Доклад на заседании Ученого совета мгту им. Н. Э. Баумана 28. 06. 04

Вид материала

Доклад

Содержание Организация обучения студентов МГТУ им. Н.Э.Баумана информационным технологиям 11 Содержание подготовки пользователей информационных технологий Уровень Computer Science-1 Уровень Computer Science-2 Уровень автоматизированных систем Уровень ИПИ-технологий Организация обучения студентов МГТУ им. Н.Э.Баумана информационным технологиям Изучение информационных технологий на младших курсах Изучение информационных технологий на старших курсах Учебно-методическое обеспечение

Подобный материал:

• План расположения главного учебного корпуса мгту им. Н. Э. Баумана: План главного учебного, 41.59kb.
• Н. Э. Баумана (мгту им. Н. Э. Баумана) Военное обучение в мгту им. Н. Э. Баумана, 3073.69kb.
• Н. Э. Баумана Федоров И. Б. 2000 г. Положение об организации учебного процесса в мгту, 225.02kb.
• Московском Государственном Техническом университете им. Н. Э. Баумана. Адрес: 105005,, 240.52kb.
• Программа регламент проведения школы-семинара Москва Издательство мгту им. Н. Э. Баумана, 191.55kb.
• «Проектирование и технология производства эа» мгту им. Н. Э. Баумана, 138.83kb.
• Всероссийская студенческая олимпиада по техносферной безопасности, 306.57kb.
• «Организационные, экономические и технические мероприятия по ремонту, восстановлению, 43.39kb.
• «Основы математики и информатики», 461.29kb.
• Конструирование приборных муфт Рекомендовано редсоветом мгту им. Н. Э. Баумана в качестве, 497.22kb.

Норенков И.П

Содержание и учебно-методическое обеспечение преподавания информатики и информационных технологий в МГТУ им. Н.Э.Баумана

(Доклад на заседании Ученого совета МГТУ им. Н.Э.Баумана 28.06.04)

Содержание

Введение

Доклад, предлагаемый вниманию членов Совета, не является отчетом о проделанной работе какого-либо органа или комиссии. Его назначение - продолжить обсуждение проблем отражения информационных технологий в учебном процессе Университета с целью совершенствования подготовки студентов МГТУ в этой области.

Информационные технологии (ИТ) в отношении преподавания имеют две существенные особенности. Во-первых, ИТ наравне с такими фундаментальными дисциплинами как математика или физика нужны всем специальностям инженерного вуза. Во-вторых, в отличие от математики и физики, ИТ - более динамичная, быстро изменяющаяся область знаний.

Действительно, на протяжении жизни одного поколения людей сменилось несколько поколений вычислительных машин и их элементной базы. Например, моя работа в МВТУ началась с установки и эксплуатации ЭВМ "Урал-2". Эта машина содержала около 5000 активных элементов (электронных ламп) и располагалась в помещении площадью 140 м². Прошло 40 лет и сегодня процессоры ЭВМ включают десятки и сотни миллионов активных элементов (транзисторов). Так, СБИС (сверхбольшая интегральная схема) Power5 компании IBM содержит 274 мил. транзисторов, которые умещаются на площади менее 4 см². На рис. 1 представлен вид кристалла Power5, на котором видно расположение двух процессорных ядер и трехуровневой кэш-памяти. Четыре корпуса Power5 монтируются на теплоотводящей подложке (рис. 2), образуя восьмипроцессорный модуль.



Рис. 1. Кристалл СБИС Power5


Другая вершина, характеризующая достижения вычислительной техники, - суперкомпьютеры. На рис. 3 показан общий вид мирового лидера годичной давности (начало 2003 г.) суперкомпьютера ASCI White компании IBM. Этот компьютер включает 8192 микропроцессора, имеет производительность 7,3 Tfops, т.е. 7,310¹² арифметических операций в секунду, занимает площадь, равную двум баскетбольным площадкам. Текущий лидер - суперкомпьютер Earth Simulator японской компании NEC выполняет уже около 36 Tfops, а разрабатываемый в IBM суперкомпьютер Blue Gene/L будет включать 130 тысяч процессоров, выполнять 360 трил. операций/с, его цена прогнозируется в 267 млн. долларов.




