Моделирование мультимедийного учебно-методического комплекса по дисциплине «Теория систем и системный анализ»

 

3 Выбор среды моделирования

При выборе программного обеспечения  позволяющего построить легко, а главное правильно модели электронного учебника на языке UML, были отобраны несколько программ. Рассмотрим их основные характеристики:

1. Yworks yED 3.8 - программа для создания различного рода диаграмм. С помошью yEd можно легко создать диаграмму сети, процесса, организационной структуры или uml диаграмму.  
   yEd поддерживает разные виды диаграмм[7]:

Иерархические

Выделяет направление  основного потока в схемах и сетей, а также определяет иерархию уровней  и зависимостей. Поддержка ортогональных  чертежей и сгруппированых диаграмм[7].

Органические

Выделяет данные присущие группам и симметрии и дает представление о взаимосвязанности  больших и сложных структур. Поддержка  сгруппированых диаграммы[7].

Ортогональные

Создает ясные диаграммы  с ортогональными соединения только там, где соединения осуществляются с минимальным количеством пересечений  и изгибов. Поддержка сгруппированых диаграмм и эксклюзивные маршрутизации соединений.

Древовидные

Оптимально организует древовидную  структуру. Использует направленные и  радиальные стили и поддерживает компактное расположение.

Кольцевые

Выделяет топологии типа кольцо и звезда в сетях. Группирует объекты в соответствии со структурой сети и организует их на круги или  с помощью радиальной структуры  дерева[7].

Microsoft Visio — независимая система построения диаграмм, предлагающая средства для наглядного представления идей, информации и систем. Visio позволяет определять и документировать любые сложные конструкции, с которыми вы сталкиваетесь в своей повседневной работе, и предлагает возможность эффективного обмена идеями и информацией. Кроме того, использование диаграмм Visio в документах Office позволяет представить информацию в более сжатом виде, сделать основную идею более запоминающейся и устранить многие технические и культурные барьеры[8].

Visio выполняет три ключевые задачи[8]:

1.Дополняет пакет Microsoft Office. Сотрудники компаний могут создавать информативные диаграммы, дополняя и расширяя материалы, с которыми они работают в приложениях Office.

2.Упрощает проектирование, развертывание и сопровождение систем. Технические специалисты могут документировать идеи, информацию и системы, а также представлять их в виде диаграмм. Эта возможность упрощает развертывание систем. Кроме того, Visio расширяет возможности средств разработки, позволяет создавать чертежи и планы зданий.

3.Обеспечивает возможность разработки специализированных решений. Visio позволяет создавать специальные фигуры и трафареты для поддержки корпоративных стандартов, а также разрабатывать собственные полномасштабные решения для работы с диаграммами.

Преимущества Visio[8]:

1. Быстрое создание профессионально оформленных диаграмм. Visio предлагает средства, необходимые для быстрого создания профессионально оформленных диаграмм и обмена ими. Знакомая среда Microsoft Office упрощает освоение и использование продукта. Для создания качественных диаграмм с помощью Visio вам не требуется быть чертежником. Диаграммы можно создавать быстро и легко, перетаскивая готовые символы SmartShapes^® с трафаретов в рабочую область. Готовые рамки, фоновые изображения и цветовые схемы помогают в оформлении диаграмм. Диаграммы, скопированные в документы Office или сохраненные в виде подробных веб-страниц, могут быть легко переданы другим пользователям.
2. Наглядное представление идей, информации и систем. Visio поддерживает множество типов диаграмм, в том числе схемы бизнес-процессов и организационные диаграммы, планы зданий и планы размещения офисного оборудования, сетевые диаграммы, карты веб-узлов, диаграммы баз данных и т. д. Во многих случаях диаграммы могут быть сгенерированы автоматически на основе данных из Microsoft Excel, Exchange Server, SQL Server и других источников. Visio позволяет хранить информацию в полях специальных свойств и создавать отчеты, а также экспортировать диаграммы в распространенные форматы обмена данными.
3. Преимущества единого стандарта построения диаграмм. Visio представляет собой единую настраиваемую систему построения диаграмм, развертывание и сопровождение которой не составляет труда для предприятий. Поскольку в продуктах семейства Visio используется единый формат файлов, сотрудники организации могут легко обмениваться диаграммами — независимо о того, какой выпуск Visio использует каждый из них. Visio Standard и Visio Professional также позволяют создавать собственные системы построения диаграмм. Кроме того, организации могут с успехом выполнять широкомасштабное развертывание этого продукта, применяя средства, позволяющие устанавливать и сопровождать Visio на тысячах настольных компьютеров.[8]

Оценив все преимущества, в качестве среды моделирования была выбрана среда Microsoft Visio.

 

 

  

4 Основная часть

 

4.1 Концептуальная модель системы

 

Концептуальная модель –  это систематизированное содержательное описание моделируемой системы (или  проблемной ситуации) на неформальном языке. Неформализованное описание разрабатываемой имитационной модели включает определение основных элементов  моделируемой системы, их характеристики и взаимодействие между элементами на собственном языке. При этом могут  использоваться таблицы, графики, диаграммы  и т.д. Неформализованное описание модели необходимо как самим разработчикам (при проверке адекватности модели, ее модификации и т.д.), так и  для взаимопонимания со специалистами  других профилей.

Концептуальная модель содержит исходную информацию для системного аналитика, выполняющего формализацию системы  и использующего для этого  определенную методологию и технологию, т.е. на основе неформализованного описания осуществляется разработка более строгого и подробного формализованного описания.

Затем формализованное описание преобразуется  в программу – имитатор в соответствии с некоторой методикой (технологией  программирования).

