отношения (фaйла), имеющие общий элемент -- значения поля №п/п. Операции реляцианной алгебры могут объединять два типа записей по этому общему элементу. Например, в результате соединения запись Бухтяк может представится в следующем виде:

Бухтяк<Томск><637-2050><40><Основы...><статья><2.95><2.5>....

т.е. к сведениям об авторе добавляются сведения обо всех его публикациях, имеющихся в РБД. Связь между записями допускается по нескольким полям, позволяя образовывать достаточно сложные операции. Поля данных, связывающие вместе две записи, могут быть уникальными для данной пары, но могут дублироваться и во многих других записях. Они могут повторяться неоднократно, связывая между собой записи. Аналогичным образом можно проиллюстрировать выполнение в реляционной модели операций проекции и селекции.

Реляционная СУБД должна четко отслеживать взаимосвязи записей в БД во избежание потери или искажения информации. С этой целью СУБД постоянно пересчитывает число связей для каждой записи БД в прямом и обратном направлениях, что требует существенных временных затрат для больших БД. Простота и стройность реляционной алгебры делают ее весьма привлекательной для организации реляционных БД, что мы и видим, прежде всего, для класса ПК. Однако в действительности реальные данные предметной области не укладываются в указанную модель (например, отношения могут содержать повторяющиеся записи и т.д.). Поэтому наряду с сугубо реляционными существуют и другие даталогические модели СУБД и их различные модификации и сочетания, обеспечивая широкий круг решаемых на их основе информационных, коммерческих, управленческих, финансовых, вычислительных и других типов задач. Из наиболее известных примеров реляционных СУБД можно отметить такие, как: dBase, DB/2, ORACLE, Paradox и ряд других.

Массовое развитие класса ПК оказало весьма существенное влияние на развитие инфотехнологии и БД-технологии в частности, привнося элементы последней в массовую инфотехнологию. Прежде всего, этому способствовало развитие мощной индустрии по созданию разнообразных СУБД для ПК. Если создание СУБД для ЭВМ общего назначения и (в значительной мере) мини-ЭВМ занимало длительный промежуток времени и число таких коммерческих СУБД было невелико -- практически весь их перечень был на слуху у специалистов по компьютерной инфотехнологии, то с появлением класса ПК наряду с мощным развитием для них ПС различного назначения начали быстро появляться СУБД. При этом БД-технология начала активно проникать и в ПС другого назначения (электронные таблицы, интегрированные и статистические пакеты и т.д.). К БД-технологии были приобщены широкие круги пользователей ПК. Во многих разработках для ПК начали применяться собственные СУБД различных организации и назначения. На наш взгляд, ряд причин способствовал такому массовому использованию БД-технологии:

-- массовое использование ПК в приложениях, предопределяющих работу с БД;

-- резкое уменьшение цикла разработки ПС из-за персонального характера работы;

-- наличие достаточно развитых системных и инструментальных средств;

наличие внешней памяти большой емкости на "винчестерах".

Эти и другие причины обеспечили как широкий спрос на СУБД для ПК, так и хорошие предпосылки для его быстрого удовлетворения. Наряду с мощными фирмами, специализирующимися на разработке коммерческих СУБД к разработкам и/или адаптации уже готовых СУБД для ПК приступили и крупные фирмы, ранее ориентированные в этой области на приложения к ЭВМ других классов (Oracle, IBM, Relational Technology и др.). Все это способствовало интенсивному проникновению БД-технологии в массовую инфообработку. С другой стороны, широкое использование ПК в весьма обширном спектре прикладных областей способствовало выдвижению к СУБД целого ряда актуальных требований и, в первую очередь, по повышению уровня интерфейсов с пользователем и другими приложениями.

