Luận văn Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy và học

- i - LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành công nghệ thông tin trên thế giới ngày càng phát triển mạnh mẽ, và ngày càng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực. Với khả năng ứng dụng rộng rãi của ngành công nghệ thông tin, với chính sách phát triển ngành công nghệ thông tin của nhà nước, với việc nâng cao chất lượng giáo dục ở nước ta thì việc tin học hóa giáo dục (ứng dụng ngành công nghệ thông tin vào ngành giáo dục) là phù hợp và thiết thực. Với khả năng trên, việc đưa tin học hỗ trợ cho lãnh vực giáo dục, trong đó việc hỗ trợ cho việc giải bài tập của học sinh tại nhà là có thể thực hiện được. Để giúp học sinh có khả năng tự giải bài tập mà không cần đến lớp học thêm, không cần người hướng dẫn giải bài tập, thì với một phần mềm hỗ trợ giải bài tập trên máy tính tại nhà sẽ đáp ứng được cho học sinh những nhu cầu này. Và điển hình là phần mềm hỗ trợ ôn thi tốt nghiệp phổ thông trung học môn toán mà chúng em đã nghiên cứu và thực hiện. Để nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông Bộ Giáo dục và Đào tạo đã cái tiến cách dạy và học: tăng cường thiết bị dạy và học, thêm kiến thức vào một số sách giáo khoa, thêm một số môn học mới vào chương trình học. Lượng kiến thức cần truyền đạt và đòi hỏi học sinh nắm bắt tăng nhiều hơn. Trong khi đó, với lượng kiến thức như thế, việc dạy của giáo viên và sự tiếp thu của một số học sinh ở trường, đôi khi không đạt được những kết quả mong muốn. Vì lí do, không đủ thời gian trên lớp để giáo viên hướng dẫn cặn kẽ cho học sinh giải bài tập, nên một số học sinh không thể hoặc khó khăn để theo kịp chương trình học của mình. Vì vậy, việc tự giải bài tập của học sinh ở nhà là việc hết sức khó khăn, nếu không muốn nói là đôi khi không không thể làm được nếu không có người hướng dẫn. Cho nên, một số học sinh đã phải nhờ người hướng dẫn tại nhà (giáo viên kèm tại nhà; anh, chị, phụ huynh có kiến thức về bài tập - ii - của con em mình), số học sinh còn lại không có điều kiện trên thì đến lớp học thêm (hình thức phổ biến) của giáo viên bộ môn. Với lượng kiến thức nhiều hơn trước đây, đòi hỏi học sinh và giáo viên phải đầu tư nhiều thời gian và công sức hơn. Vì thế, một phần mềm để hỗ trợ thêm cho học sinh và giáo viên dạy và học tốt hơn là thực sự cần thiết. Trong đề tài của mình, chúng em mong muốn cung cấp cho giáo viên khả năng biên soạn lý thuyết, biên soạn bài tập trắc nghiệm cũng như tự luận để cung cấp cho học sinh, hỗ trợ phát sinh đề và giải bài tập tự luận cho hầu hết các dạng toán thi tốt nghiệp, hỗ trợ cho học sinh làm bài và chấm bài trắc nghiệm cho học sinh, hỗ trợ thể hiện các ký hiệu toán học trên chương trình. Nội dung của luận văn được chia làm 5 chương cụ thể như sau: Chương 1 Mở Đầu: giới thiệu tổng quan về đề tài, những công việc cần làm trong đề tài. Chương 2 Phân Tích: phân tích đề tài. Chương 3 Thiết Kế: thiết kế đề tài. Chương 4 Kỹ Thuật: giới thiệu các kỹ thuật sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài như việc thể hiện các ký hiệu toán học, XML, XSLT, MathML... Chương 5 Thực hiện và kiểm tra: thực hiện và các bộ kiểm tra chương trình. Chương 6 Tổng kết: tóm tắt kết quả đạt được, đề ra hướng phát triển trong tương lai. Phụ lục: Một số vấn đề cần quan tâm của đề tài. - iii - MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................i MỤC LỤC .................................................................................................................. iii DANH SÁCH CÁC HÌNH...........................................................................................vii DANH SÁCH CÁC BẢNG........................................................................................ viii Chương 1 Mở đầu ......................................................................................................1 1.1. Giới thiệu về đề tài ...........................................................................................2 1.2. Khảo sát hiện trạng...........................................................................................3 1.2.1. Tình hình thực tế ........................................................................................3 1.2.2. Hiện trạng tin học.......................................................................................4 1.3. Nhu cầu thực tế ................................................................................................6 1.4. Mục tiêu ...........................................................................................................6 1.5. Yêu cầu.............................................................................................................7 1.5.1. Yêu cầu chức năng.....................................................................................7 1.5.2. Yêu cầu phi chức năng.............................................................................11 1.5.2.1. Tính tiến hóa :...................................................................................11 1.5.2.2. Tính tiện dụng :.................................................................................11 1.5.2.3. Tính hiệu quả : ..................................................................................12 1.5.2.4. Tính tương thích : .............................................................................12 1.5.3. Các yêu cầu khác .....................................................................................13 1.5.3.1. Tính tái sử dụng :..............................................................................13 1.5.3.2. Tính dễ bảo trì : ................................................................................13 1.5.3.3. Tính dễ mang chuyển : .....................................................................13 Chương 2 Phân tích .................................................................................................14 2.1. Sơ đồ sử dụng.................................................................................................15 Danh sách các yêu cầu: ................................................................................................15 2.2. Sơ đồ luồng dữ liệu ........................................................................................17 2.2.1. Soạn lý thuyết ..........................................................................................17 2.2.2. Soạn bài tập mẫu......................................................................................17 2.2.3. Phát sinh bài tập .......................................................................................18 