算术四则运算智能测试教学软件的设计

刘怀玉+阳西述+何昭青

摘 要：采用UML建模和ActionScript技术，为小学数学的加减乘除四则运算设计制作了一种能随机出题、交互解答、智能评测、图音并茂的教学软件。该教学软件克服了传统多媒体教学软件缺乏交互性、随机性的缺点。该软件既可用作小学数学课堂教学，也可放到网页里让学生们自行测试练习。

关键词：UML；四则运算；Flash；ActionScript

中图分类号：TP344 文献标识码：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）

信息技术的发展与普及，使得多媒体技术广泛应用于学校教育。现在的多媒体教学软件一般只是将多种媒体信息在教学中呈现与播放，大多缺少灵活性和交互性[1]。这种缺少交互性与灵活性的教学软件很难达到理想的教学效果。加、减、乘、除四则运算是小学数学最重要、也是最基本的内容，若使用没有交互性和灵活性的多媒体教学软件进行教学，教师教学过程中很难实时检测到学生的学习状态和效果。为小学数学四则运算的教学设计一种具有随机出题、交互解答，并能对答案进行自动评价的智能测验系统，能更好地完善教与学的过程，更加符合小学教育学和教学法原理[2]。

2 系统设计（System design）

2.1 总体建模

UML是面向对象统一建模语言[3]，使用UML用例图来为四则运算智能测试系统进行总体建模，如图1所示。系统包括加法运算、减法运算、乘法运算和除法运算四个子系统，以及学生和老师用户。

图1 四则运算智能测试系统用例图

Fig.1 The use case diagram for the system

2.2 子系统设计

四则运算智能测试系统的每一个子系统（用例）都可以使用UML活动图来设计[3]。每一个子系统（例如加法运算）都应具有初始化、随机生成两个操作数、实时解答题目（填写答案）、对输入的答案进行正误评判等功能，从而达到智能测试的目标。“加法运算”子系统的活动图如图2所示。其他子系统（减法运算、乘法运算和除法运算）的活动图与此类似。

图2 “加法运算”子系统活动图

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

接下来为每个子系统设计对象和标识符。

打开Flash8，先在场景中画三个文本框，前两个为动态文本框（实例名为d11、d12），用于存储随机生成的两个加数；后一个为输入文本框（实例名为s1），用于运行过程中输入答案。再制作一个随机出题的按钮和一个评判按钮。然后，制作一个能显示答案正确/错误的影片剪辑实例（实例名为judge1），再添加一适当的文字说明，如图3所示。

图3 加法运算子系统中的对象、按钮与标识符

Fig.3 The objects，buttons and ID for sub

system of addition system

功能：当用鼠标单击随机出题按钮时，随机生成加数1和加数2，并清除已有答案和判断结论。当单击“评判”按钮时，根据已输入答案来判断其正确性，分别显示或。

减法、乘法和除法运算子系统里的对象、按钮、标识符、初始化与评判钮的功能，与加法运算子系统类似。

3 系统实现（System implementation）

3.1 加法运算子系统的实现

ActiopScript是Flash内嵌的面向对象语言[4]，采用ActiopScript编程，能完整实现加法智能测试系统。

给图3中随机出题按钮 添加代码：

on（press） /*当鼠标指向它并按下左键时*/

{ d11.text=random（100）；

/*随机生成一个100以内的整数，放置在d11里*/

d12.text=random（100）；

/* 随机生成一个10以内整数，放置在d12里*/

s1.text=""； /*初始化s1，即清空s1 */endprint

judge1.gotoAndStop（1）；

/*让judge1停留在第1帧，即显示内容空白*/

}

给评判按钮添加代码：

on（press） /*当鼠标指向它并按下左键时*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先计算出d11+d12的正确值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果输入的答案s1与x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2帧*/

else /*否则 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3帧*/

}

Number函数的功能是将文本转换为数值，/*…*/里的内容是注释（以下相同）。这样就将加法智能测试子系统做好了。下面先来简单测试一下。发布动画后，用鼠标单击随机出题钮，系统会随机生成一个100以内整数的加法题。当输入一个答案后，再单击一下评判钮，系统会根据所填答案，自动地给出 或 的评判结果。如图4所示。

