Разработка интерактивной обучающей системы для курса «Проектирование баз данных»

Содержание
Введение..................................................................................................................... 13
1 Теоретическая часть............................................................................................... 15
1.1 Постановка задачи ........................................................................................... 15
1.2 Этап начальной разработки БД ...................................................................... 15
1.3 Проектирование БД ......................................................................................... 19
1.3.1 Концептуальное проектирование ........................................................... 19
1.3.2 Бизнес правила ......................................................................................... 20
1.3.3 Разработка и построение подробной ER-диаграммы .......................... 24
1.3.4 Анализ информационных задач и круга пользователей системы ...... 26
1.3.5 Определение атрибутов каждой сущности ........................................... 26
1.4 Составление реляционных отношений.......................................................... 30
1.4.1 Расчет места для хранения БД ................................................................ 33
1.4.2 Задание места хранения БД. Загрузка базы данных............................. 38
1.5 Используемые технологии программирования ............................................ 38
1.5.1 Фреймворк YII.......................................................................................... 38
1.5.2 Библиотека JQuery ................................................................................... 40
1.5.3 Веб-сервер Apache ................................................................................... 41
1.5.4 CSS фреймворк Bootstrap ........................................................................ 43
1.6 Используемые языки программирования...................................................... 46
1.6.1 Язык РНР .................................................................................................. 46
1.6.2 Язык jаvascript ......................................................................................... 47
2 Расчетная часть....................................................................................................... 49
2.1 Логическое проектирование ........................................................................... 49
2.2 Физическое проектирование........................................................................... 50
2.2.1 Обоснование выбора СУБД .................................................................... 50
2.2.2 Меры по обеспечению безопасности ..................................................... 50
2.2.3 Создание пользователей, логинов и задание им паролей .................... 52
2.3 Описание интерфейса приложения ................................................................ 52
3 Технико-экономическое обоснование проекта ................................................... 62
3.1 Описание работы и обоснование необходимости ........................................ 62
3.2 Трудовые ресурсы, используемые в работе .................................................. 62
3.3 Расчет стоимости работы по проектированию и разработке ...................... 63
3.4 Расчет затрат на амортизацию........................................................................ 70
4 Безопасность жизнедеятельности......................................................................... 73
4.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов
проектируемого объекта, воздействующих на персонал ...................................... 73
4.2 Расчет пожарной безопасности проектируемого объекта ........................... 76
4.3 Расчет уровня шума ......................................................................................... 80
Заключение ................................................................................................................ 82
Список используемой литературы .......................................................................... 83
Приложение А ........................................................................................................... 84
1.1 Постановка задачи

Требуется разработать интерактивную обучающую систему для курса
«Проектирование баз данных».
Интерактивная система позволит студентам изучать данный курс
дистанционно в удобной форме в виде некоторого количества модулей(глав),
после которых предлагаются задачи и тесты, которые студент, прошедший
изучение, должен выполнить. Решенные задания отправляются на проверку
преподавателю, который может либо поставить студенту отметку о
выполнении данного задания, либо отправить обратно на доработку.
Встроенный мессенджер позволит студенту обращаться за помощью к учителю
в режиме реального времени. Пользователь заполняет свой профиль, в котором
будет указано сколько заданий он решил правильно и сколько неправильно.
Также будет вестись рейтинг каждого учащегося, что придаст обучению
соревновательный характер, тем самым повышая успеваемость и
заинтересованность курсом.
Таким образом, пользователь-студент после регистрации на сайте может
получить доступ к теоретическому материалу курса, выполнять задачи и тесты,
отправлять результат на проверку, общаться с помощью мессенджера с
преподавателем и другими пользователями.
Преподаватель может создавать уведомления, которые в последствии
можно рассылать всем студентам (например, уведомление о консультации к
экзамену), проверять задания студентов, ставить им оценки.

1.2 Этап начальной разработки БД

Анализ предметной области
Курс «Проектирование баз данных» – это предмет, изучающийся в
АУЭС, на котором проходятся основы проектирования и реализации баз
данных.
Базовой СУБД для изучения данного курса является SQL SERVER 2008
R2 от компании Microsoft.
Студенты должны изучать теоритические материалы, после каждой главы
на лабораторных занятиях им предлагается выполнить несколько практических
заданий для более глубокого освоения материала.
Сами задания выполняются либо в программах для проектирования ER-
диаграмм, например ERWIN или Microsoft Visio, а также в среде SQL Server
Management Studio. После выполнения задания студенты должны показать
решение преподавателю.
Также необходимо проводить тестирование студентов на предмет
освоения ими теоритических материалов.
Данный дипломный проект упростит процесс освоения студентами курса,
за счет уменьшения времени, затраченного на очереди к преподавателям.
Вся информация о прогрессе и о курсе будет храниться в БД.
Базовые сущности данной базы данных:
1 Пользователи. Эта сущность служит для хранения информации о
пользователях системы, об их личных данных и уровне доступа.
2 Модули курса. В данной сущности хранится весь теоритический
материал.
3 Задания. Здесь хранятся тексты заданий и их начальные условия.
4 Тесты. В данной сущности хранится информация о тестировании, о
том к какому модулю оно относится и его описание.
5 Тестовые вопросы. Здесь хранится текст всех тестовых вопросов и то,
к какому именно тесту он относится.
6 Варианты ответа. Здесь хранятся варианты ответа на тестовые
вопросы.
7 Очередь проверки. В данную сущность будут записываться тикеты на
проверку заданий, выполненных студентами.
8 Сообщения. Здесь в зашифрованном виде хранятся все пересылаемые
студентами и учителями сообщения.