Рассмотрим общую концептуальную модель мультимедийного учебника (рисунок 4.1):

Рисунок 4.1 – Общая концептуальная модель

 Рассмотрим концептуальную модель более подробно по подсистемам. Подсистема 1 – Идентификация пользователя. Данная часть программы отвечает за вход в систему зарегистрированного ранее пользователя или же регистрацию нового пользователя (рисунок 4.2):

Рисунок 4.2 – Концептуальная модель подсистемы 1.

Подсистема 2 – Изучение теоретического материала. Данная часть программы содержит всю необходимую информацию для полного изучения дисциплины в соответствии с рабочим планом. В частности, в нее входят: текстовые материалы, видео и аудио уроки, а также интерактивные приложения (рисунок 4.3):

Рисунок 4.3 – Концептуальная модель подсистемы 2.

Подсистема 3 – Выполнение заданий по пройденным материалам. В этой части программы происходит закрепление теоретических знаний, полученных из лекционного курса, посредством выполнения тестирования, практических и лабораторных работ (рисунок 4.4):

Рисунок 4.4 – Концептуальная модель подсистемы 3.

 

Подсистема 4 –Выставление оценок по выполненным работам. В данной части программы выставляются отметки за выполненные практические и лабораторные работы, по которым можно судить о степени понимания изученного материала (рисунок 4.5):

 Рисунок 4.5 – Концептуальная модель подсистемы 4.

Подсистема 5  - Отображение общей статистики успеваемости по каждой теме. Данный раздел программы содержит информацию об успеваемости пользователя. Он включает в себя следующее: историю пройденных тем, количество выполненных работ по каждой теме и оценки, полученные по этим работам (рисунок 4.6):

Рисунок 4.6 – Концептуальная модель подсистемы 5.

 

 

4.2 Диаграмма вариантов использования

 

Визуальное моделирование  в UML можно представить как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования (use case diagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования. Разработка диаграммы вариантов использования преследует цели:

• Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы;
• Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;
• Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;
• Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть данной диаграммы  состоит в следующем: проектируемая  система представляется в виде множества  сущностей или актеров, взаимодействующих  с системой с помощью так называемых вариантов использования. Составим диаграмму вариантов использования для нашей разработки, будем рассматривать каждую роль отдельно.

Составим диаграмму вариантов  использования для роли «Пользователь» (рисунок 4.7):

Рисунок 4.7 – Диаграмма вариантов использования для роли «Пользователь».

 

Рассмотрим некоторые функции роли «Пользователь» более подробно:

Освоение теоретического материала – эффективное изучение теоретического материала, в который входят: весь курс лекций, видео и аудио уроки, а также интерактивные приложения.

Выполнение заданий по пройденным материалам – выполняются задания по изученному ранее теоретическому курсу. Они делятся на: тестирование, контрольные вопросы, практические и лабораторные работы.

Просмотр результатов, статистики и рекомендаций – пользователь может просмотреть  историю уже изученных тем, количество выполненных работ по каждой теме и оценки, полученные по этим работам.

 

Составим диаграмму вариантов  использования для роли «Администратор» (рисунок 4.8):

 
Рисунок 4.8 – Диаграмма вариантов использования для роли «Администратор».

 

Рассмотрим каждую функцию  роли «Администратор» более подробно:

Редактирование файлов –  осуществляется добавление нового или удаление неактуального мультимедийного содержания электронного учебника.

Редактирование информации – выполняются следующие действия: добавление новых глав, редактирование имеющихся и удаление глав с неактуальной информацией.

 

4.3 Диаграмма классов

 

Центральное место в объектно-ориентированном  программировании занимает разработка логической модели системы в виде диаграммы классов. Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования. Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывать их внутреннюю структуру и типы отношений.

Диаграмма классов представляет собой граф, вершинами которого являются элементы типа «классификатор», связанные  различными типами структурных отношений. Диаграмма классов может также  содержать интерфейсы, пакеты, отношения  и даже отдельные экземпляры, такие  как объекты и связи.

Построим диаграмму классов для нашей разработки. На данной диаграмме рассмотрены следующие классы (Рисунок 4.9):

• Вход в систему;
• Регистрация в системе;
• Работа с материалами (пользователь);
• Работа с материалами (администратор);
• Выполнение заданий;
• Общая статистика успеваемости.

Рисунок 4.9 – Диаграмма классов

4.4 Диаграмма состояний

Диаграмма состояний - это, по существу, диаграмма состояний из теории автоматов cо стандартизированными условными обозначениями, которая может определять множество систем от компьютерных программ до бизнес-процессов. Используются следующие условные обозначения:

• Круг, обозначающий начальное состояние.
• Окружность с маленьким кругом внутри, обозначающая конечное состояния (если есть).
• Скругленный прямоугольник, обозначающий состояние. Верхушка прямоугольника содержит название состояния. В середине может быть горизонтальная линия, под которой записываются активности, происходящие в данном состоянии.
• Стрелка, обозначающая переход. Название события (если есть), вызывающего переход, отмечается рядом со стрелкой. Охраняющее выражение может быть добавлено перед "/" и заключено в квадратные скобки, что значит, что это выражение должно быть истинным, чтобы переход имел место. Если при переходе производится какое-то действие, то оно добавляется после "/"
• Толстая горизонтальная линия с либо множеством входящих линий и одной выходящей, либо одной входящей линией и множеством выходящих. Это обозначает объединение и разветвление соответственно.

Рассмотрим диаграмму  состояний для каждой роли.

В схемах изображены функции  работы, касающиеся доработанной части программы (рисунок 4.10 - 4.11).

Рисунок 4.10 – Диаграмма состояний роли «Пользователь»