算術(shù)四則運算智能測試教學(xué)軟件的設(shè)計

劉懷玉+陽西述+何昭青

摘 要：采用UML建模和ActionScript技術(shù)，為小學(xué)數(shù)學(xué)的加減乘除四則運算設(shè)計制作了一種能隨機出題、交互解答、智能評測、圖音并茂的教學(xué)軟件。該教學(xué)軟件克服了傳統(tǒng)多媒體教學(xué)軟件缺乏交互性、隨機性的缺點。該軟件既可用作小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，也可放到網(wǎng)頁里讓學(xué)生們自行測試練習(xí)。

關(guān)鍵詞：UML；四則運算；Flash；ActionScript

中圖分類號：TP344 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

An Intelligent Test Teaching Software Design for Arithmetic

LIU Huaiyu，YANG Xishu，HE Zhaoqing

（Hunan First Normal University，Changsha 410205，China）

Abstract：By using the technologies of UML and ActionScript，a teaching software was designed for elementary arithmetic with random questions， interactive solutions，intelligent evaluation， both better of figure and sound.The software overcomed the lacks of interactive and randomness in traditional multimedia educational software.The software is used both for mathematics teacher classroom teaching and students self-testing exercises in web page.

Keywords：UML；arithmetic；flash；ActionScript

1 引言（Introduction）

信息技術(shù)的發(fā)展與普及，使得多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用于學(xué)校教育。現(xiàn)在的多媒體教學(xué)軟件一般只是將多種媒體信息在教學(xué)中呈現(xiàn)與播放，大多缺少靈活性和交互性[1]。這種缺少交互性與靈活性的教學(xué)軟件很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。加、減、乘、除四則運算是小學(xué)數(shù)學(xué)最重要、也是最基本的內(nèi)容，若使用沒有交互性和靈活性的多媒體教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)，教師教學(xué)過程中很難實時檢測到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果。為小學(xué)數(shù)學(xué)四則運算的教學(xué)設(shè)計一種具有隨機出題、交互解答，并能對答案進(jìn)行自動評價的智能測驗系統(tǒng)，能更好地完善教與學(xué)的過程，更加符合小學(xué)教育學(xué)和教學(xué)法原理[2]。

2 系統(tǒng)設(shè)計（System design）

2.1 總體建模

UML是面向?qū)ο蠼y(tǒng)一建模語言[3]，使用UML用例圖來為四則運算智能測試系統(tǒng)進(jìn)行總體建模，如圖1所示。系統(tǒng)包括加法運算、減法運算、乘法運算和除法運算四個子系統(tǒng)，以及學(xué)生和老師用戶。

圖1 四則運算智能測試系統(tǒng)用例圖

Fig.1 The use case diagram for the system

2.2 子系統(tǒng)設(shè)計

四則運算智能測試系統(tǒng)的每一個子系統(tǒng)（用例）都可以使用UML活動圖來設(shè)計[3]。每一個子系統(tǒng)（例如加法運算）都應(yīng)具有初始化、隨機生成兩個操作數(shù)、實時解答題目（填寫答案）、對輸入的答案進(jìn)行正誤評判等功能，從而達(dá)到智能測試的目標(biāo)?！凹臃ㄟ\算”子系統(tǒng)的活動圖如圖2所示。其他子系統(tǒng)（減法運算、乘法運算和除法運算）的活動圖與此類似。

圖2 “加法運算”子系統(tǒng)活動圖

Fig.2 The active diagram for sub system of additon operation

接下來為每個子系統(tǒng)設(shè)計對象和標(biāo)識符。

打開Flash8，先在場景中畫三個文本框，前兩個為動態(tài)文本框（實例名為d11、d12），用于存儲隨機生成的兩個加數(shù)；后一個為輸入文本框（實例名為s1），用于運行過程中輸入答案。再制作一個隨機出題的按鈕和一個評判按鈕。然后，制作一個能顯示答案正確/錯誤的影片剪輯實例（實例名為judge1），再添加一適當(dāng)?shù)奈淖终f明，如圖3所示。

