1.1 Описание и анализ предметной области
Предметная область - та часть реального мира, которая имеет существенное значение или непосредственное отношение к процессу функционирования программы. Другими словами, предметная область включает в себя только те объекты и взаимосвязи между ними, которые необходимы для описания требований и условий решения некоторой задачи [2].
1.1.1 Принципы обучения слепому методу печати
В книге В.В. Шахиджаняна [3] описывается метод обучения слепому десятипальцевому набору. Клавиатура и правильность расположения рук приведены на рисунке 1. При данном обучении большое внимание уделено упражнениям, последовательностей символов, постепенно усложняющихся.
Обычно при печати вслепую расположение восьми пальцев (кроме больших над пробелом) образует один ряд вдоль середины клавиатуры (домашний ряд). Большинство компьютерных клавиатур имеют выступы в виде точек или линий на тех клавишах, где должны находиться указательные пальцы (F/J в английской раскладке QWERTY, А/О в русской раскладке). Таким образом, человек, набирающий текст, может на ощупь определить правильное (над домашним рядом) положение пальцев.
Самое главное в обучении слепому методу запомнить расположение клавиш. При обучении слепому методу лучше использовать «пустую» клавиатуру (такую, как, например, Das Keyboard) и при этом иметь в поле зрения (на стене или на экране монитора) хорошо видимое изображение клавиатуры. Таким образом форсируется чувствование клавиш и отвыкание смотреть на клавиатуру.
В первую очередь необходимо запомнить местонахождение основного ряда и положения на нём указательных пальцев. После каждого нажатия пальцы должны возвращаться в начальное положение.
Технологии обучения слепой машинописи до активного развития интернета и появления огромного количества программного обеспечения в широком доступе в основном включали в себя отработку ударов по клавишам, набивание часто встречающихся комбинаций в обычном текстовом редакторе (кстати, эти упражнения сохраняют свою актуальность и сегодня), а получение базового навыка слепой печати было доступно в основном только через посещение курсов слепой машинописи и обучению с преподавателем. Сегодня же в помощь обучающимся этой технике разработано достаточно большое количество обучающих материалов и выложено в интернет, используя которые вполне можно научиться слепой машинописи самостоятельно
Рисунок 1 – Схема расположения рук на клавиатуре
1.1.2 Обзор существующих клавиатурных тренажеров
Клавиатурные тренажеры бывают двух видов. Одни выполнены в виде программы, которую можно купить или скачать(она устанавливается на ваш компьютер как любая другая программа). Второй вид тренажеров выполнен в виде on-line сервиса, в котором после регистрации (или без таковой) обучаемому предоставляется возможность научиться печатать слепым методом. Но для того, чтобы им воспользоваться, необходимо подключение Интернет, поэтому для многих все же предпочтительнее обучаться именно на тренажерах-программах.
Приведем несколько самых известных клавиатурных тренажеров.
«Соло на клавиатуре» - самый известный и проверенный временем тренажер работы на клавиатуре компьютера (рисунок 2). Он основан на методике известного психолога, журналиста и преподавателя МГУ Владимира Владимировича Шахиджаняна, собравшего для ее пропаганды и реализации дружный коллектив единомышленников. «Соло на клавиатуре» - это в своем роде уникальный сплав развлекательной, познавательной, развивающей и дисциплинирующей программ. Методика освоения работы с клавиатурой в этой программе, как обычно, следует «от простого к сложному».
Функциональность программы позволяет назвать ее действительно самым совершенным клавиатурным тренажером из ныне существующих. «Соло на клавиатуре» позволяет освоить «скоропись» не только в русской, но и английской раскладке клавиатуры, а также научиться быстро писать транслитерацией. Во время выполнения заданий в окне отображается скорость набора, а по окончании результат заносится в «личное дело».
Рисунок 2 – Тренажер «Соло на клавиатуре»
Известная игровая компания «Дока» внесла свой вклад в массовое освоение клавиатуры - создала игровой клавиатурный тренажер «BabyType 2000» [4], превращающий урок машинописи в увлекательную игру (рисунок 3).
