- •Реферат
- •Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (тусур)
- •Задание
- •1 Введение
- •2 Элементы учебного процесса и их роль в обучении
- •2.1 Практические занятия по решению задач
- •2.2 Программы-симуляторы и интерактивные модели
- •2.3 Лабораторные работы
- •2.4 Контрольные работы
- •2.5 Тесты
- •2.6 Экзамены, зачеты
- •2.7 Выводы
- •3 Использование компьютера в образовании
- •3.1 Концепция обучения с использованием компьютерных технологий
- •3.2 Основные свойства компьютера
- •3.3 Классификация электронных средств учебного назначения
- •3.3.1 Принципы классификации электронных средств учебного назначения
- •3.3.2 Подробная классификация учебных средств по функциональному признаку
- •3.3.3 Программы поддержки текущей деятельности преподавателя
- •3.3.4 Инструментальные системы
- •3.3.5 Компьютерные учебные программы
- •3.4 Требования, предъявляемые к обучающим системам
- •3.5 Выводы
- •4 Тестирующие программы и генераторы заданий
- •4.1 Тестирующие системы
- •4.2 Прототипы тестирующих систем
- •4.3 Существующие программы для создания тестов
- •4.4 Модели и алгоритмы генерации вопросов и тестовых заданий
- •4.4.1 Генерация задач
- •4.4.2 Шаблоны задач
- •4.5 Технология разработки генераторов
- •4.6 Существующая технология создания компьютерных контрольных работ и экзаменов в фдо тусур
- •4.7 Выводы
- •5 Постановка задачи
- •6 Выбор и описание средств разработки
- •7 Описание системы генерации заданий
- •7.1 Use case diagram (диаграммы прецедентов)
- •7.2 Функциональная модель системы
- •7.3 Структура системы
- •7.4 Основные алгоритмы системы
- •7.5 Интерфейс пользователя
- •7.6 Тестирование
- •8 Технико-экономическое обоснование проекта
- •8.1 Обоснование целесообразности разрабатываемой программы
- •8.2 Планирование комплекса работ по разработке темы
- •8.3 Расчет затрат на разработку проекта
- •8.3.1 Общие положения
- •8.3.2 Расчет сметы затрат
- •8.4 Расчет эксплуатационных затрат
- •8.5 Оценка эффективности работы
- •9 Вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности
- •9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
- •9.2 Требования и защитные мероприятия в области безопасности жизнедеятельности
- •9.2.1 Электробезопасность
- •9.2.2 Пожарная безопасность
- •9.2.3 Ионизирующее излучение
- •9.2.4 Шум и вибрация
- •9.2.5 Освещенность
- •9.3 Эргономические требования
- •9.4 Общие требования безопасности
- •9.4.1 Требования безопасности перед началом работы
- •9.4.2 Требования безопасности во время работы
- •9.4.3 Инструкция по оказанию первой помощи при поражении электрическим током
- •9.4.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях
- •9.4.5 Требования безопасности по окончании работы
- •9.5 Требования экологичности
- •10 Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
7.4 Основные алгоритмы системы
Для реализации системы были разработаны следующие алгоритмы:
- алгоритм «Генерация задания» (рис. 7.11);
- алгоритм решения оптимизационной задачи – «Симплекс-метод» (рис. 7.12);
- алгоритм «Анализ моделей на чувствительность»;
- алгоритм «Двойственная оптимизационная задача линейного программирования»;
- алгоритм пошагового выполнения задания «Тренажер для изучения Симплекс-метода»;
- алгоритм «Проверка», предназначенный для проверки преподавателем контрольной работы, выполненной студентом;
- алгоритм «Экзамен», предназначенный для формирования различных заданий на экзамене и автоматизированной проверки результатов выполнения.
Рисунок 7.11 – Алгоритм генерации задания
Рисунок 7.12 – Алгоритм Симплекс-метода в модуле «Тренажер»
7.5 Интерфейс пользователя
На рисунках 7.13– 7.22 приведены основные экранные формы системы.
