Khóa luận Phần mềm hổ trợ giảng dạy hình học giải tích

SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Mục lục : 1. MỞ ĐẦU :--------------------------------------------------------------------------------------- 9 2. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI :------------------------------------------------------------------- 11 2.1. Khảo sát hiện trạng :--------------------------------------------------------------------- 11 2.1.1. Hiện trạng về mặt tổ chức: -------------------------------------------------------- 11 2.1.2. Hiện trạng về mặt nghiệp vụ: ----------------------------------------------------- 12 2.1.3. Hiện trạng về mặt nhân sự:-------------------------------------------------------- 13 2.1.4. Hiện trạng về mặt tin học:--------------------------------------------------------- 13 2.2. Yêu cầu chức năng : --------------------------------------------------------------------- 15 2.2.1. Yêu cầu chức năng nghiệp vụ :--------------------------------------------------- 15 2.2.2. Yêu cầu chức năng hệ thống : ---------------------------------------------------- 20 2.3. Yêu cầu phi chức năng : ---------------------------------------------------------------- 21 2.3.1. Tính tiến hóa :----------------------------------------------------------------------- 21 2.3.2. Tính tiện dụng : --------------------------------------------------------------------- 22 2.3.3. Tính hiệu quả : ---------------------------------------------------------------------- 23 2.3.4. Tính tương thích : ------------------------------------------------------------------ 23 2.4. Các yêu cầu khác : ----------------------------------------------------------------------- 24 2.4.1. Tính tái sử dụng :------------------------------------------------------------------- 24 2.4.2. Tính dễ bảo trì :--------------------------------------------------------------------- 24 2.4.3. Tính dễ mang chuyển : ------------------------------------------------------------ 24 3. PHÂN TÍCH :---------------------------------------------------------------------------------- 25 3.1. Sơ đồ sử dụng :--------------------------------------------------------------------------- 25 3.2. Sơ đồ logic : ------------------------------------------------------------------------------ 27 3.3. Sơ đồ luồng dữ liệu : -------------------------------------------------------------------- 28 3.3.1. Sơ đồ cấp 0 : ------------------------------------------------------------------------ 28 3.3.2. Sơ đồ cấp 1 : ------------------------------------------------------------------------ 29 3.3.3. Sơ đồ cấp 2 : ------------------------------------------------------------------------ 33 1 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy 4. THIẾT KẾ : ------------------------------------------------------------------------------------ 37 4.1. Hệ thống các lớp đối tượng : ----------------------------------------------------------- 37 4.1.1. Phần lý thuyết : --------------------------------------------------------------------- 37 4.1.2. Phần bài tập giải tích: -------------------------------------------------------------- 38 4.1.3. Phần bài tập trắc nghiệm :--------------------------------------------------------- 39 4.1.4. Phần hỗ trợ giải toán: -------------------------------------------------------------- 40 4.2. Tổ chức lưu trữ và truy xuất các đối tượng : ----------------------------------------- 48 4.2.1. Sơ đồ logic dữ liệu (hoặc tổ chức tập tin) : ------------------------------------- 48 4.2.2. Danh sách các bảng dữ liệu : ----------------------------------------------------- 48 4.2.3. Danh sách các thuộc tính của từng bảng :--------------------------------------- 49 4.2.4. Danh sách các đối tượng truy xuất dữ liệu : ------------------------------------ 50 4.3. Thiết kế các lớp đối tượng xử lý chính : ---------------------------------------------- 51 4.3.1. Lớp BaiGiai :------------------------------------------------------------------------ 51 4.3.2. Lớp dbBaiGiai :--------------------------------------------------------------------- 52 4.3.3. Lớp PhanTu: ------------------------------------------------------------------------ 53 4.3.4. Lớp TPHinhHoc : ------------------------------------------------------------------ 55 4.3.5. Lớp TPQuanHe : ------------------------------------------------------------------- 58 4.3.6. Lớp TPPhuongTrinh : ------------------------------------------------------------- 61 4.3.7. Lớp PTBac1_nAn : ---------------------------------------------------------------- 64 4.3.8. Lớp PTGan : ------------------------------------------------------------------------ 65 4.3.9. Lớp PTBac2_1An : ---------------------------------------------------------------- 65 4.3.10. Lớp PTBac2_nAn : ---------------------------------------------------------------- 65 4.3.11. Lớp TH_PhanTu : ------------------------------------------------------------------ 66 4.4. Thiết kế các màn hình giao diện của phần mềm : ----------------------------------- 70 4.4.1. Sơ đồ các màn hình giao diện : --------------------------------------------------- 70 4.4.2. Các màn hình của phân hệ giáo viên : ------------------------------------------- 72 4.4.3. Các màn hình của phân hệ học sinh : ------------------------------------------ 113 2 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy 4.4.4. Các màn hình dùng chung cho hai phân hệ : --------------------------------- 139 5. THỰC HIỆN VÀ KIỂM TRA : ----------------------------------------------------------- 142 5.1. Thực hiện phần mềm : ---------------------------------------------------------------- 142 5.1.1. Mô tả môi trường thực hiện phần mềm cùng với các kỹ thuật, thư viện đối tượng được sử dụng : ----------------------------------------------------------------------- 142 5.1.2. Mô tả cách tổ chức thư mục, tập tin, dữ liệu của phần mềm :-------------- 142 5.2. Kiểm tra :-------------------------------------------------------------------------------- 142 6. TỔNG KẾT :--------------------------------------------------------------------------------- 146 6.1. Các kết quả đã thực hiện : ------------------------------------------------------------ 146 6.1.1. Các yêu cầu chức năng :--------------------------------------------------------- 146 6.1.2. Các yêu phi chức năng : --------------------------------------------------------- 146 6.2. Tự đánh giá :---------------------------------------------------------------------------- 147 6.2.1. Ưu điểm : -------------------------------------------------------------------------- 147 6.2.2. Hạn chế :--------------------------------------------------------------------------- 147 6.3. Hướng phát triển :---------------------------------------------------------------------- 148 3 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Danh mục hình minh họa. Hình 2.1.4-1 Phần mềm ôn thi đại học phần bài tập ..........................................................13 Hình 2.1.4-2 Phần mềm ôn thi đại học phần lý thuyết .......................................................14 Hình 2.1.4-3 Phần mềm luyện thi đại học..........................................................................15 Hình 2.4.3-1 Sơ đồ sử dụng................................................................................................25 Hình 2.4.3-2 Sơ đồ logic ....................................................................................................27 Hình 2.4.3-3 Sơ đồ luồng cấp 0..........................................................................................29 Hình 2.4.3-4 Sơ đồ luồng Xem lý thuyết ...........................................................................30 Hình 2.4.3-5 Sơ đồ luồng Soạn bài tập...............................................................................31 Hình 2.4.3-6 Sơ đồ luồng Xem bài giải..............................................................................32 Hình 2.4.3-7 Sơ đồ luồng cấp 2..........................................................................................34 Hình 2.4.3-8 Hệ thống lớp đối tượng phần lý thuyết .........................................................37 Hình 2.4.3-9 Hệ thống lớp đối tượng phần bài tập............................................................38 Hình 2.4.3-10 Hệ thống lớp đối tượng phần trắc nghiệm ..................................................39 Hình 2.4.3-11 Hệ thống lớp đối tượng phần hỗ trợ giải toán.............................................40 Hình 2.4.3-12 Danh sách Lớp khai báo kế thừa từ Lớp TPHinhHoc.................................41 Hình 2.4.3-13 Danh sách Lớp khai báo kế thừa từ Lớp TPQuanHe..................................42 Hình 2.4.3-14 Danh sách Lớp khai báo kế thừa từ Lớp TPPhuongTrinh ..........................47 Hình 2.4.3-15 Sơ đồ logic dữ liệu ......................................................................................48 Hình 2.4.3-16 Lớp PhanTu.................................................................................................54 