Действия над комплексными числами

РЕФЕРАТ

В данной дипломной работе представлен материал по разработке программного продукта по дисциплине «Элементы высшей математики» на тему «Действия над комплексными числами». Программный продукт автоматизирует систему изучения темы, позволяя сократить время изучения материала, а также проверить полученные знания. Описаны основы проектирования, произведён анализ качества разработанной системы.

 

ABSTRACT

This research paper presents data on the development of software for the discipline of "Elements of Mathematics" on "Operations on complex numbers." The software product automates system of studying the topic, allowing to reduce the study of the topic, as well as to check their knowledge. Describes the basics of design, the analysis of the quality of the developed system.

 

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

База данных

Информационная система

Спиральная модель

ЭСУН

DFD

Embarcadero RAD Studio XE 3

Indigo 2.0

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 6

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 11
1. Электронные средства учебного назначения 11
2. Использование ЭСУН в организации учебного процесса 15
3. Принципы организации и общие требования к структуре ЭСУН 16
4. Содержание образования по теме «Комплексные числа» дисциплины «Элементы высшей математики» 20
5. Требования к разрабатываемому программному продукту 20

Выводы 23

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 24
1. Выбор модели жизненного цикла ПП 24
2. Описание общей структуры ЭСУН «Комплексные числа» 26
3. Разработка логической модели ПП 27

Выводы 31

3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА 32
1. Выбор аппаратной и программной платформ 32
2. Средства разработки модулей проекта 33
3. Программная реализация модулей проекта 35
4. Реализация пользовательского интерфейса ЭСУН «Комплексные числа»   38

Выводы 42

4. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 43
1. Общие принципы тестирования программ 43
2. Результаты тестирования ЭСУН «Комплексные числа» 45
3. Выводы и предложения по улучшению качества программного продукта  47

Выводы 49

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51

ГЛОССАРИЙ 54

СПИСОК АББРЕВИАТУР 56

ПРИЛОЖЕНИЯ 57

П.1. Техническое задание на разработку электронного средства учебного назначения по теме «Комплексные числа» дисциплины «Элементы высшей математики» 57

П.2. Руководство пользователя 64

П.3. Документированный листинг 66

П.4. Материалы внедрения результатов дипломного проекта 92

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Глобальная информатизация общества является одной из доминирующих тенденций развития человечества в XXI веке. Информационные технологии стремительно вошли в нашу жизнь, улучшилось качество информации, ее хранение и передача, поэтому все больше предприятий и организаций стало компьютеризировать свою деятельность, что способствует сокращению количества времени, потраченному на выполнение той или иной операции, а соответственно и сокращению затрат.

История всей мировой цивилизации показывает, что наиболее приоритетной ценностью сегодня становится система образования как один из важнейших процессов жизнедеятельности человечества, формирующих общественное сознание. Формирование навыков использования различных источников информации, эффективного её поиска и анализа есть важная задача образовательной системы.

Постоянное увеличение объема информации и ограниченность учебного времени обуславливают необходимость информатизации обучения, разработки и внедрения нетрадиционных технологий, базирующихся на использовании вычислительной техники с применением активных методов обучения во всем их разнообразии и комплексности.

В последние годы происходит постепенное и не всегда заметное разрушение традиционной образовательной среды: книга как источник информации и средство коммуникации удаляется от студента. Учебная литература высокого научного и методического уровня часто оказывается невостребованной. В том, что молодое поколение мало читает, часто обвиняют компьютер. Действительно, исследования психологов показали, что любые формы общения человека с компьютером накладывают определенный отпечаток на его личность. Компьютер формирует привычку к специфическим способам представления информации, повышенные требования к ее структуризации, лаконичности, модульности, наглядности и т.п.

Превращение компьютера из разрушителя образовательной среды в источник ее сохранения и развития – одна из важнейших задач, одним из решений которой является разработка и внедрение в образовательный процесс учебного заведения электронных средств учебного назначения. В связи с этим в образовательный процесс колледжа педагогического образования, информатики и права активно внедряются электронные средства учебного назначения.

Так как в КПОИиП активно развита учебно-исследовательская деятельность студентов, то для более эффективного освоения студентами учебного материала по дисциплине «Элементы высшей математики» необходимо внедрять электронные средства учебного назначения, включающие в себя теоретический и практический материал, а также систему контроля и самоконтроля знаний студентов по данной дисциплине.

Цель исследования – разработка электронного средства учебного назначения к дисциплине «Элементы высшей математики» по теме «Комплексные числа»», способствующего освоению студентами учебного материала, выработке навыков выполнения операций над комплексными числами и позволяющего осуществить контроль и самоконтроль приобретенных знаний и умений.

Объект исследования – организация процесса обучения теме «Комплексные числа» дисциплины «Элементы высшей математики» в колледже педагогического образования, информатики и права.

Предмет исследования – электронное средство учебного назначения по дисциплине «Элементы высшей математики» на тему «Комплексные числа» как форма повышения эффективности процесса обучения.