Рисунок 7.13 – Основная форма приложения для преподавателя
Рисунок 7.14 – Экранная форма выполнения Симплекс-метода в модуле «Тренажер»
Рисунок 7.15 – Экранная форма выполнения анализа чувствительности в модуле «Тренажер»
Рисунок 7.16 – Экранная форма решения двойственной задачи в модуле «Тренажер»
Рисунок 7.17 – Экранная форма ввода данных студента перед получением задания
Рисунок 7.18 – Экранная форма заполнения результатов расчета контрольной работы
Рисунок 7.19 – Экранная форма проверки контрольных работ
Рисунок 7.20 – Экранная форма модуля помощи «Help»
Рисунок 7.21 – Пример ввода ответа в модуле «Экзамен»
Рисунок 7.22 – Результат выполненного экзамена
Методы работы с системой описаны в руководстве пользователя приложение Б.
7.6 Тестирование
Для проверки работоспособности системы проведен расчет одного из вариантов контрольной работы ручным методом. После чего полученные данные введем в систему и сравним итоговые результаты.
Дана задача линейного программирования:
1 Необходимо найти оптимальное решение модели Симплекс-методом.
Решение состоит из пяти итераций, в результате которых получаем:
Оптимальное решение имеет вид:
Ниже приведен пример ввода результата расчетов Симплекс-методом (рис. 7.23).
Рисунок 7.23 – Ввод результата расчетов Симплекс-методом
2 Произвести анализ на чувствительность. Определить, в каких пределах могут меняться коэффициенты при базисных и небазисных переменных в выражении для целевой функции, не нарушая оптимальности прежнего базиса. Найти пределы, в которых могут меняться константы в правых частях, не нарушая оптимальности прежнего решения.
Небазисными переменными являются: x1, x2, x3, x6.
Предположим, что коэффициент при x получает положительное приращение δ. Тогда строка 0 исходной системы примет вид:
На заключительной итерации, строка 0 примет вид:
Если δ1 > , то коэффициент при x1 примет отрицательное значение, так же если δ2 > , то коэффициент при x2 примет отрицательное значение, то решение перестанет быть оптимальным, аналогично с δ3 и δ6.
Следовательно, получаем:
δ1 < ; δ2 < ; δ3 < δ6 < .
Запишем целевую функцию на последней итерации с измененным коэффициентом при базисной переменной x4:
стр(0)
Так как x4 по-прежнему входит в базис, то необходимо исключить x4 из строки (0). Для этого умножим строку (3) на δ и прибавим к строке (0). В результате получим:
Отсюда следует, что при выполнении условия полученное решение остается оптимальным.
Запишем целевую функцию на последней итерации с измененным коэффициентом при базисной переменной x5:
Так как x5 по-прежнему входит в базис, то необходимо исключить x5 из строки (0). Для этого умножим строку (1) на δ и прибавим к строке (0). В результате получим:
Отсюда следует, что при выполнении условия полученное решение остается оптимальным.
Находим пределы, в которых могут меняться константы в правых частях, не нарушая оптимальности прежнего решения. Таким образом, ранее полученное решение останется допустимым, если:
;
.
Ниже приведен пример ввода результата расчетов анализа на чувствительность (рис. 7.24).
Рисунок 7.24 – Ввод результата расчетов анализа на чувствительность
3 Используя двойственную модель определить, в каких интервалах могут меняться коэффициенты при небазисных переменных в выражении для целевой функции, не нарушая оптимальности прежнего решения.
Результат выглядит следующим образом:
Следовательно, получаем:
Ниже приведен пример ввода результата расчетов двойственной задачи (рис. 7.25).
Рисунок 7.25 – Ввод результата расчетов двойственной задачи
При проверке преподавателем выполненной контрольной работы программа выведет следующий результат (рис. 7.26-7.28).
Результаты, полученные при ручных расчетах и выданные системой, полностью совпадают. Следовательно, алгоритмы, использованные системой верны, то есть она полностью готова к использованию в учебном процессе.
Рисунок 7.26 – Проверка результата расчетов Симплекс-метода
Рисунок 7.27 – Проверка результата расчетов анализа на чувствительность
Рисунок 7.28 – Проверка результата расчетов двойственной задачи