圖3 加法運算子系統(tǒng)中的對象、按鈕與標(biāo)識符

Fig.3 The objects，buttons and ID for sub

system of addition system

功能：當(dāng)用鼠標(biāo)單擊隨機出題按鈕時，隨機生成加數(shù)1和加數(shù)2，并清除已有答案和判斷結(jié)論。當(dāng)單擊“評判”按鈕時，根據(jù)已輸入答案來判斷其正確性，分別顯示或。

減法、乘法和除法運算子系統(tǒng)里的對象、按鈕、標(biāo)識符、初始化與評判鈕的功能，與加法運算子系統(tǒng)類似。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)（System implementation）

3.1 加法運算子系統(tǒng)的實現(xiàn)

ActiopScript是Flash內(nèi)嵌的面向?qū)ο笳Z言[4]，采用ActiopScript編程，能完整實現(xiàn)加法智能測試系統(tǒng)。

給圖3中隨機出題按鈕 添加代碼：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)指向它并按下左鍵時*/

{ d11.text=random（100）；

/*隨機生成一個100以內(nèi)的整數(shù)，放置在d11里*/

d12.text=random（100）；

/* 隨機生成一個10以內(nèi)整數(shù)，放置在d12里*/

s1.text=""； /*初始化s1，即清空s1 */endprint

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內(nèi)容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)指向它并按下左鍵時*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計算出d11+d12的正確值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果輸入的答案s1與x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2幀*/

else /*否則 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3幀*/

}

Number函數(shù)的功能是將文本轉(zhuǎn)換為數(shù)值，/*…*/里的內(nèi)容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統(tǒng)做好了。下面先來簡單測試一下。發(fā)布動畫后，用鼠標(biāo)單擊隨機出題鈕，系統(tǒng)會隨機生成一個100以內(nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統(tǒng)會根據(jù)所填答案，自動地給出 或 的評判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運算隨機出題、解答與評判

Fig.4 To make a question，to answer and to

judge in the addition system

3.2 其他子系統(tǒng)的實現(xiàn)

減法運算子系統(tǒng)的設(shè)計制作與加法類似，但減法運算子系統(tǒng)里三個文本框名稱不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運算初始化時要采用循環(huán)的方法確保隨機生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時*/

{ do{ /*循環(huán)執(zhí)行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數(shù)*/

d22.text=random（100）； /*生成減數(shù)*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類似，只要將加號“+”變?yōu)闇p號“-”即可。

類似地，可實現(xiàn)乘法運算和除法運算子系統(tǒng)。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數(shù)，評判時約定小數(shù)超過2位則按四舍五入法只保留2位小數(shù)，這樣才能評判出除法答案的正確性。

制作好的四則運算智能測驗系統(tǒng)，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復(fù)實驗，證明該系統(tǒng)確實能方便的隨機出題、動態(tài)輸入答案、自動評判正誤，系統(tǒng)對輸入答案的評判正確率為100%。

圖5 四則運算智能測試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計制作的四則運算智能測試系統(tǒng)與以往類似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優(yōu)點?？梢詫⑺鼏为氉鳛橐粋€教學(xué)軟件應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網(wǎng)頁上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測試。經(jīng)試用，師生反映都很好。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術(shù)學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，

2009.

[2] 黃濟(jì)，勞凱聲，檀傳寶.小學(xué)教育學(xué)（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].車皓陽，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[4] 章精設(shè)，胡登濤.Flash ActionScript 3.0從入門到精通[M].北京：

清華大學(xué)出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件的設(shè)計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件[J].中國教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學(xué)士，高級講師.研究領(lǐng)域：數(shù)學(xué)教育與

多媒體應(yīng)用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領(lǐng)域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內(nèi)容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)指向它并按下左鍵時*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計算出d11+d12的正確值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果輸入的答案s1與x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2幀*/

else /*否則 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3幀*/

}

Number函數(shù)的功能是將文本轉(zhuǎn)換為數(shù)值，/*…*/里的內(nèi)容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統(tǒng)做好了。下面先來簡單測試一下。發(fā)布動畫后，用鼠標(biāo)單擊隨機出題鈕，系統(tǒng)會隨機生成一個100以內(nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統(tǒng)會根據(jù)所填答案，自動地給出 或 的評判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運算隨機出題、解答與評判

