Министерство образования Российской Федерации Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
| Вид материала | Отчет |
- Программа 1-3 октября 2003 года Москва Организаторы и спонсоры Министерство образования, 141.3kb.
- Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, 476.84kb.
- Исследование процессов тепло- и массопереноса на поверхности спеченных электродов, 188.74kb.
- Осрб 1-36 04 02-2008, 702.53kb.
- На главную министерство общего и профессионального образования российской федерации, 1520.3kb.
- Министерство транспорта российской федерации федеральное государственное образовательное, 1267.4kb.
- Москва, 9-11 сентября 2009 г. Московский государственный технический университет им., 94.15kb.
- Министерство транспорта российской федерации московский государственный технический, 113.45kb.
- Н. А. Быковой Контрольные вопросы, 24.48kb.
- Российской Федерации Министерство образования и науки Российской Федерации Государственный, 343.55kb.
4.Оптимальные стратегии принятия решений при обработке сигналов
4.1.Прием сигналов как статистическая задача проверки гипотез
4.2.Оптимальная байесова стратегия
4.3.Выбор порога принятия решения
4.4.Минимаксная стратегия
4.5.Критерий Неймана-Пирсона
4.6.Последовательный анализ
4.7.Сложные гипотезы
4.8.Функционал отношения правдоподобия
5.Оптимальная когерентная обработка сигналов
5.1.Алгоритм оптимальной когерентной обработки
5.2.Корреляционные устройства обнаружения и различения сигналов
5.3.Обработка сигналов с помощью согласованных фильтров
5.4.Помехоустойчивость оптимального обнаружителя
5.5.Потенциальная помехоустойчивость системы передачи дискретных сообщений
5.6.Относительная фазовая манипуляция
5.7.Многопозиционные системы передачи сообщений
5.8.Оптимальный прием сигналов на фоне коррелированных помех
6.Оптимальная некогерентная обработка сигналов
6.1.Алгоритмы оптимальной некогерентной обработки
6.2.Реализация алгоритмов оптимальной некогерентной обработки
6.3.Помехоустойчивость оптимального некогерентного обнаружителя
6.4.Выбор сигналов и помехоустойчивость при оптимальном некогерентном различении сигналов
7. Измерение параметров сигнала
7.1.Оптимальные стратегии оценки параметров сигнала
7.2.Оптимальный алгоритм оценки времени прихода сигнала
7.3.Потенциальная точность оценки параметров сигнала
7.4.Сравнение различных методов модуляции при передаче непрерывных сообщений
7.5.Помехоустойчивость аналоговых (непрерывных и импульсных) методов модуляции.
7.6.Помехоустойчивость цифровых методов передачи непрерывных сигналов.
5.3. ТЕХНОЛОГИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МАТЕРИАЛА И СОЗДАНИЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С УЧЕТОМ СПЕЦИФИКИ СОДЕРЖАНИЯ РАЗДЕЛОВ КУРСА
5.3.1 Методы реализации обучающей части на основе интерактивных Web-технологий
Применение Web-технологий в образовании тем эффективнее, чем выше степень интерактивности, реализуемая посредством ее механизмов. Достаточно надежными и хорошо зарекомендовавшими себя инструментами придания Web-документам указанного свойства являются стандартные средства языка HTML в сочетании с возможностями CGI-приложений.
Организация интерактивного взаимодействия пользователей в Web-среде обеспечивается посредством специальных программ, написанных в соответствии со спецификацией CGI (Common Gateway Interface, общий интерфейс шлюза). Эти программы расширяют возможности Web-сервера в части функций, не являющихся для него стандартными. Другими словами, программы CGI – это «ворота» ко всем возможностям компьютера, на котором функционирует Web-сервер. Ссылки на CGI-программы («CGI-скрипты») включаются в состав HTML-документа. При обращении к ним на WWW сервере запускается CGI-скрипт (исполняемая программа на языке C, Pascal, Perl и т.п.), которая реализует требуемую задачу (просмотр базы данных, сортировка данных, отправка почты и т.д.), и результат ее выполнения передается пользователю в форме HTML-страницы.
На этой базе могут создаваться электронные учебные пособия, доступные из Интернет и позволяющие преподавателю и студенту активно взаимодействовать в ходе образовательного процесса.