Идея тренажера – необходимость выполнять упражнения на клавиатуре, чтобы управлять игрой. В процессе игры ставится задача обеспечить безопасное путешествие персонажа по имени Бэбитайп по живописным пространствам, населенным различными опасными существами и механизмами. Бэбитайп может избежать опасности только с помощью обучающегося. Для этого нужно просто убирать буквы, стоящие на его пути, правильно и быстро нажимая соответствующие клавиши на клавиатуре. Программа достаточно эффективно обучает слепому десятипальцевому методу при работе с шестью вариантами раскладки клавиатуры (британской, американской, немецкой, французской, швейцарской и русской).
Клавиатурный тренажер «Stamina» (рисунок 4) обладает вполне внушительным и серьезным набором соответствующих функций, таких как редактор уроков, поддержка множества пользователей, русская и английская, а также альтернативная раскладки клавиатуры, набор текста из внешнего файла, сохранение результатов (скорость и процент ошибок), вывод статистики в виде графика процесса [5].
Рисунок 3 – Тренажер «BabyType 2000»
Рисунок 4 – Тренажер «Stamina»
1.1.3 Анализ предметной области
Процесс представления предметной области задачи в виде совокупности объектов, обменивающихся сообщениями, называется объектной декомпозицией [6]. В рамках объектной декомпозиции пытаются выделить основные содержательные элементы задачи, разбить их на типы (классы). Далее для каждого класса абстракций определяются его свойства (данные) и поведение (операции), а также взаимодействие этих классов абстракций друг с другом.
В разрабатываемой системе главным объектом являются упражнения, с выполнением которых происходит обучение пользователя. Упражнения создаются и редактируются администратором и хранятся в файлах. Обучаемый входит в систему, введя свое имя и пароль. Далее он выбирает уровень сложности упражнения и начинает выполнение упражнения. Взаимосвязь объектов представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Диаграмма объектов предметной области
1.2 Постановка задачи
В рамках лабораторного практикума необходимо разработать клавиатурный тренажер с функциями администратора.
При запуске программа должна автоматически загружать настройки, которые хранятся в соответствующих файлах.
В системе предусмотрены две роли пользователей. Пользователь должен пройти процедуру аутентификации, указав свой логин и пароль, или зарегистрироваться в системе с новым логином. Если пользователь вошел как обучаемый, он может приступить к выполнению заданий, предварительно выбрав уровень сложности задания (в системе должны быть предусмотрены 4 уровня сложности заданий: легкий, средний, сложный и очень сложный). Все упражнения должны храниться в текстовых файлах. При выполнении упражнения должна отображаться виртуальная клавиатура с подсвечивающимся текущим символом. Кроме того должна вестись статистика выполненных упражнений (количество допущенных ошибок по отношению к максимально допустимому количеству ошибок, время выполнения упражнения),которая также должна отображаться при выполнении упражнения.
Для повышения заинтересованности обучаемых, в системе должны быть предусмотрена динамическая визуализация (в виде падающих букв). Кроме того, обучаемый должен иметь возможность изменять параметры своего профиля (редактирование, удаление). После освоения очередного уровня, пользователь должен автоматически переводиться на новый уровень сложности. Также обучаемому должна быть доступна статистика выполненных им упражнений.
Пользователь, вошедший в систему с правами администратора, может изменить настройки и параметры оформления программы, редактировать упражнения, просмотреть статистику выполненных заданий обучаемыми, при необходимости редактировать список зарегистрированных обучаемых.
Таким образом система должна выполнять следующие функции:
1) Прохождение процедуры входа в систему:
− авторизация: вход зарегистрированного обучаемого;
− регистрация: создание нового профиля обучаемого;
− аутентификация: вход в систему с правами администратора;
2) Функции, предоставляемые администратору:
− работа с обучаемыми:
– создание нового профиля обучаемого;
– изменение существующего профиля обучаемого;
– удаление существующего профиля обучаемого;
– просмотр данных (статистики) обучаемых;
– перераспределение обучаемых по категориям;
− работа с упражнениями:
– создание, изменение, удаление;
– распределение упражнений по категориям сложностей;
− изменение параметров оформления программы:
– параметры цветовой гаммы оформления;
– параметры шрифтов;
3) Функции, предоставляемые обучаемому:
− изменение, удаление своего профиля;
− выбор упражнений, доступных для его категории;
− выполнение выбранного упражнения;
− просмотр статистики, выполненных им упражнений;
4) Загрузка настроек при запуске программы;
5) Изменение настроек программы;
6) Выдача справочной информации.