Разработанное в настоящее время большое число различного назначения СУБД позволяет создавать и эксплуатировать системы БД на всех классах и типах ЭВМ, поддерживая различные даталогические модели и обеспечивая нужды широкого круга приложений

Средства современных СУБД настолько разнообразны, что способны удовлетворить потребности самого широкого круга пользователей -- от профессионала в области разработки систем БД различных типа и назначения до пользователя, не обладающего достаточным уровнем компьютерной грамотности. В первую очередь, это относится к СУБД, созданным для класса ПК. Эти СУБД характеризуются не только своим количеством, но и функциональным разнообразием: от простых файловых систем до функционально полных СУБД, в основном реляционного типа. Многие из коммерческих СУБД поддерживают многопользовательскую работу и работу в сетях ЭВМ, как локальных, так и глобальных. К средствам, непосредственно относящимся к СУБД, можно отнести и многочисленные средства их окружения: генераторы и конверторы данных и программ, компиляторы языков программирования БД-приложений, генераторы создания различного назначения и уровня интерфейсов с БД в рамках традиционных ЯВУ и т.д.

Такое многообразие инструментальных и прикладных средств по СУБД позволяет выбирать наиболее адекватные нуждам пользователя, обеспечивая эффективное использование вычислительных ресурсов и существенное сокращение сроков разработки конкретных БД-технологий. В подавляющем большинстве СУБД для ПК ориентированы на интерактивный режим работы с пользователем, широко используя удобные и дружелюбные системы интерфейсов на основе простых и понятных меню. В СУБД, поддерживающих языки программирования БД-приложений, средства такого интерфейса избавляют пользователя от необходимости знания синтаксиса языка для обеспечения требуемых функций. Ряд популярных СУБД предусматривают несколько уровней интерфейса, обеспечивающих работу с ними различной квалификации пользователей (dBase IV, Paradox, др.). Большое внимание уделено эффективной системе Help-информации по СУБД, включающей электронные краткие обучающие курсы с демонстрацией наиболее часто используемых приемов работы с конкретным пакетом.

Интенсивное расширение компьютерной инфотехнологии ставит перед дальнейшим развитием СУБД целый ряд новых требований, во многом связанных с вопросами стандартизации. Это относится не только к СУБД, но и к ПС других типов. В отношении же СУБД это прежде всего относится к стандартизации эталонной модели управления данными, предусматривающей четкую классификацию основных вопросов стандартизации СУБД в зависимости от функциональных особенностей и уровня описания данных на разных стадиях проектирования. Можно предполагать, что последующее развитие СУБД будет ориентироваться на рекомендации международных стандартов относительно языков БД и средств доступа к удаленным БД, а также интерфейсов с системами программирования. Новые интересные аспекты БД-технологии появляются на основе объектно-ориентированной технологии программирования и обработки информации.

Глава 3. Достоинства и недостатки тестовой системы или методическое обоснование автоматизации процесса обучения

Одной из форм привлечения преподавателей к использованию компьютера являются тестирующие программы, которые позволяют упростить проверку знаний учащихся и в то же время в увлекательной форме преподносят ученикам знания по той или иной дисциплине.

Возможны три формы организации тестов, которые условно можно назвать "выбери ответ из предлагаемых вариантов", "напиши правильный ответ", "найди связь между объектами".

Организация теста по принципу "выбери ответ из предлагаемых вариантов" обеспечивает относительно простой диалог с тестируемым и, как следствие, быстроту прохождения теста, так как не требует от учащегося особых навыков работы на компьютере. Для выбора ответа достаточно нажать на клавиатуре соответствующую клавишу или щёлкнуть мышью на окне, выбрав его среди предложенных. Такая простота выбора ответа не отвлекает учащегося от предметной сути поставленного перед ним вопроса. Преимущество такой организации тестирующей программы заключается ещё и в простом критерии правильности ответа, данного учащимся. Однако такая организация теста имеет и недостаток наличие "скрытой" подсказки на вопрос - выбирать ответ гораздо легче, чем писать его полностью самостоятельно.

Организация теста по принципу "напиши правильный ответ", предполагает хорошую начальную подготовку учащегося как пользователя персонального компьютера. Решение технических проблем может отвлечь учащегося от предметной сути работы с программой. Кроме того, предполагается абсолютная грамотность при выдаче ответа. Таким образом, скорость прохождения теста во многом зависит от развития навыков работы за компьютером. Помимо этого, ответ на каждый вопрос теста может иметь различную степень подробности. Для многих предметов предусмотренных программой выбор критерия оценки правильности ответа при такой организации теста очень затруднителен, так как требуется решать такие вопросы, как учитывать степень развёрнутости ответа, грамотность и т.п.

