算術(shù)四則運(yùn)算智能測(cè)試教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)

劉懷玉+陽(yáng)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(yùn)算設(shè)計(jì)制作了一種能隨機(jī)出題、交互解答、智能評(píng)測(cè)、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(jī)性的缺點(diǎn)。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(yè)里讓學(xué)生們自行測(cè)試練習(xí)。

關(guān)鍵詞：UML；四則運(yùn)算；Flash；ActionScript

中圖分類(lèi)號(hào)：TP344 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yùn)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(méi)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(guò)程中很難實(shí)時(shí)檢測(cè)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(yùn)算的教學(xué)設(shè)計(jì)一種具有隨機(jī)出題、交互解答，并能對(duì)答案進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)的智能測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，能更好地完善教與學(xué)的過(guò)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(jì)（System design）

2.1 總體建模

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

圖1 四則運(yùn)算智能測(cè)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(jì)

四則運(yùn)算智能測(cè)試系統(tǒng)的每一個(gè)子系統(tǒng)（用例）都可以使用UML活動(dòng)圖來(lái)設(shè)計(jì)[3]。每一個(gè)子系統(tǒng)（例如加法運(yùn)算）都應(yīng)具有初始化、隨機(jī)生成兩個(gè)操作數(shù)、實(shí)時(shí)解答題目（填寫(xiě)答案）、對(duì)輸入的答案進(jìn)行正誤評(píng)判等功能，從而達(dá)到智能測(cè)試的目標(biāo)。“加法運(yùn)算”子系統(tǒng)的活動(dòng)圖如圖2所示。其他子系統(tǒng)（減法運(yùn)算、乘法運(yùn)算和除法運(yùn)算）的活動(dòng)圖與此類(lèi)似。

圖2 “加法運(yùn)算”子系統(tǒng)活動(dòng)圖

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

接下來(lái)為每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象和標(biāo)識(shí)符。

打開(kāi)Flash8，先在場(chǎng)景中畫(huà)三個(gè)文本框，前兩個(gè)為動(dòng)態(tài)文本框（實(shí)例名為d11、d12），用于存儲(chǔ)隨機(jī)生成的兩個(gè)加數(shù)；后一個(gè)為輸入文本框（實(shí)例名為s1），用于運(yùn)行過(guò)程中輸入答案。再制作一個(gè)隨機(jī)出題的按鈕和一個(gè)評(píng)判按鈕。然后，制作一個(gè)能顯示答案正確/錯(cuò)誤的影片剪輯實(shí)例（實(shí)例名為judge1），再添加一適當(dāng)?shù)奈淖终f(shuō)明，如圖3所示。

圖3 加法運(yùn)算子系統(tǒng)中的對(duì)象、按鈕與標(biāo)識(shí)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(jī)出題按鈕時(shí)，隨機(jī)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(píng)判”按鈕時(shí)，根據(jù)已輸入答案來(lái)判斷其正確性，分別顯示或。

減法、乘法和除法運(yùn)算子系統(tǒng)里的對(duì)象、按鈕、標(biāo)識(shí)符、初始化與評(píng)判鈕的功能，與加法運(yùn)算子系統(tǒng)類(lèi)似。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（System implementation）

3.1 加法運(yùn)算子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

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

給圖3中隨機(jī)出題按鈕 添加代碼：

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

{ d11.text=random（100）；

/*隨機(jī)生成一個(gè)100以?xún)?nèi)的整數(shù)，放置在d11里*/

d12.text=random（100）；

/* 隨機(jī)生成一個(gè)10以?xún)?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(píng)判按鈕添加代碼：

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

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計(jì)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?zhuān)ㄒ韵孪嗤＿@樣就將加法智能測(cè)試子系統(tǒng)做好了。下面先來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試一下。發(fā)布動(dòng)畫(huà)后，用鼠標(biāo)單擊隨機(jī)出題鈕，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)生成一個(gè)100以?xún)?nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個(gè)答案后，再單擊一下評(píng)判鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所填答案，自動(dòng)地給出 或 的評(píng)判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運(yùn)算隨機(jī)出題、解答與評(píng)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(shí)現(xiàn)

減法運(yùn)算子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作與加法類(lèi)似，但減法運(yùn)算子系統(tǒng)里三個(gè)文本框名稱(chēng)不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒(méi)有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運(yùn)算初始化時(shí)要采用循環(huán)的方法確保隨機(jī)生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機(jī)出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時(shí)*/

{ 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(píng)判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類(lèi)似，只要將加號(hào)“+”變?yōu)闇p號(hào)“-”即可。

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

制作好的四則運(yùn)算智能測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)行效果如圖5所示。通過(guò)1000次以上的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明該系統(tǒng)確實(shí)能方便的隨機(jī)出題、動(dòng)態(tài)輸入答案、自動(dòng)評(píng)判正誤，系統(tǒng)對(duì)輸入答案的評(píng)判正確率為100%。

圖5 四則運(yùn)算智能測(cè)試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計(jì)制作的四則運(yùn)算智能測(cè)試系統(tǒng)與以往類(lèi)似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機(jī)、評(píng)判答案自動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。可以將它單獨(dú)作為一個(gè)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(yè)上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測(cè)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(chē)皓陽(yáng)，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計(jì)（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(mén)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(jì)[J].中國(guó)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(guó)教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡(jiǎn)介：

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

多媒體應(yīng)用.

