Khóa luận Xây dựng phần mềm hỗ trợ ôn thi Hóa học THPT

Trang 1 Lời Cảm Ơn W X Luận văn của chúng em sẽ rất khó hoàn thành nếu không có sự truyền đạt kiến thức quí báu và sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Huy . Chúng em xin chân thành cám ơn sự chỉ bảo của thầy. Chúng con xin gửi tất cả lòng biết ơn, sự kính trọng đến ông bà, cha mẹ, cùng toàn thể gia đình, những người đã nuôi dạy, đã cho chúng con niềm tin và nghị lực để vượt qua mọi khó khăn. Chúng em xin trân trọng cám ơn quý thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện cho chúng em thực hiện luận văn này. Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ, động viên và chỉ bảo nhiệt tình của các anh chị đi trước và tất cả bạn bè. Các anh chị, các bạn luôn có mặt trong những thời điểm khó khăn nhất, tiếp thêm động lực và ý chí, giúp chúng tôi hoàn thành luận văn. Mặc dù đã cố gắng nỗ lực hết sức mình, song chắc chắn luận văn không khỏi còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn. Tp.HCM, 7/2005 Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thơm – Vũ Văn Thông Trang 2 Lời Nói Đầu [ \ iện nay theo qui định hiện hành , học sinh phổ thông trung học sau khi hoàn tất chương trình lớp 10 , 11 ,12 phải trải qua kỳ thi tốt nghiệp phổ thông trung học . Khối lượng kiến thức mà học sinh cần ôn tập trong 3 năm học có thể nói là rất lớn . Hóa học thường là một trong những môn được chọn trong kỳ thi tốt nghiệp phổ thông trung học . Vì vậy , một nhu cầu bức thiết đặt ra là phải có một công cụ hỗ trợ việc dạy và học trong quá trình ôn thi tốt nghiệp của học sinh . Nó phải hệ thống hóa toàn bộ kiến thức một cách rỏ ràng , qui cũ , mạch lạc . Nó phải cho phép học sinh ôn bài một cách hiệu quả , dễ học , dễ hiểu , dễ nhớ và rút ngắn thời gian ôn luyện . Nó giúp học sinh ôn luyện một cách độc lập , nâng cao khả năng tự học và giảm đi sự phụ thuộc quá nhiều của học sinh vào giáo viên , cho phép giao tiếp giữa học sinh và giáo viên dựa trên việc tận dụng các tài nguyên có sẵn . Các phần mềm có mặt trên thị trường hiện nay đã phần nào đáp ứng được nhu cầu trên . Mỗi cái có những ưu khuyết điểm riêng của mình . Phần Mềm Hỗ Trợ Học Sinh Phổ Thông Trung Học Ôn Thi Tốt Nghiệp Môn Hóa Học của nhóm ra đời dựa trên việc phân tích chi tiết các vấn đề đã đặt ra như trên , kế thừa những ý tưởng tích cực và khắc phục những hạn chế của những phần mềm đã có với hy vọng có thể đáp ứng nhu cầu của học sinh một cách tốt nhất có thể có . H Trang 3 Mục Lục Mục Lục.............................................................................................. 3 1 ) Đặt vấn đề ................................................................................... 7 1.1 Hiện trạng ................................................................................... 7 1.2 Các sản phẩm phần mềm hỗ trợ trên thị trường hiện nay .......... 8 1.3 Đề nghị yêu cầu chức năng ...................................................... 10 1.3.1 Module dành cho học sinh........................................................ 10 1.3.1.1 Chức năng tự ôn luyện cho học sinh ................................... 11 1.3.1.2 Chức năng nhận xuất dữ liệu............................................... 14 1.3.1.3 Các công cụ hỗ trợ khác ...................................................... 14 1.3.2 Module dành cho giáo viên ...................................................... 14 1.3.2.1 Soạn đề thi trắc nghiệm ....................................................... 15 1.3.2.2 Chức năng soạn đề thi tự luận ............................................. 15 1.3.2.3 Chức năng nhận xuất dữ liệu............................................... 15 1.3.2.4 Chức năng hỗ trợ khác......................................................... 15 2 ) Phân tích.................................................................................... 16 2.1 Sơ đồ sử dụng ........................................................................... 