Рис. 2. Восьмипроцессорный модуль Power5


Приведенные примеры относятся к уникальным компьютерам с экстремальной производительностью, которые используются для таких приложений, как моделирование ядерных испытаний, изучение хромосом человека, решение проблем экологии, метеорологии и т.п. Но подобное быстродействие компьютеров - далеко не предел.

Рис. 3. Суперкомпьютер ASCI White


Продолжает действовать феноменологический закон Мура, согласно которому производительность процессоров увеличивается в два раза каждые полтора года. В связи с этим нетрудно подсчитать, что если современный персональный компьютер или рабочая станция имеет производительность около 100 Mflops, то их отставание в производительности от сегодняшних лидирующих суперкомпьютеров в четыре порядка будет преодолено примерно через 20 лет. Следовательно, наши студенты, которых мы готовим сегодня, будут работать, имея на своем рабочем столе вычислительную мощь современных уникальных суперкомпьютеров. Справятся ли они с этой мощью? Смогут ли рационально использовать подобные вычислительные возможности? На эти вопросы можно ответить положительно, если мы сумеем правильно сориентировать студентов в отношении возможных постановок и подходов к решению проектных проблем в условиях широкого использования ИТ.

Содержание подготовки пользователей информационных технологий

К классификации ИТ можно подходить с разных позиций. Нас должно интересовать упорядочение ИТ с точки зрения построения рациональных учебных планов и программ. Поэтому целесообразно выделить четыре уровня (слоя) ИТ.

Уровень Computer Science-1

Очевидно, что основой изучения ИТ должны быть необходимые сведения из математики и программирования. Поэтому нижний уровень, назовем его Computer Science-1 (CS-1), - это фундамент ИТ, в этот уровень входят базовые темы Computer Science, а именно следующие разделы:

• Вычислительная и дискретная математика;
  
• Программирование;
  
• Операционные системы;
  
• Архитектура ЭВМ.
  

В той или и ной степени вопросы CS-1 отражены в учебных программах студентов МГТУ. Действительно, есть и математические дисциплины, есть и курс программирования. Однако студентам всех ли специальностей МГТУ читается математика, непосредственно поддерживающая ИТ, а именно вычислительная и дискретная математика?

Интересно сопоставить нашу интерпретацию уровня CS-1 с концепцией документа CC'2001 (Computing Curricula 2001), разработанного международной группой, созданной по инициативе Ассоциации производителей компьютерной техники АСМ и Института инженеров по электротехнике и электронике IEEE. Документ CC'2001 содержит рекомендации по преподаванию информатики в университетах, в нем изложен перечень направлений, разделов и тем, составляющих предмет ИТ, представлены возможные варианты учебных планов. Изучаемые курсы компонуются из разделов одного или нескольких направлений. Различают курсы вводные, промежуточные, продвинутые.



Рис. 4. Тома документа CC'2001

(HW - аппаратные, SW - программные средства)


Документ состоит из четырех томов (рис. 4). Уровню CS-1 в нашей классификации соответствует том Computer Science из CC'2001. В этом томе выделены следующие направления:

1. Вычислительная математика (методы вычислений);
   
2. Дискретная математика;
   
3. Основы программирования;
   
4. Языки программирования;
   
5. Алгоритмы и теория сложности;
   
6. Архитектура и организация ЭВМ;
   
7. Операционные системы;
   
8. Интерфейс «ЭВМ-человек»;
   
9. Графика и визуализация;
   
10. Распределенные вычисления;
    
11. Интеллектуальные системы;
    
12. Управление данными;
    
13. Социальные и профессиональные вопросы;
    
14. Технологии программирования.
    

Названные выше четыре раздела CS-1 в основном покрывают первые девять пунктов списка направлений Computer Science, если в понятие "программирование" включать также языки программирования, алгоритмы, машинную графику и интерфейс человека с ЭВМ. Именно эти девять пунктов относятся к подготовке пользователей ИТ, в то время как приведенный полный список направлений ориентирован на подготовку разработчиков ИТ.

Уровень Computer Science-2

Второй уровень ИТ, обозначаемый CS_2, относится к отдельным технологиям, программам и программным комплексам. В него целесообразно включить следующие разделы:

• Офисное программное обеспечение (текстовые редакторы, включая HTML- и XML-редакторы, электронные таблицы, кодировщики данных и т.п.);
  
• Компьютерная графика;
  
• Базы данных и системы управления базами данных (СУБД);
  
• Сетевые технологии, включая Web-технологии;
  
• ИЭТР (Интерактивные электронные технические руководства), включая мультимедиа и гипертекст.
  