Серьезным преимуществом использовании Web-технологий в обучении является возможность включения в состав Интернет-учебника динамических моделей процессов и устройств, необходимых для изучения физических явлений или для управления определенными процессами. Это достигается объединением достоинств Web- и Java-технологий. Привлекательность языка Java определяется его объектно-ориентированной философией, развитыми средствами создания сетевых приложений, мобильностью кода и, самое главное, способностью Java-программ выполняться на любых компьютерных платформах. Важно отметить, что Java-интерпретаторы, встроенные в Web-браузеры, обеспечивают достаточно высокий уровень безопасности, не позволяя такой Java-программе выполнять процедуры, которые могут угрожать целостности данных, хранящихся на локальном компьютере. На языке Java могут быть написаны приложения, выполняемые как на локальном, так и на удаленном компьютере. Java-приложения, написанные для загрузки их в Web-браузер, получили название Java-аплеты. Эти программы могут выполнять самые различные действия и являются прекрасным средством расширения возможностей Web-браузера и, в целом, Web-технологий.
Удобство работы с приложением, являющимся Java-аплетом, заключается в том, что пользователю необходимо иметь лишь Web-браузер, поддерживающий функцию интерпретации Java-кода. Такой "Web-Java" подход нередко называют сетевой моделью вычислений, подчеркивая тем самым, что пользователь получает доступ к приложению посредством подключения к сети. Анализ этого метода организации компьютерных вычислений показывает, что он располагает целым рядом преимуществ в сравнении с традиционным. В частности, пользователю не надо заботиться о приобретении и инсталляции приложения на своей локальной машине, не надо решать проблемы соответствия аппаратной и программной платформ. Управление и обслуживание таких сетевых приложений много проще и дешевле – администратор сети должен поддерживать в рабочем состоянии приложение на одном – двух серверах, а не на нескольких десятках – сотнях машин в организации. На основе Java-аплетов могут создаваться Интернет-учебники, позволяющие обучающемуся не только изучать теоретический материал, но и наблюдать в динамике изучаемые процессы и устройства.
Так, обучающийся может изменять параметры входного воздействия (математическое ожидание и дисперсию), а также параметры передаточной функции устройства, на вход которого поступает случайный процесс. Для этого необходимо подвести стрелку-указатель манипулятора "мышь" к красной точке на левом графике или на среднем графике, нажать клавишу и перетащить эту точку в нужное положение. При любом из указанных воздействий на правом графике отображается его результат. Кроме того, обучающийся может видеть новые значения параметров случайного процесса, которые были использованы при моделировании.
Все указанные операции можно проделать на материале, приведенном в электронном приложении по данному комплексу.
5.3.2. Динамические модели для Интернет-учебников на основе технологии Java-аплетов
Разработанные динамические модели обеспечивают возможность:
- - варьирования параметров входного воздействия, представленного в графическом виде, методом "click & drop" с помощью "активных" точек, выделенных красным цветом, при этом каждая "активная" точка "отвечает" за определенный параметр математической модели;
- - варьирования параметров передаточной функции исследуемого устройства, представленной в графическом виде, методом "click & drop" с помощью "активных" точек.
В обоих отмеченных выше случаях варьирование входного воздействия или передаточной функции, представленных в графическом виде, сопровождается отображением в специальных окнах численных значений параметров, соответствующих данному воздействию.
В электронном приложении приведены примеры разработанных интерактивных учебных ресурсов.
5.3.3. Динамические модели на основе сочетание технологий VRML и Java-аплетов
Более широкие возможности в реализации динамических моделей предоставляет комбинированное сочетание технологий VRML и Java-аплетов. В этом случае можно наблюдать в произвольном ракурсе сложные объекты, трехмерные поверхности и т.д., при этом имеется возможность с помощью манипулятора "мышь" осуществлять управляющее воздействие на "активный" элемент модели. Так, если таким активным элементом является плоскость сечения, то обучающийся имеет возможность варьировать положение этой плоскости, при этом в соседнем окне он будет наблюдать форму сечения изучаемой поверхности.
