Идентификация паттернов в проекте КОС

Системный анализ наиболее продуктивных проектов компьютерных обучающих систем, созданных авторами и реализованы в образовательной сфере, позволил идентифицировать проектные паттерны. Их повторное применение в последующих проектах способствовало более быстрому конструированию моделей и уменьшению зависимости от изменяющихся требований.

В результате анализа проектная модель была представлена в виде пакетов, объединяющих их элементы по классам, которые являются абстрактными представлениями конкретных составляющих модулей интегрированной обучающей системы: компьютерных учебников, тестов и тренажеров. Эта процедура упростила идентификацию проектных паттернов для каждого отдельного модуля системы и придала ей свойства расширяемости, так как пакетная архитектура позволяет добавлять новые модули в модель компьютерной обучающей системы.

Для обеспечения независимости абстрактного представления материалов компьютерного учебника от их физического наполнения и обеспечения формирования представления учебных материалов идентифицирован и применен в проектной модели паттерн Decorator (рис. 5.8).

Данный паттерн является структурным, компонующим объекты для получения новой функциональности. Дополнительная гибкость в этом случае связана с возможностью изменить композицию объектов во время выполнения, что недопустимо для статической композиции классов.

Рис. 5.8. Применение проектного паттерна Decorator в модуле «Компьютерный учебник».

Применение паттерна Decorator ведет к отделению процедуры создания цепочки объектов от процедуры ее непосредственного использования и, тем самым, ограждает объект-клиент от каких-либо изменений в связи с появлением новых дополнительных требований по расширению функциональности (в данном примере — типов мультимедийности фрагментов лекции).

Таким образом, паттерн Decorator описывает динамическое добавление объектам новых обязанностей и рекурсивно компонует объекты с целью реализации заранее неизвестного числа дополнительных функций [23].

Анализ общности и изменчивости как первичный инструмент выделения объектов, позволил найти концептуальное решение (общность) и подготовить решение на уровне реализации (каждая конкретная вариация) для идентификации проектного паттерна Strategy в модулях компьютерной обучающей системы «Тест» и «Тренажер» (рис. 5.9).

Назначение данного паттерна — определение семейства алгоритмов, инкапсуляция каждого из них и взаимозаменяемость любого алгоритма [23].

Рис. 5.9. Применение проектного паттерна Strategy в модуле «Компьютерный тренажер».

Применение паттерна Strategy в вышеназванных модулях обусловлено необходимостью идентификации алгоритмов генерации наборов учебно-тренировочных заданий, а также обработки изменений в алгоритмах независимо от модулей. Паттерн Strategy — это способ определить семейство алгоритмов. Концептуально все эти алгоритмы решают одну и ту же задачу, но различаются между собой способом ее решения.

Включение данного паттерна в модель позволяет упростить добавление новых алгоритмов генерации набора заданий (вопросов) для теста и тренажера и отделить процедуру выбора алгоритма от его реализации. При этом класс «Стратегия генерации» определяет, как будут использоваться алгоритмы генерации комплекта заданий; класс «Контекст» использует конкретные алгоритмы посредством ссылки на тип абстрактного класса «Стратегия генерации»; классы «Стратегия генерации» и «Контекст» взаимодействуют с целью реализации выбранного алгоритма генерации набора задний тренажера.

Применение паттерна Strategy в модулях компьютерных обучающих систем позволяет отказаться от использования переключателей и/или условных выражений, которые заметно усложняют стойкость систем к изменению требований за счет инкапсуляции каждого поведения в отдельный класс Strategy.

Применение паттернов Decorator и Strategy при проектировании компьютерных обучающих систем дает следующие преимущества:

• • ускорение процесса разработки за счет применения стандартных решений;
• • возможность повторного использования результатов анализа и проектирования;
• • снижение зависимости разработанной системы от часто изменяющихся требований и обеспечение гибкости системы для внесения изменений при необходимости.

Следует отметить, что решение проблемы в контексте выявленных паттернов проектирования при разработке компьютерных обучающих систем не только упрощает дизайн будущей системы, но и оптимизирует программный код.