Применение языков декларативного программирования в автоматизированных обучающих системах

• Автор: Дудин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил

Введение

1. Общая структура автоматизированных обучающих систем

1.1. Обзор существующих систем. Актуальность разработки.

1.2. Требования, предъявляемые к проектируемой системе.

1.3. Структура проектируемой системы.

1.3.1. Способы динамической организации обучения

1.3.2. Подсистемы представления теоретического материала и тестов.

1.3.3. Подсистема практических занятий

1.4. Постановка задачи.

2. Язык написания оценочных правил Оес1аарБ.

2.1. Характеристики языков программирования

2.2. Обзор применяемых языков программирования.
2.3. Общие требования к языку ОесПарБ.
2.4. Составляющие языка ПесгарЬ.
2.4.1. Основные элементы языка Осс1арБ.
2.4.2. Основные геомегрические примитивы языка Оес1аарЬ
2.4.3. Базовые геометрические отношения языка ОесгарЬ
2.4.4. Арифметикологические операции языка Оес1агарЬ
2.4.5. Структура программы на языке БесиарЬ
2.4.6. Подпрограммы языка ПесгарБ
2.4.7. Объявление переменных и парамегров в языке Оес1аарБ.
2.4.8. Алгоритмические конструкции языка Оес1аарЬ
2.4.9. Декларативные операторы языка Осс1асрарБ.
2.5. Структура интерпретатора языка ОесгарБ.
2.5.1. Лексический анализ.
2.5.2. Синтаксический анализ
2.5.3. Вычисление выражений в символьном виде.
2.5.4. Программный интерфейс обработки графических примитивов.
2.6. Объектноориентированная модель языка Оес1агарБ
2.6.1. Объектноориентированные модели синтаксических конструкций.
2.6.2. Объектноориентированная модель таблицы символов.
2.6.3. Объектноориентированные модели представления данных.
2.6.4. Объектноориентированная модель геометрических примитивов
Выводы по второй главе.
3. Математические модели геометрических объектов.
3.1. Пространство и глобальная система координат для моделирования геометрических объектов
3.2. Геометрические объекты примитивы
3.2.1. Точка, прямая, ломаная.
3.2.2. Плоскость
3.2.3. Правильные плоские многоугольники
3.2.4. Многогранники
3.2.5. Кривые второго порядка
3.2.6. Поверхности.
Выводы по третьей главе.
4. Пракгическое использование элементов ДОС.
4.1. Структура учебного инструментального комплекса.
4.2. Примеры описания процесса диагностики решений геометрических задач на языке Оес1аарЬ.
4.3. Учебный графический редактор.
4.3.1. Главный экран графического редактора
4.2.2. Способы задания геометрических объектов.
4.2.3. Установка настроек интерфейса.
4.4. Среда разработчика микропрограмм на языке Всс1агар1г
4.4.1. Главный экран редактора микропрограмм.
4.4.2. Стандартные сервисные функции языка Всс1аарЬ.
4.4.3. Программно доступные свойства геометрических объектов.
4.5. Создание пакетов задач.
Выводы по четвртой главе.
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Описание грамматики языка Оес1аарЬ в форме БэкусаНаура
Приложение 2. Примеры описания процесса диагностики задач средствами языка
ОесйаарБ.
Принятые сокращения и условные обозначения
Принятые сокращения
ЛОС автоматизированная обучающая система
в. вектор
ГСК глобальная система координат
кон. конус, конический
накл. наклонный
окр. окружность
ОНБ ортонормированный базис
отр. отрезок
пл. плоскость
пр. прямая
сф. сфера, сферический
т. точка
цил. цилиндр, цилиндрический.
Условные обозначения
X скалярный параметр
Ъ, Ь векторный параметр в тексте и в формулах соответственно
АС, АС вектор в тексте и в формулах соответственно
а,Ь скалярное произведение векторов
а,А векторное произведение векторов
аЬ сумма векторов
ХЪ масштабирование Ь в X раз умножение вектора на число
Ь длина Ь
О нулевой вектор
Ьп вектор, получаемый из Ь нормированием приведением к единичной
длине. Исключение Если Ь 0, то Ьн
С, заглавные греческие буквы геометрические объекты.
О начало ГСК
,у, к векторы ОНБ ГСК
С радиусвектор т. С в ГСК С ОС.
Введение