2.2.4. Phát sinh bài giải ......................................................................................18 2.2.5. Soạn câu trắc nghiệm...............................................................................18 2.2.6. Phát sinh đề thi trắc nghiệm.....................................................................19 2.2.7. Xem lý thuyết...........................................................................................20 2.2.8. Xem bài tập mẫu ......................................................................................20 - iv - 2.2.9. Thi tự luận................................................................................................21 2.2.10. Làm bài trắc nghiệm.............................................................................21 2.2.11. Chấm bài trắc nghiệm ..........................................................................22 2.3. Sơ đồ lớp ........................................................................................................23 Chương 3 Thiết kế....................................................................................................25 3.1. Sơ đồ kiến trúc tổng thể .................................................................................26 3.2. Chi tiết tổ chức lưu trữ đối tượng...................................................................38 3.2.1. Câu trắc nghiệm .......................................................................................38 3.2.2. Lý thuyết ..................................................................................................39 3.2.3. Bài Tập Mẫu ............................................................................................39 3.2.4. Đề thi trắc nghiệm....................................................................................40 3.3. Thiết kế các lớp đối tượng xử lý thể hiện ......................................................42 3.3.1. Sơ đồ màn hình trong phân hệ học sinh...................................................42 3.3.2. Sơ đồ màn hình trong phân hệ giáo viên .................................................43 3.3.3. Các màn hình chung của hai phân hệ ......................................................44 3.3.3.1. Màn hình chính.................................................................................44 3.3.3.2. Màn hình Soạn Lý Thuyết ................................................................46 3.3.3.3. Thể hiện Lý thuyết............................................................................50 3.3.3.4. Màn hình Soạn Bài tập mẫu .............................................................53 3.3.3.5. Thể hiện bài tập mẫu ........................................................................56 3.3.3.6. Màn hình Soạn đề trắc nghiệm.........................................................58 3.3.3.7. Màn hình điều kiện phát sinh đề trắc nghiệm ..................................63 3.3.3.8. Thể hiện câu trắc nghiệm .................................................................67 3.3.3.9. Thể hiện câu trắc nghiệm loại 1 .......................................................70 3.3.3.10. Thể hiện câu trắc nghiệm loại 2 .......................................................71 3.3.3.11. Thể hiện câu trắc nghiệm loại 3 .......................................................73 3.3.3.12. Thể hiện cây danh mục.....................................................................74 3.3.3.13. Thể hiện thời gian.............................................................................75 3.3.3.14. Màn hình Nhập câu trắc nghiệm ......................................................77 3.3.3.15. Màn hình Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số ...........................................79 3.3.3.16. Màn hình tính đạo hàm biểu thức.....................................................81 3.3.3.17. Thể hiện Bảng biến thiên..................................................................82 3.3.3.18. Thể hiện đồ thị hàm số .....................................................................83 3.3.3.19. Màn hình Không Gian – Mặt Phẳng ................................................84 3.3.3.20. Màn hình Thư viện ...........................................................................86 3.3.3.21. Màn hình Tham Số ...........................................................................88 3.3.4. Các màn hình của phân hệ học sinh.........................................................89 3.3.4.1. Thể hiện Lý Thuyết Chính ...............................................................89 3.3.4.2. Thể hiện Bài tập chính......................................................................90 - v - 3.3.4.3. Thể hiện Trắc nghiệm Chính............................................................92 3.3.4.4. Màn hình thi trắc nghiệm .................................................................93 3.3.5. Các màn hình của phân hệ giáo viên .......................................................96 3.3.5.1. Màn hình Lý thuyết Chính ...............................................................96 3.3.5.2. Màn hình bài tập chính .....................................................................97 3.3.5.3. Màn hình trắc nghiệm chính.............................................................99 3.3.5.4. Màn hình Soạn Câu trắc nghiệm : ..................................................100 3.4. Thiết kế các lớp đối tượng xử lý nghiệp vụ .................................................104 3.4.1. Lý thuyết ................................................................................................104 3.4.1.1. Lớp LyThuyet.................................................................................104 3.4.1.2. Lớp DSLyThuyet............................................................................105 3.4.2. Trắc Nghiệm ..........................................................................................106 3.4.2.1. Lớp CauTracNghiem......................................................................106 3.4.2.2. Lớp DanhSachCauTN ....................................................................106 3.4.2.3. Lớp DethiTracNghiem ...................................................................108 3.4.2.4. Lớp DanhSachDethiTN..................................................................109 Bảng 3-42 Các bảng mô tả lớp DanhSachDeThiiTN...........................................109 3.4.3. Bài tập: ...................................................................................................109 3.4.3.1. Lớp Thư viện (THUVIEN):............................................................109 3.4.3.2. Lớp Bài tập tự luận (BaiTapTuLuan):............................................110 3.4.3.3. Lớp hàm số(HAM_SO): .................................................................111 3.4.3.4. Lớp xử lý không gian tọa độ (XL_KhongGianToaDo): ................114 3.4.3.5. Lớp xử lý mặt phẳng tọa độ (XL_MatPhangToaDo):....................117 3.4.3.6. Lớp biểu thức (BIEU_THUC):.......................................................121 Bảng 3-46 Các bảng mô tả lớp BIEU_THUC .............................................121 3.4.3.7. Lớp đơn thức (DON_THUC): ........................................................121 3.4.3.8. Lớp hằng số (HANG_SO)..............................................................122 3.4.3.9. Lớp biểu thức 1 ngôi (BIEU_THUC_1_NGOI).............................122 3.4.3.10. Lớp biểu thức 2 ngôi (BIEU_THUC_2_NGOI) ............................123 3.4.3.11. Lớp Tham số ( ThamSo ): ..............................................................125 3.5. Sơ đồ phối hợp hoạt động ............................................................................126 3.5.1. Lưu trữ bài lý thuyết ..............................................................................126 3.5.2. Lưu trữ câu trắc nghiệm.........................................................................126 3.5.3. Phát sinh đề trắc nghiệm........................................................................127 3.5.4. Thi trắc nghiệm ......................................................................................127 3.5.5. Chấm điểm bài trắc nghiệm ...................................................................128 Chương 4 Một số kỹ thuật đặc trưng của đề tài .................................................129 4.1. XML.............................................................................................................130 4.2. XSLT............................................................................................................130 - vi - 4.3. MATHML....................................................................................................130 4.4. MATHML Control.......................................................................................131 4.5. Thư viện hỗ trợ nhận dạng đề tự luận ..........................................................132 Chương 5 Thực hiện và kiểm tra..........................................................................133 5.1. Thực hiện phần mềm....................................................................................134 5.2. Kiểm tra phần mềm......................................................................................134 Chương 6 Tổng kết ................................................................................................139 6.1. Các kết quả đạt được....................................................................................140 6.1.1. Các yêu cầu chức năng : ........................................................................140 6.1.2. Các yêu phi chức năng:..........................................................................142 6.2. Tự đánh giá ..................................................................................................142 6.2.1. Ưu điểm: ................................................................................................142 6.2.2. Hạn chế: .................................................................................................142 6.3. Hướng phát triển ..........................................................................................143 PHỤ LỤC ................................................................................................................144 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................204 - vii - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1-1 Giao diện của PM Ôn Thi Toán của ADCOM .................................................4 Hình 1-2 GD của “LTĐH”...............................................................................................4 Hình 1-3 Giao Diện của PM Toán của ESoft...................................................................5 Hình 2-1 Sơ đồ sử dụng .................................................................................................15 Hình 2-2 Sơ đồ lớp.........................................................................................................23 Hình 3-1 Sơ đồ kiến trúc tổng thể ..................................................................................26 Hình 3-2 Sơ đồ màn hình phân hệ Học Sinh .................................................................42 Hình 3-3 Sơ đồ màn hình phân hệ Giáo Viên................................................................43 Hình 3-4 Màn hình chính ...............................................................................................44 Hình 3-5 Màn hình Soạn lý thuyết.................................................................................47 Hình 3-6 Thể hiện Lý Thuyết.........................................................................................51 Hình 3-7 Màn hình Soạn Bài Tập Mẫu..........................................................................53 Hình 3-8 Thể hiện bài tập mẫu.......................................................................................56 Hình 3-9 Màn hình Soạn Đề Trắc Nghiệm....................................................................59 Hình 3-10 Màn hình Điều kiện phát sinh Đề Trắc Nghiệm...........................................64 Hình 3-11 Thể hiện Câu Trắc Nghiệm...........................................................................67 Hình 3-12 Thể hiện Câu Trắc Nghiệm loại 1.................................................................70 Hình 3-13 Thể hiện Câu Trắc Nghiệm loại 2.................................................................71 Hình 3-14 Thể hiện Câu Trắc Nghiệm loại 3.................................................................73 Hình 3-15 Thể hiện Cây Danh Mục...............................................................................74 Hình 3-16 Thể hiện Thời Gian.......................................................................................75 Hình 3-17 Màn hình Nhập Câu Trắc Nghiệm................................................................77 Hình 3-18 Màn hình Khảo sát và vẽ đồ thị ....................................................................79 Hình 3-19 Màn hình Tính Đạo Hàm Biểu thức ..................................................