1.3 Построение структурной схемы
В основе структурного подхода к разработке ПС лежит алгоритмическая декомпозиция, когда система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур (алгоритмов). При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. Разработка системы идет по принципу «сверху-вниз» [7].
Структурная схема «Клавиатурного тренажёра» представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Структурная схема программной системы
Автоматизированную систему «Клавиатурный тренажёр» можно представить в виде следующих подсистем:
-авторизации, обеспечивающей доступ к системе зарегистрированных пользователей;
- администрирования, включающая в себя подсистемы:
1) работа с упражнениями, которая позволяет создавать, изменять и удалять упражнения, а также распределять их по уровню сложности;
2) работа с обучаемыми, отвечающая за управление профилями пользователей и просмотр их статистики;
3) работа с параметрами оформления программы, позволяющая изменять цветовую гамму оформления программы и параметры шрифта;
-выполнения упражнения, отвечающая за процесс изучения пользователем слепого десятипальцевого метода печати на клавиатуре;
-динамической визуализации, которая отвечает за графическое отображение процесса выполнения упражнений;
-просмотра статистики, позволяющей пользователю просмотреть статистику выполненных упражнений;
-файловая, которая позволяет сохранять профили пользователей, упражнения и статистику.
-справочная, в которой пользователь может получить информацию о разработчиках и о программе.
1.4 Спецификация системы
Спецификация требований программного обеспечения является полным описанием поведения системы, которая будет создана. Она включает ряд сценариев использования, которые описывают все виды взаимодействия пользователей с программным обеспечением. Сценарии использования также известны как функциональные требования. В дополнении к сценариям использования, спецификация программного обеспечения также содержат нефункциональные (или дополнительные) требования.
Функциональные требования объясняют, что должно быть сделано. Они идентифицируют задачи или действия, которые должны быть выполнены. Функциональные требования определяют действия, которые система должна способна выполнять, связь входа/выхода в поведении системы
Нефункциональные требования — требования, которые определяют критерии работы системы в целом, а не отдельные сценарии поведения. Нефункциональные требования определяют системные свойства такие как производительность, удобство сопровождения, расширяемость, надежность, средовые факторы эксплуатации [8].
1.4.1 Функциональная спецификация системы
Функциональная спецификация – перечень всех функций, которые выполняет пользователь, и наиболее важных функций системы с привязкой к информационной среде [9].
Функциональная спецификация системы включает в себя:
- перечень функций, которые будет выполнять система, с привязкой к информационной среде;
- перечень исключительных ситуаций;
- описание внешней информационной среды.
Перечень функций, выполняемых системой, представлен в таблице 1.
1.4.2 Спецификация качества
Спецификация качества представляет собой количественные определения показателей качества функциональной системы.
В программе должны выполняться следующие требования:
- защита от не обдуманных действий пользователя;
- контроль вводимых параметров;
- корректное выполнение функций, поставленных перед программой.
Спецификация качества включает в себя перечень исключительных ситуаций и описание реакций системы на них.
Исключительная ситуация – ситуация, при которой система не может выполнить возложенные на нее функции или ситуация, которая приводит к деморализации системы.
Перечень исключительных ситуаций системы представлен в таблице 2.
1.5 Разработка и описание структуры данных и классов объектов
Класс – это логическая конструкция, которая определяет форму и природу объекта. Класс является специальным типом, который содержит поля, методы и свойства. Как и любой другой тип, класс служит образцом для создания конкретных экземпляров реализации объектов. Класс формирует основу объектно-ориентированного программирования. На рисунке 7 - представлена диаграмма пользовательских классов, которая показывает отношение классов между собой. Спецификации классов представлены в таблицах 3-18.