Hình 2.4.3-17 Lớp TPHinhHoc..........................................................................................57 Hình 2.4.3-18 Lớp TPQuanHe ...........................................................................................60 Hình 2.4.3-19 Lớp TPPhuongTrinh ...................................................................................63 Hình 2.4.3-20 Lớp TH_PhanTu .........................................................................................67 Hình 2.4.3-21 Sơ đồ màn hình phân hệ Giáo viên .............................................................70 Hình 2.4.3-22 Sơ đồ màn hình phân hệ Học sinh .............................................................71 Hình 2.4.3-23 Màn hình Chính...........................................................................................72 4 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Hình 2.4.3-24 Màn hình lý thuyết ......................................................................................74 Hình 2.4.3-25 Màn hình Bài tập.........................................................................................77 Hình 2.4.3-26 Màn hình Trắc nghiệm................................................................................78 Hình 2.4.3-27 Màn hình Danh sách các bài trong sách giáo khoa.....................................79 Hình 2.4.3-28 Màn hình Tra cứu nhanh công thức ............................................................83 Hình 2.4.3-29 Màn hình Danh sách các bài tập .................................................................84 Hình 2.4.3-30 Màn hình Danh sách các bài tập về nhà......................................................87 Hình 2.4.3-31 Màn hình Thay đổi cách nhập liệu..............................................................90 Hình 2.4.3-32 Màn hình Soạn mẫu câu hỏi........................................................................91 Hình 2.4.3-33 Màn hình Soạn câu hỏi trắc nghiệm............................................................94 Hình 2.4.3-34 Màn hình Phát sinh đề trắc nghiệm.............................................................99 Hình 2.4.3-35 Màn hình Soạn đề trắc nghiệm .................................................................101 Hình 2.4.3-36 Màn hình Soạn bài ....................................................................................104 Hình 2.4.3-37 Màn hình Chấm bài tập về nhà .................................................................106 Hình 2.4.3-38 Màn hình Soạn mẫu câu trắc nghiệm........................................................109 Hình 2.4.3-39 Màn hình lý thuyết ....................................................................................113 Hình 2.4.3-40 Màn hình Bài tập.......................................................................................114 Hình 2.4.3-41 Màn hình Trắc nghiệm..............................................................................115 Hình 2.4.3-42 4.4.3.5. Màn hình Danh sách các bài trong sách giáo khoa ...................116 Hình 2.4.3-43 Màn hình Tra cứu nhanh công thức ..........................................................118 Hình 2.4.3-44 Màn hình Danh sách các bài tập ...............................................................119 Hình 2.4.3-45 Màn hình Danh sách các bài tập về nhà....................................................120 Hình 2.4.3-46 Màn hình Thay đổi cách nhập liệu............................................................124 Hình 2.4.3-47 Màn hình Giải đề phát sinh .......................................................................125 Hình 2.4.3-48 Màn hình Giải đề có sẵn............................................................................127 Hình 2.4.3-49 Màn hình Soạn bài ....................................................................................129 Hình 2.4.3-50 Màn hình Làm bài tập về nhà....................................................................130 5 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Hình 2.4.3-51 Màn hình Xem bài giải..............................................................................134 6 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Danh mục bảng biểu. Bảng 2.2.1-1 Danh sách công việc của Giáo viên..............................................................16 Bảng 2.2.1-2 Danh sách công việc của Học sinh ...............................................................16 Bảng 2.2.1-3 Danh sách các qui