16 2.1.1 Chi tiết các chức năng hỗ trợ .................................................... 17 2.1.1.1 Đối với học sinh................................................................... 17 2.1.1.2 Đối với giáo viên ................................................................. 18 2.1.1.3 Chức năng khác ................................................................... 18 2.2 Sơ đồ luồng dữ liệu................................................................... 19 2.2.1 Học sinh.................................................................................... 19 2.2.1.1 Nghiệp vụ “Ôn tập lý thuyết” .............................................. 19 2.2.1.2 Nghiệp vụ “Giải đề thi tự luận”........................................... 20 2.2.1.3 Nghiệp vụ “Giải đề thi Trắc nghiệm ”................................. 21 2.2.1.4 Nghiệp vụ “Giải đề bài tập theo dạng ”............................... 22 2.2.1.5 Nghiệp vụ “Tra cứu” ........................................................... 23 2.2.1.6 Nghiệp vụ ‘ Nhận xuất dữ liệu ‘ .......................................... 24 2.2.2 Đối với giáo viên ...................................................................... 25 2.2.2.1 Nghiệp vụ soạn bài lý thuyết ............................................... 25 2.2.2.2 Nghiệp vụ” soạn đề thi tự luận” .......................................... 26 2.2.2.3 Nghiệp vụ “soạn bài tập trắc nghiệm”................................. 27 2.2.2.4 Nghiệp vụ “Tra cứu” ........................................................... 28 2.2.2.5 Nghiệp vụ “Nhận xuất dữ liệu“ ........................................... 29 2.3 Các lớp đối tượng ..................................................................... 29 2.3.1 Danh sách các lớp đối tượng ở mức phân tích ......................... 29 2.3.2 Chi tiết các lớp đối tượng ở mức phân tích .............................. 30 3 ) Thiết kế...................................................................................... 34 3.1 Kiến trúc logic đa tầng ............................................................. 34 Trang 4 3.1.1 Đối với học sinh........................................................................ 34 3.1.1.1 Xử lý ôn tập theo lớp ........................................................... 35 3.1.1.2 Xử lý luyện giải đề thi ......................................................... 35 3.1.2 Đối với giáo viên ...................................................................... 37 3.1.3 Kiến trúc triển khai ................................................................... 38 3.2 Thiết kế dữ liệu......................................................................... 38 3.2.1 Sơ đồ logic dữ liệu.................................................................... 38 3.2.1.2 Ôn tập lý thuyết ................................................................... 43 3.2.1.3 Đề thi tự luận ....................................................................... 45 3.2.1.4 Đề thi trắc nghiệm ............................................................... 46 3.3 Thiết kế xử lý............................................................................ 48 3.3.1 Mục đích ................................................................................... 48 3.3.2 Kiến trúc tổng thể của các lớp đối tượng ................................. 49 3.3.2.1 Danh sách các lớp đối tượng ............................................... 49 3.3.2.2 Mô hình quan hệ giữa các đối tượng ................................... 51 3.3.2.3 Chi tiết tổ chức bên trong các lớp đối tượng ....................... 61 3.4 Thiết kế giao diện ..................................................................... 98 3.4.1 Thiết kế thực đơn...................................................................... 98 3.4.2 Sơ đồ các màn hình ................................................................ 