В мире пользователей ИТ вряд ли найдется кто-либо, не сталкивавшийся с применением средств, перечисленных в четырех первых пунктах. Например, широко известны и применяются такие текстовые редакторы как MS Word или Adobe Acrobat Reader, HTML-редактор FrontPage, программа MS PowerPoint для разработки слайдов с графическим и текстовым содержанием, редакторы иллюстративной и презентационной графики Paint, Adobe Photoshop или Corel Draw, библиотека графических процедур OpenGL, средства информационного поиска, технология Macromedia Flash для анимаций и мультимедиа. В любой предметной области для информационного обеспечения процессов проектирования, управления, эксплуатации сложной техники не обойтись без применения баз и банков данных. Коллективная разработка современной техники, как и управление производством, подразумевают использование сетевых средств. Нельзя себе представить современного специалиста, не использующего технологии Internet. Очевидна целесообразность или даже необходимость освоения современными инженерами перечисленных средств.

С технологиями ИЭТР пользователи ИТ пока менее знакомы. Это технологии разработки и применения электронной документации на изготовляемую продукцию. Важность ИЭТР подчеркивается тем фактом, что при составлении контрактов на поставку сложных изделий зачастую отсутствие документации, выполненной по международным стандартам, приводит к снижению цены изделий более чем вдвое.

Предприятия, впервые осваивающие современные технологии, начинают с перевода имеющихся архивов в электронный вид. Далее внедряются системы управления документами и документооборотом (обычно в составе систем PDM) и разрабатываются ИЭТР. К основным функциям ИЭТР относятся: 1) обучение пользователей приемам эксплуатации сложной техники; 2) поддержка регламентных работ; 3) диагностика и поиск неисправностей; 4) автоматизированный заказ запасных материалов и изделий; 5) обмен данными «производитель - потребитель». В ИЭТР широко используются анимационные и мультимедийные средства, в качестве унифицированного языка представления применяют обобщенный язык разметки SGML (Standard Generalised Markup Language).

Уровень автоматизированных систем

Третий уровень ИТ - это уровень автоматизированных систем, которые создаются на базе технологий и программ предыдущих уровней. В техническом вузе предметом изучения на этом уровне должны быть, в первую очередь, системы автоматизированного проектирования (САПР), а также системы управления предприятиями (АСУП) и технологическими процессами (АСУТП).

Мир автоматизированных систем неоднороден. Имеется много разновидностей систем со своими названиями и обозначениями. Первостепенное значение для выпускника технического университета, как разработчика современной техники, является владение средствами автоматизированного проектирования. Но он должен иметь представление и о других промышленных автоматизированных системах.

На рис. 5 показаны основные этапы жизненного цикла промышленных изделий и отмечены поддерживающие их автоматизированные системы.



Рис. 5. Этапы жизненного цикла изделий и используемые автоматизированные системы

Студентам большинства специальностей придется применять машиностроительные САПР. В машиностроении для САПР часто используются английские наименование и аббревиатура CAD/CAM/CAE/PDM (Computer Aided Design/ Manufacturing/ Engineering/ Product Data Management), где CAD, CAM, CAE - автоматизированное конструкторское, технологическое и функциональное проектирование, PDM - управление проектными данными.

В основу проектных процедур конструирования в CAD положены компьютерная графика и геометрическое моделирование, отсюда вытекает важность продвинутого курса машинной графики и геометрического моделирования для конструкторских специальностей.

Системы CAD/CAM принято делить на системы высокого, среднего и низшего уровней. Часто дискутируется вопрос, какого уровня система наиболее подходит для обучения студентов в техническом вузе и нельзя ли унифицировать обучение, внедрив на всех факультетах и кафедрах САПР одного типа?