Из вышеизложенного следует, что для тестирующей программы наиболее подходит организация по принципу "выбери правильный ответ из предлагаемых".

Программа должна:

Объяснять тестируемому правила работы;

Тестировать учащегося и выставлять ему оценку по окончании тестирования;

Допускать завершение тестирования при любом количестве пройденных вопросов с выставлением оценки по фактическому количеству ответов.

Необходимые для тестирования данные должны быть защищены. Иметь возможность ограничить время проведения теста.

Требования, описанные выше, реализованы в системе TEST. Система TEST позволяет автоматизировать проведение контрольных срезов, работ, зачётов по любым дисциплинам. Система состоит из трёх связанных между собой частей. Первая часть это программа- редактор вопросов, позволяющая преподавателю создавать индивидуальную базу данных вопросов по своим дисциплинам. Вторая часть представляет собой тестирующую программу, предназначенную для студентов. Третья часть предназначена для преподавателя, представляет собой статистику прохождения теста, с помощью этой программы преподаватель может проанализировать результаты прохождения теста и сделать соответствующие выводы, а также настроить основные параметры теста.

Преподаватель может полностью отказаться от проведения письменных контрольных работ: оценки, полученные студентами на письменных контрольных работах, выше оценок, выставляемых системой. Преподаватель может вносить любые изменения, которые будут храниться в базе данных, также он может контролировать проведение теста: просматривать данные студентов, даты проведения, оценки. Результаты теста преподаватель анализирует и подводит итог.

В процессе выполнения контрольной работы универсальность работы на компьютере позволила студентам не ждать остальных и реализовывать свои возможности в большей степени. В работах такого характера студенты самостоятельно занимаются исследовательской деятельностью, что значительно укрепляет полученные знания. Начиная своё маленькое компьютерное исследование с простейших экспериментов, студент постепенно обучается работе с моделями и в дальнейшем способен перейти к более сложным этапам - компьютерному контролю и анализу реального эксперимента. Исключает возможность коллективных ответов на вопросы. Это удобное добавление к традиционным методам контроля, повышается эффективность усвоения предмета студентом.

3.1 Межпредметные связи и компьютерное обучение

Одной из наиболее важных общеобразовательных целей информатики является наведение и усиление межпредметных связей, способствование восприятию целостной, системной картины мира, информационных процессов в обществе, природе и познании.

Электроника и вычислительная техника (ВТ) становятся компонентами содержания обучения различным предметам, средствами оптимизации и повышения эффективности научного процесса. Для разумного и плодотворного использования ВТ необходима общеобразовательная и компьютерная грамотность. Отсюда выявляется межпредметная связь с основами информатики и ВТ, с математикой, русским языком, литературой и английским языком. ВТ для учителя выступает и как предмет, и как средство обучения, и как инструмент психолого-педагогических исследований (тестирования). Умение использовать ВТ становится одним из профессионально необходимых качеств учителя, и если рассматривать процесс компьютеризации обучения как одну из наиболее современных тенденций методики преподавания предметов, то владение принципами и методикой компьютерного обучения должно стать современным требованием квалификационной характеристики преподавателя. ВТ находит широкое применение в преподавании не только как средство, ускоряющее вычисления, но и как средство, моделирующее математическими методами физические процессы и явления, как современное средство наглядности в сочетании её абстрактно-логической стороны с предметно-образной, как средство математической обработки результатов демонстрационного эксперимента и лабораторных работ, контроля и самоконтроля знаний студентов. Компьютерное обучение должно рассматриваться вместе с другими методами и средствами, как компонент электронного обучения в целом. Вся совокупность компонентов компьютерной грамотности учителя позволяет ему не только использовать компьютерную технику на практике по предмету, но и формировать и совершенствовать образовательные основы программирования и знаний ВТ студентов в системе межпредметных связей.