101 3.4.2.1 Phân hệ học sinh ................................................................ 101 3.4.2.2 Phân hệ giáo viên............................................................... 101 3.4.3 Danh sách các thành phần trên sơ đồ ..................................... 102 3.4.4 Chi tiết từng màn hình ............................................................ 102 3.4.4.1 Màn hình chính.................................................................. 102 3.4.4.2 Màn hình ôn tập lý thuyết.................................................. 105 3.4.4.3 Màn hình luyện giải đề thi tự luận..................................... 108 3.4.4.4 Màn hình luyện giải đề thi trắc nghiệm............................. 111 3.4.4.5 Màn hình viết cấu hình electron ........................................ 114 3.4.4.6 Màn hình viết phương trình phản ứng............................... 115 3.4.4.7 Màn hình bảng hệ thống tuần hoàn ................................... 118 3.4.4.8 Màn hình bảng tính tan...................................................... 120 3.4.4.9 Màn hình giới thiệu ........................................................... 121 3.4.4.10 Màn hình xuất dữ liệu........................................................ 123 3.4.4.11 Màn hình soạn bài lý thuyết .............................................. 125 3.4.4.12 Màn hình soạn đề thi tự luận ............................................. 128 3.4.4.13 Màn hình soạn đề thi trắc nghiệm ..................................... 130 3.4.4.14 TH_MyRichEditControl.................................................... 132 4 ) Thực hiện và thử nghiệm ....................................................... 143 4.1 Thực hiện................................................................................ 143 4.1.1 ModuleChung ......................................................................... 143 4.1.2 ModuleHocSinh...................................................................... 144 4.1.3 ModuleGiaoVien .................................................................... 144 4.2 Thử nghiệm............................................................................. 144 Trang 5 5 ) Tổng kết................................................................................... 144 5.1 Các kết quả đạt được .............................................................. 144 5.2 Đánh giá ưu khuyết điểm ....................................................... 145 5.3 Hướng mở rộng tương lai ....................................................... 145 Trang 6 Danh sách các hình vẽ Hình 1 : Ôn tập theo lớp của ADCOM .......................................................................9 Hình 2 : Chức năng ôn tập theo dạng bài của ADCOM .............................................9 Hình 3 : Chức năng luyện giải đề thi ........................................................................10 Hình 4 : Ôn tập theo lớp............................................................................................12 Hình 5 : Giải đề thi trắc nghiệm................................................................................13 Hình 6 : Soạn đề thi trắc nghiệm...............................................................................15 Hình 7 : sơ đồ logic dữ liệu.......................................................................................38 Hình 8 : Màn hình chính .........................................................................................103 Hình 9 : Màn hình ôn tập lý thuyết .........................................................................105 Hình 10 : Màn hình giải đề thi tự luận ....................................................................108 Hình 11 : Màn hình giải đề thi trắc nghiệm ............................................................111 Hình 12 : Màn hình viết cấu hình electron..............................................................114 