图4 加法运算随机出题、解答与评判

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

judge in the addition system

3.2 其他子系统的实现

减法运算子系统的设计制作与加法类似，但减法运算子系统里三个文本框名称不同（分别为d21、d22和s2）。另外，由于小学数学没有负数，要确保被减数大于等于减数，所以，减法运算初始化时要采用循环的方法确保随机生成的被减数大于或等于减数。其随机出题钮 的代码如下：

on（press） /*当鼠标按下该键时*/

{ do{ /*循环执行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被减数*/

d22.text=random（100）； /*生成减数*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

评判按钮的代码与加法子系统类似，只要将加号“+”变为减号“-”即可。

类似地，可实现乘法运算和除法运算子系统。需要注意的是，除法运算的答案可能有小数，评判时约定小数超过2位则按四舍五入法只保留2位小数，这样才能评判出除法答案的正确性。

制作好的四则运算智能测验系统，运行效果如图5所示。通过1000次以上的反复实验，证明该系统确实能方便的随机出题、动态输入答案、自动评判正误，系统对输入答案的评判正确率为100%。

图5 四则运算智能测试效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 结论（Conclusion）

本文设计制作的四则运算智能测试系统与以往类似的教学软件[5，6]相比，具有交互性好、出题随机、评判答案自动等优点。可以将它单独作为一个教学软件应用于小学数学教学，也可嵌入到PPT电子课件中，还可以把它放到网页上让学生上网自行练习测试。经试用，师生反映都很好。

参考文献（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技术学[M].北京：北京师范大学出版社，

2009.

[2] 黄济，劳凯声，檀传宝.小学教育学（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].车皓阳，杨眉，译.UML面

向对象建模与设计（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[4] 章精设，胡登涛.Flash ActionScript 3.0从入门到精通[M].北京：

清华大学出版社，2008.

[5] 黄月英，陈候炎.小学数学多媒体课件的设计[J].中国教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 刘艳丽.利用PowerPoint制作小学数学多媒体课件[J].中国教

育技术装备，2013，319（25）：110-111.

作者简介：

刘怀玉（1966-），女，学士，高级讲师.研究领域：数学教育与

多媒体应用.

阳西述（1965-），男，硕士，教授.研究领域：软件工程.

何昭青（1964-），女，硕士，教授.研究领域：计算机应用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*让judge1停留在第1帧，即显示内容空白*/

}

给评判按钮添加代码：

on（press） /*当鼠标指向它并按下左键时*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先计算出d11+d12的正确值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果输入的答案s1与x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2帧*/

else /*否则 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3帧*/

}

Number函数的功能是将文本转换为数值，/*…*/里的内容是注释（以下相同）。这样就将加法智能测试子系统做好了。下面先来简单测试一下。发布动画后，用鼠标单击随机出题钮，系统会随机生成一个100以内整数的加法题。当输入一个答案后，再单击一下评判钮，系统会根据所填答案，自动地给出 或 的评判结果。如图4所示。

图4 加法运算随机出题、解答与评判

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

judge in the addition system

3.2 其他子系统的实现

减法运算子系统的设计制作与加法类似，但减法运算子系统里三个文本框名称不同（分别为d21、d22和s2）。另外，由于小学数学没有负数，要确保被减数大于等于减数，所以，减法运算初始化时要采用循环的方法确保随机生成的被减数大于或等于减数。其随机出题钮 的代码如下：

on（press） /*当鼠标按下该键时*/

{ do{ /*循环执行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被减数*/

d22.text=random（100）； /*生成减数*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

评判按钮的代码与加法子系统类似，只要将加号“+”变为减号“-”即可。

类似地，可实现乘法运算和除法运算子系统。需要注意的是，除法运算的答案可能有小数，评判时约定小数超过2位则按四舍五入法只保留2位小数，这样才能评判出除法答案的正确性。

制作好的四则运算智能测验系统，运行效果如图5所示。通过1000次以上的反复实验，证明该系统确实能方便的随机出题、动态输入答案、自动评判正误，系统对输入答案的评判正确率为100%。

图5 四则运算智能测试效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 结论（Conclusion）

本文设计制作的四则运算智能测试系统与以往类似的教学软件[5，6]相比，具有交互性好、出题随机、评判答案自动等优点。可以将它单独作为一个教学软件应用于小学数学教学，也可嵌入到PPT电子课件中，还可以把它放到网页上让学生上网自行练习测试。经试用，师生反映都很好。

参考文献（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技术学[M].北京：北京师范大学出版社，

2009.