Программы для обработки результатов, которые используют только вычислительные возможности ЭВМ и носят вспомогательный характер, не преследуя педагогических целей. Они позволяют использовать статистический анализ данных измерений. Внедрение ВТ в учебный процесс должно носить системно-функциональный характер, который предполагает установление фундаментальный идей, связывающих в единую систему структурные элементы каждой науки, и их преобразование в курсах предметов с обязательным учётом психолого-педагогических возможностей учащихся на данном этапе обучения.

Разработка тестирующей программы

В моей работе были применены вложенные рекурсивные иерархические данные для отображения предметов, тем и вопросов хранящихся в базе данных. Это означает, что базовые и подчинённые данные хранятся в одной таблице "Data". С помощью компонента TTreeView удобно организовано представление в виде иерархического дерева, что соответствует логике решаемой задачи. Таблица реляционного типа отображает наши данные в виде иерархии. В таблице первое поле ключевое, в нём название тем-родителей: "Механика", "Кинематика", "Кинематика материальной точки", "Физика", "Зачет по механике". Второе поле является подчиненным для первого: раздел "Кинематика материальной точки" содержит Вопрос 1-4.

Таблица

На основе таблицы строится иерархия такого типа.

Также база данных содержит следующие таблицы:

Таблица "Факультет" содержит поле название факультета.

Таблица "Группа" содержит поле номер группы.

Таблица "Статистика" содержит данные о прохождении теста.

Таблица "Данные студента" - при регистрации данные заносятся в эту таблицу.

Таким образом, база данных состоит из пяти таблиц.

При решении задачи возникли следующие проблемы:

1. Эффективное хранение информации в базе данных.

Особенность базы в том, что она состоит из полей типа binary, содержащие графические изображения, поэтому при небольшом объёме хранимой информации размер базы становится слишком большим. Хранение информации в стандартном формате bmp оказывается крайне неэффективным. Исследовав большинство распространённых графических форматов jpc, gif, tiff, я пришла к выводу, что наиболее оптимальным с точки зрения сохранения количества сжатия является формат gif. В этом формате и решено было сохранять изображения в базе данных.

Стандартные компоненты Delphi не позволяют хранить графическую информацию в базе данных в формате gif, в связи с этим были использованы продукты компании SkyLine. В своей работе я использовала библиотеку компонентов Image Lib 30 в составе которой есть компоненты, позволяющие хранить информацию в базе данных самых различных форматов.

2. Модификация стандартного компонента Delphi OleContainer.

Так как реализация этого компонента не позволяла сохранять изображения, полученные от программы сервера, был реализован собственный OleContainer расширением стандартного компонента. Свойство Bitmap:TBitmap, которое при перерисовке компонента, копирует на свою канву, канву стандартного компонента OleContainer. Таким образом, с помощью свойства Bitmap, в программе можно использовать изображение OLE-контейнера, который затем и помещается в базу в формате gif.

Заключение

Итогом написания дипломной работы явилось создание программного продукта "Системы автоматизированного контроля знаний студентов".

Были решены следующие поставленные передо мной следующие задачи:

дан обзор современному состоянию теории баз данных, основным моделям СУБД, применяемым в ПК;

изучены принципы функционирования и основные возможности технологии OLE;

разработан способ отображения реляционных структур данных в иерархическом виде;

дополнен стандартный компонент Delphi OLEContainer возможностью сохранения битового изображения на его поверхности.

Программа контроля знаний TEST, которая рассматривалась в 5 главе, работает под управлением операционной системы Windows 95.

Справочная система позволит легко и быстро научится работать с системой TEST.

Это удобное добавление к традиционным методам контроля, повышающее эффективность усвоения предмета студентом.

Система состоит из трёх связанных между собой частей.

Первая часть это программа- редактор вопросов, позволяющая преподавателю создавать индивидуальную базу данных вопросов по своим дисциплинам.

Вторая часть представляет собой тестирующую программу, предназначенную для студентов.

Третья часть предназначена для преподавателя, представляет собой статистику прохождения теста, настройку параметров, с помощью этой программы преподаватель может проанализировать результаты прохождения теста и сделать соответствующие выводы.

Таким образом, эта система может использоваться преподавателями, вне зависимости от дисциплины и одинаково подходит как для естественнонаучных, так и для гуманитарных предметов.

Размещено на Allbest.ru