định.................................................................................17 Bảng 2.2.2-1 Yêu cầu chức năng hệ thống.........................................................................21 Bảng 2.3.1-1 Tính tiến hóa .................................................................................................22 Bảng 2.3.2-1 Tính tiện dụng...............................................................................................22 Bảng 2.3.3-1 Tính hiệu quả ................................................................................................23 Bảng 2.3.4-1 Tính tương thích ...........................................................................................23 Bảng 2.4.3-1 Danh sách các Actor .....................................................................................26 Bảng 2.4.3-2 Danh sách các Use – Case ............................................................................26 Bảng 2.4.3-3 Danh sách biến cố của màn hình chính ........................................................73 Bảng 2.4.3-4 Danh sách biến cố màn hình lý thuyết..........................................................74 Bảng 2.4.3-5 Danh sách biến cố màn hình Bài tập ............................................................78 Bảng 2.4.3-6 Danh sách biến cố Màn hình Trắc nghiệm...................................................79 Bảng 2.4.3-7 Danh sách biến cố màn hình Danh sách các bài trong sách giáo khoa ........80 Bảng 2.4.3-8 Danh sách biến cố Màn hình Danh sách các bài tập ....................................85 Bảng 2.4.3-9 Danh sách biến cố Màn hình Danh sách các bài tập về nhà.........................88 Bảng 2.4.3-10 Danh sách biến cố Màn hình Thay đổi cách nhập liệu...............................90 Bảng 2.4.3-11 Danh sách biến cố Màn hình Soạn mẫu câu hỏi.........................................92 Bảng 2.4.3-12 Danh sách biến cố Màn hình Soạn câu hỏi trắc nghiệm.............................95 Bảng 2.4.3-13 Danh sách biến cố Màn hình Phát sinh đề trắc nghiệm............................100 Bảng 2.4.3-14 Danh sách biến cố Màn hình Soạn đề trắc nghiệm...................................102 Bảng 2.4.3-15 Danh sách biến cố Màn hình Soạn bài .....................................................105 Bảng 2.4.3-16 Danh sách biến cố Màn hình Chấm bài tập về nhà ..................................107 Bảng 2.4.3-17 Danh sách biến cố Màn hình Soạn mẫu câu trắc nghiệm.........................109 Bảng 2.4.3-18 Danh sách biến cố Màn hình lý thuyết .....................................................114 7 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Bảng 2.4.3-19 Danh sách biến cố Màn hình Bài tập........................................................115 Bảng 2.4.3-20 Danh sách biến cố Màn hình Trắc nghiệm...............................................116 Bảng 2.4.3-21Danh sách biến cố Màn hình Danh sách các bài trong sách giáo khoa .....117 Bảng 2.4.3-22 Danh sách biến cố Màn hình Danh sách các bài tập ................................120 Bảng 2.4.3-23 Danh sách biến cố Màn hình Danh sách các bài tập về nhà.....................121 Bảng 2.4.3-24 Danh sách biến cố Màn hình Thay đổi cách nhập liệu.............................124 Bảng 2.4.3-25 Danh sách biến cố Màn hình Giải đề phát sinh ........................................126 Bảng 2.4.3-26 Danh sách biến cố Màn hình Giải đề có sẵn.............................................128 Bảng 2.4.3-27 Danh sách biến cố Màn hình Soạn bài .....................................................130 Bảng 2.4.3-28 Danh sách biến cố Màn hình Làm bài tập về nhà.....................................131 Bảng 2.4.3-29 Danh sách biến cố Màn hình Xem bài giải...............................................135 Bảng 2.4.3-1 Bài giải trường hợp 1..................................................................................143 Bảng 2.4.3-2 Bài giải trường hợp 2..................................................................................144 Bảng 2.4.3-3 Bài giải trường hợp 3.................................................................................145 Bảng 2.4.3-4 Kết quả thực hiện........................................................................................146 1. 