К сожалению, подобный принцип не может быть применн для полной автоматизации обучения начертательной геометрии, так как основным средством проверки знаний в начертательной геометрии традиционно является решение практических задач различной степени сложности. Возможные варианты управления процессом обучения рассмотрены в . В качестве возможной стратегии индивидуального обучения рассмотрена рейтинговая модель обучаемого. Для повышения адекватности рейтинговой модели следует представить рейтинг в виде многокомпонентного вектора, компоненты которого отвечают за рейтинг в рамках определнной темы курса. Принципы разработки электронных учебников и систем тестов рассмотрены в , . Здесь изложены основные принципы построения мультимедийных сред обучения различным дисциплинам. Выдвинуты основные требования к модулям, обеспечивающим визуальное представление теоретического материала какойлибо дисциплины. К сожалению, разработка АОС тыоторского типа для некоторых дисциплин, изучаемых в институте, крайне невыгодна экономически, так как средства, потраченные на их разработку, существенно превышают прибыль, получаемую при их внедрении. В задачнике Альтшулера И. С. г. К сожалению, этот механизм не имел под собой программноаппаратной базы и потому остался лишь проектом. В некоторых дальнейших исследованиях и разработках, касающихся автоматизации процесса обучения начертательной геометрии г. Проблема разработки интерактивного курса начертательной геометрии с применением ЭВМ исследовалась в Нижегородском государственном техническом университете . Пользовательский интерфейс был построен с использованием современных мультимедийных средств, разработанных фирмами АШоИевк и i. В состав комплекса входит набор автоматизированных средств для проведения практических занятий. Задачи, относящиеся к каждой теме курса Начертательная геометрия, рассматриваются в рамках отдельных модулей комплекса. Кроме того, в составе комплекса отсутствует универсальное инструментальное графическое средство, при помощи которого можно было бы моделировать процесс решения графических задач по всему курсу начертательной геометрии. В качестве возможного средства автоматизации процесса преподавания дисциплины Начертательная геометрия теоретически может выступать одна из современных систем автоматизированного проектирования, такая как , , , 3 x, i. Имеющаяся в арсенале перечисленных средств мощь трхмерного моделирования весьма полезна для быстрого получения готового решения, однако многие черты этих пакетов не позволяют использовать их для преподавания базового курса начертательной геометрии. Например, важная при первоначальном обучении начертательной геометрии проекционная связь, в перечисленных системах не закреплена, что препятствует восприятию проекций геометрических объектов как элементов некой единой системы. Гипотетическая возможность описания алгоритмов, при помощи которых производится проверка правильности графического решения, средствами встроенного в систему специального языка функционального программирования I существенно затруднена неудобством самого языка и громоздкостью выкладок, необходимых для описания самых простых геометрических отношений. Например, в языке I отсутствует тип данных вектор и операции, проводимые с этим типом. Также в этом языке отсутствует базовый набор геометрических отношений между примитивами. Кроме того, использование языка I подразумевает знание концепции языков функционального программирования, являющихся в настоящее время мало распространнными. Наличие трудностей в применении стандартных средств автоматизации проектирования в учебных целях привело к необходимости разработке специализированного учебного программного обеспечения. Разработка учебного программного обеспечения на кафедре Инженерная и машинная графика Московского института электроники и математики началась с внедрением в учебный процесс персональных ЭВМ в середине х годов XX века. Целью разработки учебного программного комплекса была и остатся автоматизация процесса обучения студентов, сопряжнная с сокращением бумажных носителей и расширением базового инструментария обучаемых.