Hình 13 : Màn hình viết phương trình phản ứng ....................................................116 Hình 14 : Bảng hệ thống tuần hoàn.........................................................................118 Hình 15 : Bảng tính tan ...........................................................................................120 Hình 16 : Màn hình giới thiệu.................................................................................121 Hình 17 : Màn hình xuất dữ liệu .............................................................................123 Hình 18 : Màn hình soạn bài lý thuyết....................................................................125 Hình 19 : Màn hình soạn đề thi tự luận...................................................................128 Hình 20 : Màn hình soạn đề thi trắc nghiệm...........................................................130 Trang 7 1 ) Đặt vấn đề 1.1 Hiện trạng Hiện nay , Công nghệ Thông tin đã có những đóng góp to lớn trong cuộc sống , đặc biệt là các ứng dụng của phần mềm máy tính . Hầu hết tất cả các ngành nghề đều cần có sự hỗ trợ của các phần mềm ứng dụng nhằm hoàn thành công việc một cách nhanh chóng và hiệu quả , giúp nâng cao hiệu suất làm việc . Có thể nói công nghệ thông tin đã trở thành chất xúc tác không thể thiếu trong toàn bộ các hoạt động của đời sống , của nền kinh tế tri thức , của nền văn minh đương đại . Trong công tác giảng dạy và học tập cũng vậy , nếu có được các sản phẩm phần mềm hỗ trợ tốt sẽ đem lại những ích lợi vô cùng to lớn cho cả học sinh lẫn giáo viên . Nhiệm vụ của các phần mềm trong lĩnh vực giáo dục là phải hệ thống hóa toàn bộ kiến thức một cách rỏ ràng , qui củ , mạch lạc . Nó phải cho phép học sinh ôn bài một cách hiệu quả , dễ học , dễ hiểu , dễ nhớ và rút ngắn thời gian ôn luyện . Nó giúp học sinh ôn luyện một cách độc lập , nâng cao khả năng tự học và giảm đi sự phụ thuộc quá nhiều của học sinh vào giáo viên. Vậy hiện trạng của việc ôn luyện môn Hoá phục vụ cho kì thi tốt nghiệp phổ thông như thế nào cùng với sự hỗ trợ của các chương trình phần mềm đang có trên thị trường ? Trước hết trong việc học tập, học sinh làm các bài tập dưới sự hướng dẫn của thầy cô và các sách tham khảo có bán trên thị trường . Vấn đề phát sinh là học sinh không quản lý được lượng bài tập đã làm , không sắp xếp được các bài tập đó một cách hệ thống nhất . Do vậy, trong một số trường hợp học sinh không có đủ điều kiện làm đủ các dạng bài tập cần thiết và có thể tham khảo các đề thi tốt nghiệp của các năm trước. Ngoài ra, trong quá trình làm bài, học sinh phải tìm kiếm các kiến thức liên quan đến bài, điều này rất mất thời gian do lượng kiến thức môn Hoá ở cấp 3 rất lớn. Thêm vào đó, sự liên lạc giữa học sinh với giáo viên không được thường xuyên , phần nhiều là ở trên lớp. Do đó, khi gặp một bài toàn khó học sinh không biết lời Trang 8 giải hoặc có lời giải mà không biết đúng sai , họ gặp khó khăn để liên lạc với thầy cô nhờ giúp đỡ. Ngoài ra, học sinh rất cần đến một công cụ trợ giúp , ở đó như là phòng thi ảo (có bấm giờ làm bài , có đề thi…) để rèn luyện trước khi vào phòng thi chính thức. Điều này có tác dụng rất lớn giúp họ làm quen với thi cử một cách thường xuyên , do đó cải thiện tâm lý khi đi thi thật. Về phần giáo viên, trong khi soạn bài tập cho học sinh họ rất cần đến một công cụ hỗ trợ tính toán , đưa ra trước các phương trình phản ứng , tự phát sinh phương pháp và lời giải cho một vài dạng toán đặc thù … giúp giảm thời gian soạn bài cho học sinh . Ngoài ra, việc quản lý các bài tập, các dạng bài đã soạn cũng là một vấn đề khó khăn khi giáo viên cần tra cứu, tìm kiếm. Không chỉ soạn bài, họ còn giúp học sinh sửa bài. Do đó, họ cũng cần một công cụ hỗ trợ sửa bài , tìm ra lỗi sai của học sinh một cách nhanh nhất mà không mất thời gian dò thủ công. 1.2 Các sản phẩm phần mềm hỗ trợ trên thị trường hiện nay Để