Гипотеза исследования. Разработанное электронное средство учебного назначения позволит более эффективно организовать процесс освоения студентами материала по теме «Действия над комплексными числами» курса высшей математики.

В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования сформулированы задачи исследования:

1. Изучить технологию организации образовательного процесса с использованием электронных средств учебного назначения и построить схему организации данного процесса.
2. Изучить содержание образования по теме «Действия над комплексными числами» курса высшей математики, требования образовательного стандарта к приобретаемым знаниям, умениям и навыкам.
3. Разработать систему требований к электронному средству учебного назначения по теме «Комплексные числа» курса высшей математики.
4. Разработать общую структуру проекта, его модулей, продумать организацию интерфейса пользователя.
5. Осуществить выбор программных средств, подходящих для реализации проекта.
6. Построить алгоритмы работы основных модулей ЭСУН и выполнить их программную реализацию.
7. Провести тестирование, отладку электронного средства учебного назначения по теме «Комплексные числа» курса высшей математики и его внедрение в образовательный процесс колледжа педагогического образования, информатики и права.

Методы исследования – теоретические (анализ предметной области, сбор информации по проблеме исследования); эмпирические (моделирование процесса представления материала в виде электронного средства учебного назначения, построение пользовательского интерфейса, выбор средств разработки программы, анализ качества разработанного программного продукта); статистические (анализ используемых аппаратных и программных платформ).

Новизна исследования. Электронное средство учебного назначения по теме «Комплексные числа» дисциплины «Элементы высшей математики» разрабатывается с учетом специфики изучения дисциплины и функционирующей информационной системы КПОИиП. До разработки программного продукта в процессе преподавания данной дисциплины не использовалось электронных учебных изданий.

Практическая значимость исследования. Использование электронного средства учебного назначения по теме «Комплексные числа» в процессе преподавания курса высшей математики в КПОИиП позволит рационализировать труд преподавателя и более эффективно организовать процесс освоения студентами материала данной дисциплины.

Структура и объем работы

Дипломная работа выполнена на 94 страницах машинописного текста, содержит 9 рисунков и одну таблицу. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений. Библиографический список содержит 30 наименований работ и электронных источников.

В первом разделе содержится описание предметной области, рассмотрено понятие ЭСУН, требования к системе электронного учебника, виды электронных средств учебного назначения и их использование в учебном процессе,  психолого-эргономические требования к ЭСУН, структурная организация электронного учебника и режимы работы программного продукта, а также сформулированы основные требования к разрабатываемому программному продукту.

Второй раздел посвящен проектированию программного продукта. В этом разделе  осуществляется выбор модели ЖЦПП и  его обоснование, описывается архитектура разрабатываемого ПП.

В третьем разделе производится выбор среды разработки, содержится описание процесса реализации программного продукта.

В четвертом разделе приведено  описание методов тестирования ПП, а также результаты тестирования разработанного ПП.

В заключении подведены итоги работы, отмечены преимущества предлагаемого  варианта решения, перспективы дальнейшего  исследования в этой области.

В приложениях приведены: техническое  задание на разработку, инструкция пользователя, документированный листинг программных модулей, материалы внедрения результатов дипломного проекта.

 

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

 

При разработке программного продукта для обеспечения его максимальной эффективности очень важно учитывать все особенности информационной среды, в которой будет происходить его эксплуатация. Именно поэтому на стадии анализа необходимо уделить большое внимание исследованию предметной области функционирования продукта. Исследование предметной области является первым этапом построения информационной системы. Здесь осуществляется сбор информации об этой области, установление источников информации, выделение функциональных областей и процессов, происходящих в этих областях.

Исследование предметной области проводилось в несколько этапов:

• изучение основных характеристик электронных средств учебного назначения;
• изучение содержания образования и особенностей организации учебного процесса по дисциплине «Элементы высшей математики» в КПОИиП;
• разработка системы требований к разрабатываемому ПП.
1. Электронные средства учебного назначения

Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности. Неотъемлемой и важной частью этих процессов является компьютеризация образования. В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается вовлечением в образовательный процесс информационных технологий.

Существует несколько оснований для этого:

• социальное – признание роли, которую играют технологии в обществе сегодня, необходимость для образования своевременно и достаточно точно, полно отражать интересы общества;
• педагогическое – информационные технологии сопровождают процесс обучения, предоставление более современных и качественных материалов, повышение эффективности общения между преподавателем и студентом при индивидуальном подходе;
• профессиональное – подготовка студентов к таким типам профессиональной деятельности, которые требуют умений использования инновационных технологий.

Одним из вариантов внедрения информационных технологий в образование является применение электронных образовательных ресурсов.

Современные студенты – в основном сетевое поколение, для которых электронный способ получения информации (в данном случае именно учебной) является неотъемлемой составляющей их жизни. В целом высокие технологии в образовании приветствуются студентами, полученные знания, умения, навыки пригодятся в самосовершенствовании и карьерном росте. Информационные коммуникационные технологии стали их рабочим инструментом.