Поиск
по сайту:
Архив
мероприятий:
Министерство образования и науки Российской Федерации
Министерство образования Саратовской области
Национальный исследовательский Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Саратовский областной институт развития образования
Комитет по информатизации Саратовской области
Комитет по образованию администрации муниципального образования «Город Саратов»
Автономная некоммерческая организация «Информационные технологии в образовании»
Автономная некоммерческая организация «Научно-исследовательский центр «Образование. Качество. Отрасль»»
IX Всероссийская (с международным участием) научно-практическая конференция
«Информационные технологии в образовании»
«ИТО-Саратов-2017»
2-3 ноября 2017 года, г. Саратов
Пожалуйста, авторизуйтесь:
Логин:
Пароль:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:




Разработка веб-приложения для обучения и контроля знаний по теме "Алгоритмы на графах"

Авторы: Исайкин Виктор Викторович 1, Огнева Марина Валентиновна 2, Кандидат физико-математических наук
1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 2 ФГБОУ ВПО "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Огнева Марина Валентиновка, зав. кафедрой и информатики и программирования, Исайкин Виктор Викторович,студент Саратовский нациольный исследовательский государственный университет имени Н.Г.Чернышеского. Рассматривается самостоятельное разработанное веб-приложение для обучения и контроля знаний по теме "Алгоритмы на графах". Приложение содержит теорию по данной теме, модуль визуализации и возможности для проведения тестирования.

Разработка веб-приложения для обучения и контроля знаний по теме "Алгоритмы на графах"

 

Огнева Марина Валентиновка, зав. кафедрой и информатики и программирования,

Исайкин Виктор Викторович,студент

Саратовский нациольный исследовательский государственный университет имени Н.Г.Чернышеского.

         

Рассматривается самостоятельное разработанное веб-приложение для обучения и контроля знаний по теме "Алгоритмы на графах". Приложение содержит теорию по данной теме, модуль визуализации и возможности для проведения тестирования.

 

          Граф — математическая модель для представления объектов или со­бытий и связей между ними. Структуры молекул, блок-схемы алгоритмов, электрические цепи, схемы дорог, предприятия со связями между ними, группы людей с указанием каких–либо отношений (например, психологической совместимости), структура управления с указанием объектов – это и многое другое можно представить с помощью графов. Использование методов теории графов часто ускоряет решение практических задач, упрощает расчеты, повышает эффективность научной, инженерной и конструкторской деятельности [1].

Задачи, решение которых удобно представить в виде графа, встречаются еще в младшей школе, на уроках математики и информатики. Задачи на подсчет количества путей и на нахождений кратчайшего пути в графе входят в программу основного государственного экзамена по информатике и единого государственного экзамена по информатике. В средней и особенно старшей школе с помощью теории графов решаются хотя и учебные, но уже достаточно серьезные задачи, в том числе, олимпиадные.

В вузе теория графов изучается как в курсе информатики, дискретной математики, так и в виде отдельных дисциплин на направлениях и специальностях, связанных с компьютерными науками и математикой. Умение выбирать, программировать и анализировать графовые алгоритмы необходимо студентам при выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ, практик, и на олимпиадах по программированию, а профессиональные разработчики все чаще и чаще сталкиваются с необходимостью использовать алгоритмы на графах в промышленных проектах.

Таким образом, создание портала по изучению теории графов, который бы позволял размешать и редактировать теорию, добавлять задачи и тесты, отслеживать успеваемость и имел бы модуль визуализации графовых алгоритмов, является актуальным.

Данный портал представляет собой клиент-серверное приложения, которое базируется на технологии ASP.NET Core.

Работа с порталом возможна в трех режимах: неавторизованный пользователь; авторизованный пользователь, не являющийся администратором, авторизованный пользователь, являющийся администратором. В зависимости от этого меняются возможности использования каждого модуля портала (работа с теорией, работа с визуализатором, тестирование).

Рисунок 1. Вид главной страницы, не авторизованного пользователя.

На рисунке 1 представлена главная страница неавторизованного пользователя. Такой неавторизованный пользователь может читать теорию, а также работать с модулем визуализации.

Рисунок 2 Вид главной страницы, авторизованного пользователя, не администратора.