5.3. МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ КОНТРОЛИРУЮЩЕЙ ЧАСТИ УЧЕБНИКА НА ОСНОВЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ WEB-ТЕХНОЛОГИЙ
5.3.1. Тестовый контроль
Назначение контролирующей части УМК - оценка текущих результатов и коррекция обучения, направленная на достижение поставленных целей. Оценка знаний - систематический процесс, который состоит в определении степени соответствия имеющихся знаний, умений, навыков предварительно планируемым. Для проведения оценки знаний в контролирующей части Интернет-учебника применяют тесты.
Тестовый контроль отличается от других методов контроля (устные и письменные экзамены, зачеты, контрольные работы и т.п.) тем, что он представляет собой специально подготовленный контрольный набор заданий, позволяющий надежно и адекватно количественно оценить знания обучающихся посредством статистических методов.
Тест – инструмент, состоящий из системы тестовых заданий с описанными системами обработки и оценки результата, стандартной процедуры проведения и процедуры для измерения качеств и свойств личности, изменение которых возможно в процессе систематического обучения.
При использовании тестирования необходима корректировка традиционных форм и методов организации учебного процесса. Возможность повышения оперативности и регулярности контроля предполагает разбиение материала изучаемой дисциплины на ряд учебных модулей, имеющих самостоятельное значение в рамках всего курса и имеющих свои цели обучения.
Реализация изложенных выше подходов может быть осуществлена на основе использования рассмотренной выше технологии Java-аплетов, встраиваемых в Интернет-учебник.
5.3.2. Конструктор контролирующей части УМК
Создание учебных материалов для дистанционного обучения в Web-сети предъявляет весьма высокие требования к квалификации преподавателя-разработчика в области практического использования современных информационных технологий. В противном случае необходима совместная работа коллектива специалистов различного профиля. Эти обстоятельства существенно повышают трудоемкость создания учебных Web-пособий и, в определенной степени, сдерживают процесс развития такой формы дистанционного образования. В части тестирования указанные трудности можно преодолеть путем использования универсального конструктора тестов для сетевого применения, которые могут быть интегрированы в контролирующую часть УМК.
В качестве инструментального средства целесообразно использовать систему компьютерного тестирования (СКТ), удовлетворяющую следующим требованиям:
- простота подготовки тестовых заданий (задания могут создаваться преподавателями в минимальной степени владеющими компьютером);
- широкий диапазон применения (возможность использования для подготовки тестов по широкому спектру дисциплин);
- удобная система управления базами тестовых заданий (удаление, добавление заданий, объединение баз заданий);
- наличие систем сбора и обработки статистической информации по результатам тестирования (для тестируемых и для тестовых заданий);
- лёгкость организации оперативного контроля знаний в учебном процессе;
- удобные средства решения задач (например, наличие встроенного микрокалькулятора с расширенными возможностями);
- встроенные мультимедийные возможности;
- компактность (система тестирования с количеством тестовых заданий до нескольких сотен должна помещаться на одну дискету);
- низкие системные требования (достаточно Windows 95/98/NT).
В основу предлагаемой среды разработки интерактивных мультимедийных Web-тестов заложен принцип динамического формирования HTML-страницы, содержащей текст искомого Web-теста. Для этого используется шаблон универсальной HTML-страницы, включающей в себя программы на языке " onclick="return false">
При загрузке HTML-документа в браузер рабочей станции клиента соответствующая программа, написанная на " onclick="return false">
Инструментальная среда имеет простой и удобный интерфейс и позволяет быстро составить новое учебное задание или отредактировать имеющееся. Данная программа написана в среде Delphi, полностью инвариантна предметной области и генерирует html-файл теста, который может использоваться локально на компьютере пользователя или размещаться на Web-сервере.
При работе с программой "Web-тест конструктор" преподаватель может вводить тексты заданий и вариантов ответов с указанием правильных, заказывать цвет текста и фона будущего документа. При формировании теста имеется возможность вставки графических изображений как непосредственно в текст, так и в качестве графической подложки Web-страницы.
Полезным свойством универсальной программной среды является способность включения в генерируемые продукты также мультимедийных данных, что позволяет создавать Web-тесты с аудио и видео сопровождением. Кроме того, предусмотрено использование гиперссылок при формировании заданий, что существенно расширяет возможности тестирования, позволяя использовать для этого материалы, находящиеся на любом сайте в Интернет.
