Разработка программного приложения для выполнения лабораторных работ
Разрабатываемое приложение для выполнения лабораторных работ по курсу «Мультимедийные информационные системы» реализуется на основе клиент-серверной архитектуры. В предлагаемой архитектуре сервер будет являться ключевым компонентом и будет выполнять функцию сервера базы данных. Он будет хранить данные, связанные с выполнением лабораторных работ, включая сами задания, критерии оценивания и результаты учащихся. Клиенты будут взаимодействовать с сервером посредством обмена необходимыми данными и информацией через специально разработанное приложение. Роль клиентов в системе выполняется двумя независимыми приложениями: отдельный интерфейс для преподавателя и приложение для студентов. Приложение преподавателя функционирует как тонкий клиент, который позволяет преподавателю просматривать и проверять выполненные студентами работы. Все данные предварительно обработаны и хранятся в базе данных. Приложение для студентов разработано как толстый клиент, так как оно самостоятельно выполняет необходимые вычисления на устройстве студента. По окончанию выполнения задания приложение студента отправляет результаты работы на сервер базы данных автоматически, где их можно просмотреть и проверить преподавателю. Важной особенностью разрабатываемой система является модульная структура, поэтому каждая лабораторная работа реализована отдельным, независимым модулем.
Для обеспечения мониторинга и управления ходом выполнения лабораторных работ между приложением студента и преподавателя предусмотрена прокси-программа, роль которой выполняет база данных. Она хранит данные о студентах и историю выполнения лабораторных работ. Приложение преподавателя позволяет отслеживать контроль прогресса прохождения лабораторных работ группы и каждого отдельного студента. Администратором базы данных является преподаватель, проводящий лабораторную работу, и только он имеет право обновлять и удалять данные.
Таким образом, по итогам рассмотренного выше материала была выбрана клиент-серверная архитектура с модульной структурой системы. (Рис. 3.1).
Рисунок 3.1 — Архитектура системы
После проектирования системы нужно приступить к разработке структуры базы данных. В рамках создания базы данных будут реализованы следующие основные таблицы:
- таблица «Пользователи» предназначена для хранения информации обо всех пользователях системы и включает такие поля, как логин, пароль, фамилия, имя, отчество, группа (в случае студентов) и роль пользователя в системе (администратор, преподаватель или студент).
- таблица «Алгоритм Косарайю» предназначена для сохранения сведений о ходе выполнения студентами соответствующей лабораторной работы.
- таблица «Метод К-средних», в которой хранится информация о процессе выполнения студентами задания, а также ссылка на файлы с итогами выполненных работ.
Используя эти данные, можно построить единую инфологическую модель данных, отражающую структуру и взаимосвязи элементов системы. (Рис. 3.3).
Рисунок 3.2 — Инфологическая модель данных
Даталогическая модель является графической схемой, которая наглядно показывает структуру и логику организации данных в системе, исходя из выбранной модели данных. Она помогает увидеть основные сущности и определить, как именно эти сущности связаны друг с другом. Для построения такой схемы используется метод «Сущность-связь». Разработанная модель должна полностью соответствовать третьей нормальной форме, поскольку выполнение этого условия гарантирует отсутствие избыточности и делает базу данных удобной и эффективной в использовании.
Рисунок 3.3 — Даталогическая модель данных
Следующий шагом является описание логики работы модуля, предназначенного для выполнения лабораторной работы на тему «Распределение мультимедийной информации между участниками аудио- и видеоконференций». В первую очередь важно определить, какие именно роли пользователей будут взаимодействовать с этим модулем. В рамках системы предусмотрены следующие категории пользователей:
– Администратор;
– Преподаватель;
– Студент.
В зависимости от своей роли в системе, пользователи получают разный уровень доступа к данным, связанным с лабораторной работой.
Администратор обладает полным доступом ко всем данным в базе. Он может не только просматривать любую информацию, но и вносить изменения напрямую с помощью SQL-запросов. Такая роль требует максимального уровня доверия и используется для технического сопровождения и настройки системы.
Преподаватель работает с системой через специальный интерфейс, встроенный в состав программного комплекса. С его помощью он получает доступ к результатам выполнения лабораторных работ всеми студентами, зарегистрированными в системе (Рис 3.8). Интерфейс позволяет просматривать сводную таблицу с отметками о сдаче каждой работы и быстро оценивать текущее состояние успеваемости. Вся информация отображается в наглядной форме, без необходимости ручного взаимодействия с базой данных.
Студенты, в свою очередь, не имеют прямого доступа к данным, хранящимся в системе. Их взаимодействие с базой ограничивается двумя случаями: при входе в систему, когда производится проверка учетных данных, и в процессе выполнения лабораторной работы, когда программа автоматически сохраняет полученные результаты. Таким образом, работа с базой данных для студентов полностью автоматизирована и проходит «в фоновом режиме».