UML диаграммы
Для моделирования статических объектов в объектно-ориентированной
концепции UML существует 12 диаграмм, но так как большинство объектов БД
«Интерактивной обучающей системы» являются статическими, используем
самые основные:
1 Диаграмма компонентов.
2 Диаграмма прецедентов.
3 Диаграмма классов.
4 Диаграмма развертывания.

Диаграмма компонентов
Диаграмма компонентов показывает набор компонентов и отношений
между ними.
Компонент – это физически заменяемая часть системы, которая имеет
набор интерфейсов и обеспечивает их реализацию.
Приложение обращается за получением или добавлением информации к
базе данных mssql. Но обращается не напрямую, а с помощью ODCB драйвера
MSSQL PHP Driver . Таким образом, MSSQL PHP Driver является интерфейсом
между приложениеми базой данных, обеспечивая их взаимодействие.
Диаграмма компонентов представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.2 – Диаграмма прецедентов
Из нее видно, что пользоваться базой могут 3 группы пользователей:
студенты, учителя и администраторы
Диаграмма классов
Диаграмма классов, показанная на рисунке 1.3, в UML является частным случаем
ER-диаграммы.
ER-диаграммы используются для логического
проектирования баз данных. Главное их отличие: в ER-диаграмме уделяется
внимание структуре данных, а в диаграмме классов – поведению классов.
Рисунок 1.3 – Диаграмма классов

Диаграмма развертывания
Диаграмма развертывания, представленная на рисунке 1.4, Deployment
diagram в UML моделирует физическое развертывание артефактов на узлах.
Например, чтобы описать
web-сайт диаграмма развертывания должна
показывать, какие аппаратные компоненты («узлы») существуют (например,
web-сервер, сервер базы данных, сервер приложения), какие программные
компоненты («артефакты») работают на каждом узле (например, web-
приложение, база данных), и как различные части этого комплекса соединяются
друг с другом (например, JDBC, OLEDB, RMI).

Рисунок 1.4 – Диаграмма развертывания
Узлы представляются как прямоугольные параллелепипеды с
артефактами, расположенными в них, изображенными в виде прямоугольников.
Узлы могут иметь подузлы, которые представляются как вложенные
прямоугольные параллелепипеды. Один узел диаграммы развертывания может
концептуально представлять множество физических узлов, таких как кластер
серверов баз данных.
Существует два типа узлов:
- узел устройства;
- узел среды выполнения.
Узлы устройств являются физически вычислительными ресурсами со
своей памятью и сервисами для выполнения программного обеспечения, такие
как обычные ПК, мобильные телефоны. Узел среды выполнения – это
программный вычислительный ресурс, который работает внутри внешнего узла
и который предоставляет собой сервис, выполняющий другие исполняемые
программные элементы.
Диаграмма развертывания нашей системы очень проста, так как не
требует специального оборудования и может устанавливаться на любой ПК в
компьютерных классах [2].

1.3 Проектирование БД
1.3.1 Концептуальное проектирование
Учтем параметры нашей системы, приведенные ранее, и выделим
основные сущности и связи между ними, изобразим их на предварительной ER-
диаграмме, которая приведена на рисунке 1.5.
Для построения
ER-диаграммы воспользуемся программным
обеспечением от компании Microsoft под названием Visio. Данная программа
позволяет не только составить диаграмму сущность-связь, но и в дальнейшем
экспортировать данную схему в любую из множества поддерживаемых ей
СУБД, в моем случае это будет экспорт в SQL SERVER 2008 R2.
На основе данной диаграммы сформируем наши бизнес-правила. Бизнес
правилами называются такие правила, которые устанавливают ограничения для
связей между сущностями.
Далее установим связи между сущностями, опираясь на описание
операций на предварительной ER-диаграмме. Точнее связи наших сущностей
можно установить на основе бизнес-правил, которые, в свою очередь,
построены на основе подробного описания операций.
Сообщения получают
Пользователи администратор являются создает уведомления Рассылает учителя группы
Отсносятся к Варианты ответа Имеет студенты Изучают создает Главы курса Относятся к Проверяет
Отноосится к Вопросы Состоит из Выполняют Тесты Задания
Рисунок 1.5 – Общая ER-диаграмма
1.3.2 Бизнес правила
1 Информация о пользователе заносится в две сущности. В одной из них
находится техническая информация, а во второй личные данные
пользователей, такие как имя, фамилия, адрес изображению аватарки,
набранный пользователем опыт и номер группы в которой учится студент
(рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 – Cегмент ER -диаграммы для бизнес-правила 1

2 Каждый город находится в определенной стране. В каждой стране
может быть неограниченное количество городов (рисунок 1.7).
Рисунок 1.7 – Cегмент ER-диаграммы для бизнес-правила 2

3 В профиль пользователя заносится информация о том, в каком городе
он прописан (рисунок 1.8).
Рисунок 1.8 – Cегмент ER-диаграммы для бизнес-правила 3
4 В профиле можно указать в какой группе учится студент. Группе, в
свою очередь, можно назначить старосту (рисунок 1.9).....