8 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy MỞ ĐẦU : Ngày nay, ngành công nghệ thông tin trên thế giới đang trên đà phát triển mạnh mẽ, và ngày càng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực: kinh tế, khoa học kĩ thuật, quân sự, y tế, giáo dục… và nó đã đáp ứng ngày càng nhiều yêu cầu của các lĩnh vực này, để phục vụ cho nhu cầu của con người. Ở nước ta, hòa nhập chung với sự phát triển ngành công nghệ thông tin và ứng dụng vào các lãnh vực của cuộc sống nhằm phục vụ các nhu cầu như: nghiên cứu, học tập, lao động và giải trí… của con người. Nhà nước ta đã có những chính sách cần thiết để đưa ngành công nghệ thông tin vào vị trí then chốt trong chiến lược phát triển kinh tế. Đặc biệt ngành công nghiệp phần mềm, một lĩnh vực thuộc ngành công nghệ thông tin, được chú trọng phát triển mạnh để sản xuất những phần mềm có giá trị đáp ứng nhu cầu hiện tại: xuất khẩu ra nước ngoài hoặc phục vụ cho các lãnh vực khác trong nước. Để góp phần phát triển ngành công nghiệp phần mềm và phục vụ cho các nhu cầu trong nước trong đó có ngành giáo dục. Song song đó, xã hội ngày càng phát triển, do đó yêu cầu chất lượng giáo dục và đào tạo con người ngày càng cao hơn, để đáp ứng lại yêu cầu hiện có của xã hội. Vì thế, hệ thống giáo dục và đào tạo ở nước ta hiện cũng không ngừng đổi mới và hoàn thiện. Nhằm đào tạo ra những con người có khả năng chuyên môn cao phục vụ trong mọi lĩnh vực của xã hội. 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. Để nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông Bộ giáo dục 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 9 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy 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 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. Song song với việc nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo, ngành công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ, đang dần mở rộng hỗ trợ cho nhiều lĩnh vực mới. 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 giải bài tập hình học giải tích mà chúng em đã nghiên cứu và thực hiện. Hình học giải tích là một phần quan trọng trong chương trình toán lớp 12. Cũng giống như các môn học khác, quá trình dạy và học hình học giải tích là quá trình giao tiếp giữa giáo viên và học sinh. Học sinh nghe giảng lý thuyết ở lớp và ứng dụng các kiến thức đã học để giải bài tập. Học sinh cũng có thể tham khảo thêm tài liệu. Giáo viên giảng bài và ra đề bài tập cho học sinh giải. Sau đó giáo viên chấm bài và sửa lại bài cho học sinh. Đề tài có hai mục tiêu chính, đó là hỗ trợ học sinh trong quá trình học và hỗ trợ giáo viên trong quá trình dạy. Học sinh có thể xem lý thuyết, giải bài tập, xem đáp án, xem đánh giá về bài làm của giáo viên, …Giáo viên có thể soạn lý thuyết, soạn đáp án, ra 10 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy đề, chấm điểm, …Bên cạnh đó, học sinh và giáo viên có thể trao đổi thông tin bằng tài liệu được in ra giấy, đĩa mềm hay qua hệ thống email. 2. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI : 2.1. Khảo sát hiện trạng : 2.1.1. Hiện trạng về mặt tổ chức: Bao gồm thành phần giáo viên và học sinh a. Quan hệ giữa các thành phần: ¾ Học sinh: Ở lớp: Nghe giáo viên giảng bài. Nêu thắc mắc nếu có vấn đề gì chưa hiểu. Làm các bài tập giáo viên cho. Ở nhà: Xem lại các phương pháp giải. Xem lại các bài tập đã giải. Giải các bài tập giáo viên cho về nhà. ¾ Giáo viên: Ở lớp: Giảng bài cho học sinh. Lưu ý cho học sinh về các điểm lý thuyết quan trọng. Giải đáp các thắc mắc nếu có. Cho học sinh làm một số bài tập ví dụ. Gợi ý hướng giải quyết các bài tập. Giải các bài tập mẫu. Sửa bài làm của học sinh. Cho bài tập cho học sinh tự làm ở nhà. Ở nhà: 11 SV ne t.vn KH OA C NT T – Đ H KH TN Phần mềm hỗ trợ giảng dạy hình học giải tích GVHD : Nguyễn Tiến Huy Soạn bài giảng. Soạn bài tập. Soạn hướng dẫn giải bài tập Chấm điểm và cho nhận xét về bài làm của học sinh b. Quan hệ với các thành phần bên ngoài: ¾ Học sinh: Tìm tài liệu học liên quan đến bài tập đang giải thông qua sách, báo ….Hay trao đổi với những người có biết kiến thức liên quan đến phần bài tập đang giải như: bạn bè, thầy cô, cha mẹ, anh chị… Đi đến lớp học thêm để củng cố kiến thức và nâng cao khả năng giải bài tập. ¾ Giáo viên: Tham khảo kiến thức liên quan đến bài giảng thông qua sách báo… để soạn bài giảng, bài tập, bài giải. 2.1.2. Hiện trạng về mặt nghiệp vụ: ¾ Giáo viên: Soạn bài giảng: Trước giờ lên lớp dạy, giáo viên soạn bài giảng của mình từ sách giáo khoa của bộ giáo dục và những tài liệu tham khảo khác. Soạn bài tập: Những bài tập cho học sinh làm, giáo viên có thể tự soạn hay lấy từ sách giáo khoa, những tài liệu tham khảo. Soạn hướng dẫn giải bài tập: Để đưa ra các hướng dẫn, gợi ý giải bài tập cho học s