算術四則運算智能測試教學軟件的設計

劉懷玉+陽西述+何昭青

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

關鍵詞：UML；四則運算；Flash；ActionScript

中圖分類號：TP344 文獻標識碼：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）

信息技術的發展與普及，使得多媒體技術廣泛應用于學校教育。現在的多媒體教學軟件一般只是將多種媒體信息在教學中呈現與播放，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軟件很難達到理想的教學效果。加、減、乘、除四則運算是小學數學最重要、也是最基本的內容，若使用沒有交互性和靈活性的多媒體教學軟件進行教學，教師教學過程中很難實時檢測到學生的學習狀態和效果。為小學數學四則運算的教學設計一種具有隨機出題、交互解答，并能對答案進行自動評價的智能測驗系統，能更好地完善教與學的過程，更加符合小學教育學和教學法原理[2]。

2 系統設計（System design）

2.1 總體建模

UML是面向對象統一建模語言[3]，使用UML用例圖來為四則運算智能測試系統進行總體建模，如圖1所示。系統包括加法運算、減法運算、乘法運算和除法運算四個子系統，以及學生和老師用戶。

圖1 四則運算智能測試系統用例圖

Fig.1 The use case diagram for the system

2.2 子系統設計

四則運算智能測試系統的每一個子系統（用例）都可以使用UML活動圖來設計[3]。每一個子系統（例如加法運算）都應具有初始化、隨機生成兩個操作數、實時解答題目（填寫答案）、對輸入的答案進行正誤評判等功能，從而達到智能測試的目標?！凹臃ㄟ\算”子系統的活動圖如圖2所示。其他子系統（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”子系統活動圖

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

接下來為每個子系統設計對象和標識符。

打開Flash8，先在場景中畫三個文本框，前兩個為動態文本框（實例名為d11、d12），用于存儲隨機生成的兩個加數；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），再添加一適當的文字說明，如圖3所示。

圖3 加法運算子系統中的對象、按鈕與標識符

Fig.3 The objects，buttons and ID for sub

system of addition system

功能：當用鼠標單擊隨機出題按鈕時，隨機生成加數1和加數2，并清除已有答案和判斷結論。當單擊“評判”按鈕時，根據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里的對象、按鈕、標識符、初始化與評判鈕的功能，與加法運算子系統類似。

3 系統實現（System implementation）

3.1 加法運算子系統的實現

ActiopScript是Flash內嵌的面向對象語言[4]，采用ActiopScript編程，能完整實現加法智能測試系統。

給圖3中隨機出題按鈕 添加代碼：

on（press） /*當鼠標指向它并按下左鍵時*/

{ d11.text=random（100）；

/*隨機生成一個100以內的整數，放置在d11里*/

d12.text=random（100）；

/* 隨機生成一個10以內整數，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，即顯示內容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當鼠標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函數的功能是將文本轉換為數值，/*…*/里的內容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統做好了。下面先來簡單測試一下。發布動畫后，用鼠標單擊隨機出題鈕，系統會隨機生成一個100以內整數的加法題。當輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統會根據所填答案，自動地給出 或 的評判結果。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 其他子系統的實現

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

on（press） /*當鼠標按下該鍵時*/

{ do{ /*循環執行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數*/

d22.text=random（100）； /*生成減數*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統類似，只要將加號“+”變為減號“-”即可。

類似地，可實現乘法運算和除法運算子系統。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數，評判時約定小數超過2位則按四舍五入法只保留2位小數，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，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復實驗，證明該系統確實能方便的隨機出題、動態輸入答案、自動評判正誤，系統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 結論（Conclusion）

本文設計制作的四則運算智能測試系統與以往類似的教學軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優點。可以將它單獨作為一個教學軟件應用于小學數學教學，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網頁上讓學生上網自行練習測試。經試用，師生反映都很好。

參考文獻（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術學[M].北京：北京師范大學出版社，

2009.

