Проєктування навчальної системи візуалізації роботи алгоритмів

Abstract

Розглянуто особливості проектування навчальної системи для студентів спеціальності 121 "Інженерія програмного забезпечення" У межах дисципліни "Алгоритми і структури даних". Мета системи – полегшити процес вивчення основних принципів роботи алгоритмів через динамічну візуалізацію їх кроків та подання інформаційної складової (покроковий опис алгоритму та загальна інформація про нього) до кожного з них. Проведено дослідження візуалізації як методу навчання. Виявлено основні проблеми студентів під час вивчення теоретичного матеріалу. Проаналізовано сучасні засоби візуалізації покрокової роботи алгоритмів, які можна використовувати у навчальному процесі. Встановлено основні завдання системи і розроблено основні вимоги до програмного продукту. На основі виконаних досліджень спроєктовано архітектуру системи, яка є гнучкою до змін у сфері навчання. Побудовано структуру компонент програмного додатку, діаграму розгортання, діаграму прецедентів, діаграму класів і діаграму станів системи. Систему реалізовано як статичний веб-сайт для зручного способу доступу до ресурсів. Для реалізації системи використано React-бібліотеку для створення графічних інтерфейсів. Для графічної візуалізації використовувався примітив html canvas, що дає змогу зображати 2D графіку на веб-сторінці. Усі алгоритми в системі розбиті на категорії, а саме: сортування, пошуку стрічки, пошуку шляху та алгоритми на деревах. Для зручності кожна категорія представлена окремою веб-сторінкою. Загалом розглянуто 24 алгоритми. Користувач має змогу виконувати алгоритми покроково або автоматично, коли система сама здійснює наступний крок із певним заданим користувачем часовим інтервалом. Реалізована можливість виконання алгоритму у зворотному напрямку, Також користувач може згенерувати вхідні дані алгоритму або задати їх вручну. Розроблений веб-сайт є самодостатнім ресурсом для дистанційного вивчення дисципліни "Алгоритми і структури даних".