[2] 黄济，劳凯声，檀传宝.小学教育学（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].车皓阳，杨眉，译.UML面

向对象建模与设计（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[4] 章精设，胡登涛.Flash ActionScript 3.0从入门到精通[M].北京：

清华大学出版社，2008.

[5] 黄月英，陈候炎.小学数学多媒体课件的设计[J].中国教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 刘艳丽.利用PowerPoint制作小学数学多媒体课件[J].中国教

育技术装备，2013，319（25）：110-111.

作者简介：

刘怀玉（1966-），女，学士，高级讲师.研究领域：数学教育与

多媒体应用.

阳西述（1965-），男，硕士，教授.研究领域：软件工程.

何昭青（1964-），女，硕士，教授.研究领域：计算机应用.

judge1.gotoAndStop（1）；

/*让judge1停留在第1帧，即显示内容空白*/

}

给评判按钮添加代码：

on（press） /*当鼠标指向它并按下左键时*/

{x=Number（d11.text）+Number（d12.text）；

/*先计算出d11+d12的正确值，并存入x中 */

if（Number（s1.text）==x）

/*如果输入的答案s1与x相等*/

{ judge1.gotoAndStop（2）；}

/*judge1停留在第2帧*/

else /*否则 */

{judge1.gotoAndStop（3）；}

/*judge1停留在第3帧*/

}

Number函数的功能是将文本转换为数值，/*…*/里的内容是注释（以下相同）。这样就将加法智能测试子系统做好了。下面先来简单测试一下。发布动画后，用鼠标单击随机出题钮，系统会随机生成一个100以内整数的加法题。当输入一个答案后，再单击一下评判钮，系统会根据所填答案，自动地给出 或 的评判结果。如图4所示。

图4 加法运算随机出题、解答与评判

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

judge in the addition system

3.2 其他子系统的实现

减法运算子系统的设计制作与加法类似，但减法运算子系统里三个文本框名称不同（分别为d21、d22和s2）。另外，由于小学数学没有负数，要确保被减数大于等于减数，所以，减法运算初始化时要采用循环的方法确保随机生成的被减数大于或等于减数。其随机出题钮 的代码如下：

on（press） /*当鼠标按下该键时*/

{ do{ /*循环执行以下2句，直到d21≥d22*/

d21.text=random（100）；/*生成被减数*/

d22.text=random（100）； /*生成减数*/

} while （Number（d21.text）

s2.text=""；

judge2.gotoAndStop（1）；

}

评判按钮的代码与加法子系统类似，只要将加号“+”变为减号“-”即可。

类似地，可实现乘法运算和除法运算子系统。需要注意的是，除法运算的答案可能有小数，评判时约定小数超过2位则按四舍五入法只保留2位小数，这样才能评判出除法答案的正确性。

制作好的四则运算智能测验系统，运行效果如图5所示。通过1000次以上的反复实验，证明该系统确实能方便的随机出题、动态输入答案、自动评判正误，系统对输入答案的评判正确率为100%。

图5 四则运算智能测试效果

Fig.5 The test effect of the software system

4 结论（Conclusion）

本文设计制作的四则运算智能测试系统与以往类似的教学软件[5，6]相比，具有交互性好、出题随机、评判答案自动等优点。可以将它单独作为一个教学软件应用于小学数学教学，也可嵌入到PPT电子课件中，还可以把它放到网页上让学生上网自行练习测试。经试用，师生反映都很好。

参考文献（References）

[1] 何克抗，李文光.教育技术学[M].北京：北京师范大学出版社，

2009.

[2] 黄济，劳凯声，檀传宝.小学教育学（第2版）[M].人民教育出版

社，2007.

[3] Michael Blaha James Rumbaugh[美].车皓阳，杨眉，译.UML面

向对象建模与设计（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[4] 章精设，胡登涛.Flash ActionScript 3.0从入门到精通[M].北京：

清华大学出版社，2008.

[5] 黄月英，陈候炎.小学数学多媒体课件的设计[J].中国教育信

息化，2009（18）：57-58.

[6] 刘艳丽.利用PowerPoint制作小学数学多媒体课件[J].中国教

育技术装备，2013，319（25）：110-111.

作者简介：

刘怀玉（1966-），女，学士，高级讲师.研究领域：数学教育与

多媒体应用.

阳西述（1965-），男，硕士，教授.研究领域：软件工程.

何昭青（1964-），女，硕士，教授.研究领域：计算机应用.