7 Описание системы генерации заданий

7.1 Use case diagram (диаграммы прецедентов)

Пользователями системы являются студенты и преподаватели. На диаграмме прецедентов определим множество выполняемых системой функций (рис. 7.1, 7.2).

Рисунок 7.1 – Диаграмма прецедентов (студент)

Студент может в полной мере использовать тренажер. Изучив раздел «Линейное программирование», студент самостоятельно может формировать себе задание на контрольную работу. В процессе выполнения контрольной работы студент может выйти из программы с сохранением промежуточных результатов и позже продолжить работу над ней. Система «Экзамен» не позволяет студенту продолжать завершенный экзамен. Результат экзамена студент может узнать сразу по завершению работы с системой.

Рисунок 7.2 – Диаграмма прецедентов (преподаватель)

К возможностям преподавателя добавлена функция проверки сохраненного студентом решения контрольной работы, настройка параметров генерации заданий для экзамена и возможность просмотра сохраненных результатов проведенных экзаменов.

7.2 Функциональная модель системы

Проведя анализ выполняемых системой функций, представим функциональную модель системы с помощью методологии IDEF0 и IDEF3. Соответствующие декомпозиции модели представлены на рисунках 7.3-7.9:

Рисунок 7.3 – Модель системы в виде черного ящика

Рисунок 7.4– Декомпозиция системы генерации заданий и контроля знаний

по дисциплине АИУС

Рисунок 7.5– Декомпозиция «Генерирование задания»

Рисунок 7.6– Декомпозиция «Работа с тренажером»

Рисунок 7.7– Декомпозиция «Решение Симплекс-методом»

Рисунок 7.8– Декомпозиция «Выполнение контрольной работы»

Рисунок 7.9 - Декомпозиция «Выполнение экзамена»

7.3 Структура системы

Система использует шаблон генерации линейно-оптимизационной модели, изменяя параметры которой формирует множество различных индивидуальных вариантов. Тем самым система освобождает преподавателя от составления большого количества новых индивидуальных заданий для студента, а студенту дает возможность потренироваться в методах решения перед предстоящей контрольной работой, либо экзаменом. Система также позволяет проводить дистанционно контрольную работу, позволяет изменять количественно и качественно экзаменационные задания и максимально автоматизирует процесс проверки преподавателем решений полученных от студентов.

Графически систему можно представить в виде следующих функциональных блоков (рис. 7.10):

Рисунок 7.10 - Структура системы

Система представляет собой три Windows-приложения:

1) приложение для студентов – тренажер по алгоритму Симлекс-метода и генератор заданий на контрольную работу;

2) приложение для преподавателя – в нем реализован еще и блок «проверка решения».

3) приложение «Экзамен» - автоматизированная система для генерации заданий при проведении экзамена, проверки введенных решений и сохранения результатов.

Модуль системы «Тренажер» предназначен для закрепления на практике полученных теоретических знаний студентом и подготовки к контрольной работе либо экзамену по дисциплине АИУС. В указанном модуле студенту будет доступно выполнение, как отдельных частей («Симплекс-метод», «Анализ чувствительности», «Двойственная задача»), так и всей контрольной работы в целом. При этом студент имеет возможность прорешать множество различных примеров, получая в процессе подсказки о верности полученных предварительных результатов на каждом этапе.

Удобный и приветливый интерфейс модуль помощи «Help» в формате справки chm позволяет студенту обратиться к методическим указаниям по выполнению контрольной работы по дисциплине «АИУС» [27]. Методические указания представлены в приложении А.

Одной из основных задач системы является формирование индивидуального задания на контрольную работу каждому студенту без участия преподавателя. Модуль «Контрольная работа» позволяет студенту начать выполнение новой контрольной работы, при этом новое полученное задание сохраняется в отдельный файл. В файл дополнительно сохраняются данные, запрашиваемые от студента перед выдачей задания (ФИО, группа, e-mail). К файлу привязывается файл результатов решения, в который в процессе выполнения студентом контрольной работы сохраняются введенные им результат. Студент имеет возможность прервать программу, и спустя какой-либо промежуток времени, решив самостоятельно контрольную работу, вернуться к вводу результатов, выбрав в программе файл, в который было сохранено задание.

Преподаватель, получив по почте результаты решения от студента, имеет возможность проверить решение с помощью модуля «Проверка». Этот модуль доступен только в версии преподавателя. Он позволяет открыть сохраненные студентом файлы решения задачи. Модуль предоставляет полную информацию о результатах введенных студентом и результаты полученные системой. Несовпадения, обнаруженные в результате проверки контрольной работы системой, выдаются для информации преподавателю, с целью возможности отсеять ошибки, связанные с нарушениями формата ввода или опечатками.

Модуль «Экзамен» в отличие от модуля «Контрольная работа» выдает более мелкие задания по объему. «Экзамен» должен применяться в учебной аудитории. Он позволяет студенту начать выполнение экзамена, при этом обязательно указание данных студента для идентификации. Данные аналогичны используемым в модуле «Контрольная работа». Преподаватель имеет возможность выбрать либо определенные части задания от всей контрольной работы, либо выбрать режим случайной выборки заданий. Результаты выполнения экзамена будут доступны студенту только после завершения выполнения экзамена. Все введенные в процессе выполнения экзамена студентом значения будут сохранены в файл результатов, что позволяет преподавателю провести дополнительный анализ и выставить оценку за экзамен.

Разработанные модули «Тренажер», «Контрольная работа», «Проверка» и «Экзамен» работают на основе блока генерация задания по шаблону. Для генерации заданий создан специальный типизированный файл MyFile.rec. В файле сохранены более 240 тысяч элементов, представляющих собой одну из строк для заполнения шаблона задания размерностью в шесть значений переменных в одной строке. При этом значения переменных в одной строке может повториться только один раз. Каждый раз при формировании задания случайным образом выбираются несколько различных элементов, количество соответственно зависит от объема условий в задании. Ясно, что сочетание, например, 3-4 элементов из 240000 позволяет представить для решения огромное число вариантов заданий, т.е. каждый студент получит различное задание. Кроме генерации самого задания, система проверяет и наличие решения у представленного задания, не выходящее за пределы 7 итераций для «Тренажера» и «Контрольной работы», а для модуля «Экзамен» ограничивается 4 итерациями.