[2] 黃濟，勞凱聲，檀傳寶.小學教育學（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

向對象建模與設計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

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

清華大學出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學數學多媒體課件的設計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學數學多媒體課件[J].中國教

育技術裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學士，高級講師.研究領域：數學教育與

多媒體應用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領域：計算機應用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當鼠標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函數的功能是將文本轉換為數值，/*…*/里的內容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統做好了。下面先來簡單測試一下。發布動畫后，用鼠標單擊隨機出題鈕，系統會隨機生成一個100以內整數的加法題。當輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統會根據所填答案，自動地給出 或 的評判結果。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 其他子系統的實現

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

on（press） /*當鼠標按下該鍵時*/

{ do{ /*循環執行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數*/

d22.text=random（100）； /*生成減數*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統類似，只要將加號“+”變為減號“-”即可。

類似地，可實現乘法運算和除法運算子系統。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數，評判時約定小數超過2位則按四舍五入法只保留2位小數，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，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復實驗，證明該系統確實能方便的隨機出題、動態輸入答案、自動評判正誤，系統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 結論（Conclusion）

本文設計制作的四則運算智能測試系統與以往類似的教學軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優點。可以將它單獨作為一個教學軟件應用于小學數學教學，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網頁上讓學生上網自行練習測試。經試用，師生反映都很好。

參考文獻（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術學[M].北京：北京師范大學出版社，

2009.

[2] 黃濟，勞凱聲，檀傳寶.小學教育學（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

向對象建模與設計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

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

清華大學出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學數學多媒體課件的設計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學數學多媒體課件[J].中國教

育技術裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學士，高級講師.研究領域：數學教育與

多媒體應用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領域：計算機應用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*讓judge1停留在第1幀，即顯示內容空白*/

}

給評判按鈕添加代碼：

on（press） /*當鼠標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函數的功能是將文本轉換為數值，/*…*/里的內容是注釋（以下相同）。這樣就將加法智能測試子系統做好了。下面先來簡單測試一下。發布動畫后，用鼠標單擊隨機出題鈕，系統會隨機生成一個100以內整數的加法題。當輸入一個答案后，再單擊一下評判鈕，系統會根據所填答案，自動地給出 或 的評判結果。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 其他子系統的實現

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

on（press） /*當鼠標按下該鍵時*/

{ do{ /*循環執行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被減數*/

d22.text=random（100）； /*生成減數*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

評判按鈕的代碼與加法子系統類似，只要將加號“+”變為減號“-”即可。

類似地，可實現乘法運算和除法運算子系統。需要注意的是，除法運算的答案可能有小數，評判時約定小數超過2位則按四舍五入法只保留2位小數，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，運行效果如圖5所示。通過1000次以上的反復實驗，證明該系統確實能方便的隨機出題、動態輸入答案、自動評判正誤，系統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 結論（Conclusion）

本文設計制作的四則運算智能測試系統與以往類似的教學軟件[5，6]相比，具有交互性好、出題隨機、評判答案自動等優點?？梢詫⑺鼏为氉鳛橐粋€教學軟件應用于小學數學教學，也可嵌入到PPT電子課件中，還可以把它放到網頁上讓學生上網自行練習測試。經試用，師生反映都很好。

參考文獻（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技術學[M].北京：北京師范大學出版社，

2009.

[2] 黃濟，勞凱聲，檀傳寶.小學教育學（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

向對象建模與設計（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

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

清華大學出版社，2008.

[5] 黃月英，陳候炎.小學數學多媒體課件的設計[J].中國教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 劉艷麗.利用PowerPoint制作小學數學多媒體課件[J].中國教

育技術裝備，2013，319（25）：110-111.

作者簡介：

劉懷玉（1966-），女，學士，高級講師.研究領域：數學教育與

多媒體應用.

陽西述（1965-），男，碩士，教授.研究領域：軟件工程.

何昭青（1964-），女，碩士，教授.研究領域：計算機應用.