giúp đỡ phần nào công việc học tập và giảng dạy của giáo viên và học sinh, trên thị trường đã xuất hiện một số các phần mềm hỗ trợ rất hữu ích. Tuy nhiên, chúng chỉ dừng lại ở việc hỗ trợ giảng dạy cho học sinh và đưa ra một số các bài tập dưới dạng thi trắc nghiệm giúp học sinh nắm được lý thuyết mà chưa có các chức năng tra cứu kiến thức, hỗ trợ giải bài tập (ví dụ đưa ra các hướng dẫn giải ) hay cho học sinh làm trực tiếp trên máy vi tính nên chưa có chức năng chấm bài cho học sinh . Ngoài ra chúng còn thiếu hoặc thậm chí không có các hình ảnh , các thí nghiệm minh họa trực quan bằng các đoạn video clip ngắn làm sinh động bài học cho học sinh và gợi nhớ lại những gì mà học sinh đã học . Học sinh khi sử dụng các phần mềm này chỉ đơn thuần làm các bài mà phần mềm đưa ra chứ không được hỗ trợ chức năng soạn thảo bài mới. Và các phần mềm này mới chỉ bắt đầu hỗ trợ cho học sinh trong việc ôn luyện môn hoá chứ chưa phục vụ cho đối tượng là giáo viên trong qúa trình soạn bài tập, đề thi, sửa bài cho học sinh . Tuy nhiên các phần mềm cũng đã giúp học sinh tiếp cận và giải các đề thi tốt nghiệp phổ thông các năm trước Trang 9 nên học sinh có thể làm quen , nắm bắt được cách thức thi cử , các dạng bài tập thường ra và phân bổ thời gian làm bài sao cho tối ưu nhất để có thể làm kịp giờ . Đơn cử , phần mềm Hổ trợ ôn thi môn Hoá học của Công ty Tư vấn và Tin học 99 ADCOM . Các tính năng chính của phần mềm này như sau : 9 Cho phép ôn luyện theo lớp ( lớp 10, lớp 11 , lớp 12 ) : học sinh ôn lại kiến thức lý thuyết của chương trình cấp III . Hình 1 : Ôn tập theo lớp của ADCOM 9 Phân hoạch các dạng bài và làm bài theo các dạng đó , không hỗ trợ giải bài . Hình 2 : Chức năng ôn tập theo dạng bài của ADCOM Trang 10 9 Tất cả các bài làm đều là bài trắc nghiệm , có tính giờ và nhắc nhở trong quá trình làm bài . 9 Có thống kê kết quả làm bài dưới dạng biểu đồ và báo biểu 9 Cho phép luyện giải đề thi các năm trước và đề thi mẫu Hình 3 : Chức năng luyện giải đề thi 9 Có hỗ trợ lời giải trong quá trình làm bài 9 Cho phép thêm đề thi , bài tập 1.3 Đề nghị yêu cầu chức năng Trước các hiện trạng của quá trình học tập, rèn luyện của học sinh , soạn giáo án và sửa bài của giáo viên, nhóm đề nghị yêu cầu chức năng cho phần mềm sẽ xây dựng như sau : Hệ thống gồm có 2 module 1.3.1 Module dành cho học sinh Các chức năng của chương trình hỗ trợ cho module này bao gồm : • Chức năng tự ôn luyện cho học sinh : - Ôn luyện theo lớp 10, 11,12 Trang 11 - Hổ trợ học sinh ôn tập theo dạng bài , bao gồm : o Bổ túc và cân bằng hoàn thành phương trình phản ứng o Định lượng dựa vào phương trình phản ứng - Ôn luyện làm đề thi thử các năm trước. - Ôn luyện theo bài tự do : học sinh tự soạn thảo , sưu tập bài (từ bạn bè hoặc thầy cô ) cho mình và làm tự chọn . - Làm các bài tập trắc nghiệm. - Nhập xuất dữ liệu • Chức năng hỗ trợ khác : - Bảng tuần hoàn - Nháp - Bảng tính tan - Bảng kết tủa. - Bảng các chất bay hơi - Máy tính. - Hỗ trợ chức năng khác như : Bảng tuần hoàn, bảng tính tan, bảng kết tủa, máy tính, nháp, giúp trí nhớ hoá học cả 3 lớp 10,11,12. 1.3.1.1 Chức năng tự ôn luyện cho học sinh • Ôn luyện theo lớp 10, 11,12 : Hệ thống sẽ hệ thống hoá kiến thức 3 lớp 10,11,12, đối với từng bài cụ thể sẽ có các bài tập tương ứng giúp học sinh củng cố kiến thức phần lý thuyết vừa học. Hệ thống cho phép học sinh giải bài tập trên máy và sau khi giải xong có thể xem lời giải do hệ thống đưa ra. Trong qúa trình giải xem nhanh các hướng dẫn để có ý tưởng làm bài. Hệ thống hỗ trợ chức năng in ấn đối với bài lý thuyết và lưu bài giải của học sinh. Trang 12 Sau khi học xong phần lý thuyết ứng với mỗi bài, hệ thống sẽ đưa ra các hỗ trợ về hình ảnh hay phim minh hoạ. Ví dụ : khi học sinh học xong các tính chất hoá học của rượu, người dùng có thể được xem các thí nghiệm minh hoạ trên phim. Hay đối với bài thành phần cấu tạo của nguyên tử, học sinh có thể được xem cá