Являясь инвариантной к предмету учебного курса, программа "Web-тест конструктор" позволяет любому преподавателю - неспециалисту в области информационных технологий разрабатывать мультимедийные учебные материалы, предназначенные для использования как в корпоративных компьютерных сетях, так и в глобальной сети Интернет. Это существенно облегчит процесс предметного наполнения курсов дистанционного обучения, а также будет способствовать более быстрому внедрению самых современных и эффективных Web-технологий.
Экранные формы тестового конструктора приведены в электронном приложении к комплексу.
5.4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненной работы определена структура учебника УМК и осуществлено формирование его учебно-методического содержания. Проведено исследование технологий визуализации учебного материала с учетом специфики его содержания. Выделены технологии, наиболее подходящие для решения поставленных задач –Java и сочетание «Java +VRML» технологии.
Подготовлена демо-версия интерактивных фрагментов курса, размещенная в электронном приложении к комплексу.
5.5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. - 6-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.: ил.
2.Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учеб. пособие для вузов. Изд. 7-е, стер. – М.: Высш.шк., 1999. – 479 с.: ил.
3.Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Радио и связь, 1989.- 654 с.
4.Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. Учеб. пособие для вузов. Изд. 5-е, стер. – М.: Высш. шк., 1999. – 400 с.: ил.
5.Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. Примеры и задачи./Под ред.В.И.Тихонова.- М.: Сов.радио, 1980.- 544 с.
6.Тихонов В.И. Статистическая радиотехника.- М.: Советское радио, 1966.- 678 с.
7.Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем.- М.: Мир, 1989.- 376 с.
8.Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.- М.: Мир,1974.- 464с.
9.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы.-М.: Радио и связь,1986.-512 с.
10. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений.- М.: Сов.радио. 1970.- 728 с.
11. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб.пособие для вузов/под.ред. В.В.Калмыкова.-М.: Радио и связь, 1990.- 304 с.
12. Подготовка и проведение учебных курсов в заочно-дистанционной форме обучения: Метод. рекомендации преподавателям/ Под ред. И.А.Цикина. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. 126 с.
13. Андреев А.А., Зайцева Ж.Н., Лобачев С.Л., Солдаткин В.И., Тихомиров В.П. Теория и практика дистанционного обучения в России. Монография М: МЭСИ. 510с.
14. Особености разработки Интернет-учебников для системы дистанционного обучения/ Аракелян С.М., Лексин А.Ю., Сороцкий В.А., Цикин И.А., Щербаков В.В.// В сб. "Тезисы Интернет-конференции", Москва, МЭСИ, 2001, с.19-23.
15. Никитин А.Б., Поляков А.А., Розова Н.К., Синепол В.С., Сороцкий В.А., Цикин И.А.. Групповая работа в сети (Технологии и программные средства Groupware). Под ред. проф. Цикина И.А. – М.: МЦНТИ, ООО «Мобильные коммуникации», 2001, 280 с.
16. Автоматизированная система организации дистанционного обучения на платформе LOTUS DOMINO. Никитин А.Б., Синепол В.С., Сороцкий В.А., Терентьев О.Н., Цикин И.А. Индустрия образования. Выпуск 1.Сборник статей. – М.: МГИУ, 2001. 202 с.
17. Дунаев С. Технологии Интернет программирования. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2001. – 480 с.: ил.
18.Матросов А., Сергеев А., Чаунин М. HTML 4.0. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 672 с.: ил.
19.Бранденбау Д. " onclick="return false">
20.Фролов А., Фролов Г. Базы данных в Интернете: практическое руководство по созданию Web-приложений с базами данных. — М.: Издательско–торговый дом “Русская редакция”, 2000. – 432 с.:ил.
21.Уильямс Э., Барбер К., Ньюкирк П. Active Server Pages. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2001. – 672 с.: ил.
22.Дронов В. Macromedia Flash MX. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2002. – 848 с.: ил.
23.Ноутон П., Шилдт Г. Java 2. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2001. – 1072 с.: ил.
ГЛАВА 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО КУРСУ
«ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ»
Авторы разработки: д.т.н. профессор Козлов В.Н., к.т.н. профессор Морозов Б.И.