陽(yáng)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(jì)算機(jī)應(yīng)用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內(nèi)容空白*/

}

給評(píng)判按鈕添加代碼：

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

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計(jì)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?zhuān)ㄒ韵孪嗤＿@樣就將加法智能測(cè)試子系統(tǒng)做好了。下面先來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試一下。發(fā)布動(dòng)畫(huà)后，用鼠標(biāo)單擊隨機(jī)出題鈕，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)生成一個(gè)100以?xún)?nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個(gè)答案后，再單擊一下評(píng)判鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所填答案，自動(dòng)地給出 或 的評(píng)判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運(yùn)算隨機(jī)出題、解答與評(píng)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(shí)現(xiàn)

減法運(yùn)算子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作與加法類(lèi)似，但減法運(yùn)算子系統(tǒng)里三個(gè)文本框名稱(chēng)不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒(méi)有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運(yùn)算初始化時(shí)要采用循環(huán)的方法確保隨機(jī)生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機(jī)出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時(shí)*/

{ 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(píng)判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類(lèi)似，只要將加號(hào)“+”變?yōu)闇p號(hào)“-”即可。

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

制作好的四則運(yùn)算智能測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)行效果如圖5所示。通過(guò)1000次以上的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明該系統(tǒng)確實(shí)能方便的隨機(jī)出題、動(dòng)態(tài)輸入答案、自動(dòng)評(píng)判正誤，系統(tǒng)對(duì)輸入答案的評(píng)判正確率為100%。

圖5 四則運(yùn)算智能測(cè)試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計(jì)制作的四則運(yùn)算智能測(cè)試系統(tǒng)與以往類(lèi)似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機(jī)、評(píng)判答案自動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。可以將它單獨(dú)作為一個(gè)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(yè)上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測(cè)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(chē)皓陽(yáng)，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計(jì)（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(mén)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(jì)[J].中國(guó)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(guó)教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡(jiǎn)介：

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

多媒體應(yīng)用.

陽(yáng)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(jì)算機(jī)應(yīng)用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內(nèi)容空白*/

}

給評(píng)判按鈕添加代碼：

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

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先計(jì)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?zhuān)ㄒ韵孪嗤＿@樣就將加法智能測(cè)試子系統(tǒng)做好了。下面先來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試一下。發(fā)布動(dòng)畫(huà)后，用鼠標(biāo)單擊隨機(jī)出題鈕，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)生成一個(gè)100以?xún)?nèi)整數(shù)的加法題。當(dāng)輸入一個(gè)答案后，再單擊一下評(píng)判鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所填答案，自動(dòng)地給出 或 的評(píng)判結(jié)果。如圖4所示。

圖4 加法運(yùn)算隨機(jī)出題、解答與評(píng)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(shí)現(xiàn)

減法運(yùn)算子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作與加法類(lèi)似，但減法運(yùn)算子系統(tǒng)里三個(gè)文本框名稱(chēng)不同（分別為d21、d22和s2）。另外，由于小學(xué)數(shù)學(xué)沒(méi)有負(fù)數(shù)，要確保被減數(shù)大于等于減數(shù)，所以，減法運(yùn)算初始化時(shí)要采用循環(huán)的方法確保隨機(jī)生成的被減數(shù)大于或等于減數(shù)。其隨機(jī)出題鈕 的代碼如下：

on（press） /*當(dāng)鼠標(biāo)按下該鍵時(shí)*/

{ 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(píng)判按鈕的代碼與加法子系統(tǒng)類(lèi)似，只要將加號(hào)“+”變?yōu)闇p號(hào)“-”即可。

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

制作好的四則運(yùn)算智能測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)行效果如圖5所示。通過(guò)1000次以上的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明該系統(tǒng)確實(shí)能方便的隨機(jī)出題、動(dòng)態(tài)輸入答案、自動(dòng)評(píng)判正誤，系統(tǒng)對(duì)輸入答案的評(píng)判正確率為100%。

圖5 四則運(yùn)算智能測(cè)試效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 結(jié)論（Conclusion）

本文設(shè)計(jì)制作的四則運(yùn)算智能測(cè)試系統(tǒng)與以往類(lèi)似的教學(xué)軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機(jī)、評(píng)判答案自動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。可以將它單獨(dú)作為一個(gè)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(yè)上讓學(xué)生上網(wǎng)自行練習(xí)測(cè)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(chē)皓陽(yáng)，楊眉，譯.UML面

向?qū)ο蠼Ｅc設(shè)計(jì)（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(mén)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(jì)[J].中國(guó)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(guó)教

育技術(shù)裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡(jiǎn)介：

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

多媒體應(yīng)用.

陽(yáng)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(jì)算機(jī)應(yīng)用.