 На рисунке 2 представлена страница авторизованного пользователя, не являющимся администратором. Этот пользователь обладает всеми возможностями неавторизованного пользователя, а так же имеет возможность прохождения тестов и просмотра результатов.

Рисунок 3. Вид главной страницы администратором.

На рисунке 3 представлена главная страница авторизованного пользователя, являющегося администратором. Этот пользователь может добавлять новые страницы с теоретическим материалом, редактировать его, создавать новые тесты и пользоваться модулем визуализации.

Для эффективного использования алгоритмов на графах при решении прикладных задач, необходимо не просто знать определенный набор таких алгоритмов, но очень хорошо понимать принципы их работы, чтобы уметь грамотно использовать готовые алгоритмы, уметь их модифицировать и разрабатывать новые. Поэтому  одной из важных составляющих обучения является  наглядный пошаговый разбор на различных примерах. Для реализации данной задачи, была разработана программа - визуализатор алгоритмов [2]. Модуль визуализации — это страница с визуализатором графовых алгоритмов. Пользователь может модифицировать граф, добавляя и удаляя вершины и связи между ними. После того, как выбран алгоритм и начальная вершина, можно нажать кнопку "Старт", чтобы запустить алгоритм на выполнение. Алгоритм будет выполняться пошагово, при этом изменяется окраска вершин (рисунок 4). Пользователь может прервать визуализацию при нажатии кнопки «Стоп». Если пользователь захочет посмотреть визуализацию другого алгоритма или повторить визуализацию, ему необходимо сбросить цвет вершин графа нажатием кнопки «Сбросить цвет». При нажатии кнопки «Помощь» покажется модальное окно с инструкцией.

Рисунок 4. Визуализация алгоритма поиска в ширину.

Также на данной странице отображается ответ алгоритма и список смежности графа (рисунок 5).

Рисунок 5. Часть страницы визуализации.

Третий модуль портала - это работа с тестами. Зарегистрированный пользователь может открыть страницу «Список тестов»,  выбрать и выполнить тест. На вкладке «Мои результаты» показаны все пройденные тесты и оценки к ним (рисунок 6).

Рисунок 6. Мои результаты.

Пользователь, обладающий ролью администратора, может создавать свои тесты и  просматривать оценки всех пользователей (рисунок 7).

Рисунок 7.Релуьтаты пользователей.

Данное приложение может быть использовано при проведении занятий по дисциплинам "Информатика и программирование", "Теория графов",  "Структуры данных и алгоритмы" на факультете компьютерных наук и информационных технологий, на механико-математическом факультете, а также при подготовке к олимпиадам школьников профильных классов.

Список использованных источников
  1. Костюкова Н.Графы и их применение. Комбинаторные алгоритмы для программистов. Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний 2016. — 312 с.
  2. Огнева М.В, Исайкин В.В Алгоритмы на графах: от школьных олимпиад до промышленных IT проектов. Материалы сборника Электронное обучение в непрерывном образовании – Ульяновск: УлГТУ, 2016. – 1320 с
Вид представления доклада  Устное выступление и публикация


Чтобы оставлять комментарии необходимо пройти процедуру регистрации.

В статусе «Черновик» Вы можете производить с тезисами любые действия.

В статусе «Отправлено в Оргкомитет» тезисы проходят проверку в Оргкомитете. Статус «Черновик» может быть возвращен тезисам либо если есть замечания рецензента, либо тезисы превышают требуемый объем, либо по запросу участника.

В статусе «Рекомендован к публикации» тезис публикуется на сайте. Статус «Черновик» может быть возвращен либо по запросу участника, либо при неоплате публикации, если она предусмотрена, либо если тезисы превышают требуемый объем.

Статус «Опубликован» означает, что издана бумажная версия тезиса и тезис изменить нельзя. В некоторых крайне редких ситуацих участник может договориться с Оргкомитетом о переводе тезисов в статус «Черновик».

Статус «Отклонен» означает, что по ряду причин, которые указаны в комментариях к тезису, Оргкомитет не может принять тезисы к публикации. Из отклоненных тезис в «Черновики» может вернуть только Председатель программного или председатель оргкомитета.