Таблица 3 – Спецификация класса «Настройки»
| Поле | Тип | |
| + | Конфигурация настроек | Настройки |
| Метод | Тип | |
| + | Загрузка | |
| + | Сохранение |
Таблица 4 – Спецификация класса «Статистика обучаемых»
| Поле | Тип | |
| + | Таблица обучаемых | Таблица |
| Метод | Тип | |
| + | Показать статистику |
Таблица 5 – Спецификация класса «Отображение настроек»
| Метод | Тип | |
| + | Показать статистику обучаемого | |
| - | Показать статистику обучаемых | |
| - | Показать упражнения | |
| - | Показать системные настройки | |
| - | Редактировать системные настройки | |
| - | Редактировать записи обучаемых | |
| - | Редактировать упражнения | |
| - | Сохранить системные настройки | |
| - | Сохранить записи обучаемых | |
| - | Сохранить упражнения |
Таблица 6 – Спецификация класса «Данные обучаемого»
| Поле | Тип | |
| + | Текущий обучаемый | Пользователь |
| Метод | Тип | |
| + | Отображение данных пользователя | |
| + | Создание пользователя |
Таблица 7 – Спецификация класса «О программе»
| Метод | Тип | |
| + | Показать информацию о программе |
Таблица 8 – Спецификация класса «Статистика обучаемого»
| Метод | Тип | |
| + | Показать статистику обучаемого |
Таблица 9 – Спецификация класса «Работа с обучаемым»
| Поле | Тип | |
| - | Клавиатура | Форма |
| - | Падающая буква | Текст |
| - | Текущее упражнение | Текст |
| - | Обучаемый | Пользователь |
| Метод | Тип | |
| + | Отобразить упражнение | |
| - | Анимация падающего символа | |
| - | Заполнение списка | |
| - | Инициализация компонентов | |
| - | Клавиша нажата | |
| - | Удержание клавиши | |
| - | Клавиша отжата | |
| - | Подсветка клавиши | |
| - | Установка упражнения |
Таблица 10 – Спецификация класса «Все обучаемые»
| Поле | Тип | |
| + | Все пользователи | Все пользователи |
| - | Обучаемые | Список пользователей |
| Метод | Тип | |
| + | Загрузка списка обучаемых | |
| + | Сохранение списка обучаемых | |
| + | Удаление обучаемого | |
| + | Добавление обучаемого |
Таблица 11 – Спецификация класса «Обучаемый»
| Поле | Тип | |
| + | Имя | Строка |
| + | Фамилия | Строка |
| + | Статус | Строка |
| + | Статистика выполненных упражнений | Статистика |
| + | Логин | Строка |
| + | Пароль | Строка |
| + | Метод | Тип |
| + | Получить пароль | |
| + | Пароль администратора | Логический |
| + | Правильный пароль | Логический |
Таблица 12 – Спецификация класса «Упражнения»
| Поле | Тип | |
| + | Легкие упражнения | Упражнение |
| + | Средние упражнения | Упражнение |
| + | Сложные упражнения | Упражнение |
| + | Очень сложные упражнения | Упражнение |
| - | Список упражнений | Список строк |
| - | Допустимый процент ошибок | Число |
| Метод | Тип | |
| + | Загрузка упражнений | |
| + | Сохранение упражнений | |
| + | Удалить упражнение | |
| - | Чтение упражнения | Упражнение |
| - | Запись упражнения | |
| + | Получить упражнение | Строка |
| - | Изменение упражнения |
Таблица 13 – Спецификация класса «Клавиатура»
| Метод | Тип | |
| + | Получить символ по коду клавиши | Символ |
| + | Получить код клавиши по символу | Код клавиши |
| - | Получить клавишу по коду | Клавиша |
| + | Подсветка клавиши | |
| + | Восстановить цвет клавиши | |
| - | Задать цвет клавиши |
Таблица 14 – Спецификация класса «Отображение упражнения»
| Поле | Тип | |
| - | Кисть | Кисть рисования |
| - | Фон рисования | Графический объект |
| - | Объект для отображения | Изображение |
| - | Холст для рисования | Холст |
| Метод | Тип | |
| + | Показать упражнение |
Таблица 15 – Спецификация класса «Статистика»
| Поле | Тип | |
| + | Статистика легких упражнений | Статистика упражнений |
| + | Статистика средних упражнений | Статистика упражнений |
| + | Статистика сложных упражнений | Статистика упражнений |
| + | Статистика очень сложных упражнений | Статистика упражнений |
Таблица 16 – Спецификация класса «Авторизация пользователя»
| Метод | Тип | |
| - | Администратор | |
| - | Обучаемый |
Таблица 17 – Спецификация класса «Администратор»
| Метод | Тип | |
| - | Отображение настроек |
Таблица 18 – Спецификация класса «Статистика упражнений»
| Поле | Тип | |
| + | Количество выполненных упражнений | Число |
| + | Допустимый процент ошибок | Число |