Fig.4 To make a question，to answer and to

judge in the addition system

3.2 其他子系統(tǒng)的實現(xiàn)

減法運算子系統(tǒng)的設(shè)計制作與加法類似，但減法運算子系統(tǒng)里三個文本框名稱不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運算初始化時要采用循環(huán)的方法確保隨機生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時*/

{ do{ /*循環(huán)執(zhí)行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數(shù)*/

d22.text=random（100）； /*生成減數(shù)*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類似，只要將加號“+”變?yōu)闇p號“-”即可。

類似地，可實現(xiàn)乘法運算和除法運算子系統(tǒng)。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數(shù)，評判時約定小數(shù)超過2位則按四舍五入法只保留2位小數(shù)，這樣才能評判出除法答案的正確性。

制作好的四則運算智能測驗系統(tǒng)，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復(fù)實驗，證明該系統(tǒng)確實能方便的隨機出題、動態(tài)輸入答案、自動評判正誤，系統(tǒng)對輸入答案的評判正確率為100%。

圖5 四則運算智能測試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計制作的四則運算智能測試系統(tǒng)與以往類似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優(yōu)點?？梢詫⑺鼏为氉鳛橐粋€教學(xué)軟件應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網(wǎng)頁上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測試。經(jīng)試用，師生反映都很好。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術(shù)學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，

2009.

[2] 黃濟(jì)，勞凱聲，檀傳寶.小學(xué)教育學(xué)（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].車皓陽，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[4] 章精設(shè)，胡登濤.Flash ActionScript 3.0從入門到精通[M].北京：

清華大學(xué)出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件的設(shè)計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件[J].中國教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學(xué)士，高級講師.研究領(lǐng)域：數(shù)學(xué)教育與

多媒體應(yīng)用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領(lǐng)域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內(nèi)容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)指向它并按下左鍵時*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計算出d11+d12的正確值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果輸入的答案s1與x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2幀*/

else /*否則 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3幀*/

}

Number函數(shù)的功能是將文本轉(zhuǎn)換為數(shù)值，/*…*/里的內(nèi)容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統(tǒng)做好了。下面先來簡單測試一下。發(fā)布動畫后，用鼠標(biāo)單擊隨機出題鈕，系統(tǒng)會隨機生成一個100以內(nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統(tǒng)會根據(jù)所填答案，自動地給出 或 的評判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運算隨機出題、解答與評判

Fig.4 To make a question，to answer and to

judge in the addition system

3.2 其他子系統(tǒng)的實現(xiàn)

減法運算子系統(tǒng)的設(shè)計制作與加法類似，但減法運算子系統(tǒng)里三個文本框名稱不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運算初始化時要采用循環(huán)的方法確保隨機生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時*/

{ do{ /*循環(huán)執(zhí)行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數(shù)*/

d22.text=random（100）； /*生成減數(shù)*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類似，只要將加號“+”變?yōu)闇p號“-”即可。

類似地，可實現(xiàn)乘法運算和除法運算子系統(tǒng)。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數(shù)，評判時約定小數(shù)超過2位則按四舍五入法只保留2位小數(shù)，這樣才能評判出除法答案的正確性。

制作好的四則運算智能測驗系統(tǒng)，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復(fù)實驗，證明該系統(tǒng)確實能方便的隨機出題、動態(tài)輸入答案、自動評判正誤，系統(tǒng)對輸入答案的評判正確率為100%。

圖5 四則運算智能測試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計制作的四則運算智能測試系統(tǒng)與以往類似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優(yōu)點?？梢詫⑺鼏为氉鳛橐粋€教學(xué)軟件應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網(wǎng)頁上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測試。經(jīng)試用，師生反映都很好。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術(shù)學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，

2009.

[2] 黃濟(jì)，勞凱聲，檀傳寶.小學(xué)教育學(xué)（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].車皓陽，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[4] 章精設(shè)，胡登濤.Flash ActionScript 3.0從入門到精通[M].北京：

清華大學(xué)出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件的設(shè)計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學(xué)數(shù)學(xué)多媒體課件[J].中國教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學(xué)士，高級講師.研究領(lǐng)域：數(shù)學(xué)教育與

多媒體應(yīng)用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領(lǐng)域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.