Отвечая на эти вопросы, нужно отметить, что системы высокого уровня (в мире продолжается поддержка и развитие трех таких систем, это Catia, Unigraphics, ProEngineer) универсальны, однако они дороги и предъявляют повышенные требования к аппаратным средствам. Для них характерны многомодульная структура (наличие большого числа модулей, в том числе для особых конструкций и технологий), реализация процедур как 3D твердотельного, так и поверхностного моделирования, возможность проектировать сборки высокой размерности. Для учебных целей вполне достаточно возможностей систем среднего уровня, наиболее известными из которых являются Inventor, Solid Works, SolidEdge и отечественные системы Компас и T-Flex CAD.

Как показывает практика, в крупном вузе по ряду субъективных и объективных причин использование единственной САПР нереализуемо. Действительно, в разных САПР в разной степени развиты части CAD, CAM, могут присутствовать или отсутствовать модули инженерного анализа CAE, у кафедр возможны связи с промышленными предприятиями, уже внедрившими у себя ту или иную систему и потому рекомендующими обучать студентов на основе определенной САПР и т.п.

Системы CAE называют также системами анализа и инженерных расчетов. Основными компонентами математического обеспечения CAE являются методы математического моделирования. В случае непрерывных математических моделей с распределенными параметрами для моделирования преимущественно используют метод конечных элементов (МКЭ). Имеющееся доступное программное обеспечение позволяет выполнять анализ прочности, исследовать температурные и электромагнитные поля, течение жидкостей и газов, решать задачи акустики и др. Примерами программ CAE, реализующими МКЭ, являются Ansys, Cosmos, Nastran и др. Очевидно, что знание МКЭ специалистами, которым приходится исследовать поля физических величин, необходимо.

К системам CAE относятся также программно-методические комплексы, с помощью которых выполняют анализ процессов, описываемых математическими моделями в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Такие комплексы используют при проектировании механических устройств (мировой лидер - программа Adams), электронных схем (варианты программы Spice) и в других приложениях. Следует отметить, что в создании подобных комплексов имеются достижения и в МГТУ, примерами могут служить программы ПА9 и МВТУ. Так, программа ПА9 предназначена для многоаспектного моделирования, т.е. анализа устройств с учетом взаимовлияния процессов различной физической природы, вследствие чего она используется в лабораторных практикумах для студентов многих специальностей.

Наряду с программами CAE, для задач анализа широко применяют математические пакеты (MathLAB, MathCAD, Labview и др.). Следует однако заметить, что их назначение несколько иное, чем программ типа Adams или Spice.

В программах CAE автоматизированы процедуры как формирования математических моделей, так и решения получающихся уравнений, что позволяет их использовать при проектировании сложных систем с сотнями и тысячами уравнений. Стили работы инженера с программой CAE и с физической моделью (макетом или экспериментальным образцом) схожи: инженер изменяет параметры элементов, наблюдая за изменением выходных параметров и не заботясь при этом о каких-либо математических выкладках или преобразованиях.

Математические пакеты применяют для исследования моделей, разработанных неавтоматически. Поэтому их применение эффективно при изучении, во-первых, математических дисциплин, во-вторых, разделов технических дисциплин, в которых одной из целей обучения является ознакомление студентов именно с процедурами формирования математических моделей.

Системы автоматизации проектирования в электронике (ECAD - Electronics CAD), как и MCAD (Mechanics CAD), довольно разнообразны, что объясняется большим числом разновидностей электронных схем и устройств, и состоят из большого числа подсистем (модулей). Различают ECAD для заказных, стандартных и полузаказных СБИС, для устройств на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), для связной аппаратуры и др. Маршруты проектирования СБИС и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) включают большое число проектных операций и процедур. Для примера на рис. 6 представлен типичный маршрут проектирования СБИС на стандартных ячейках. В состав системы ECAD должны входить программы (а иногда и несколько программ) для каждой проектной процедуры подобного маршрута (планирование кристалла, описание на языке проектирования VHDL, синтез и верификация на уровнях регистровых передач и вентильном, синтез тестов, размещение, трассировка, компоновка и др.). Полнофункциональные системы проектирования СБИС предлагают лидеры сектора ECAD мирового рынка САПР - компании Synoрsis, Cadencе, Mentor Graphics.

В МГТУ имеется ряд специальностей, связанных с проектированием РЭА (в меньшей мере это касается СБИС). Среди систем ECAD для сквозного проектирования РЭА наиболее развитыми являются OrCAD, P-CAD, Protel-99SE. С помощью САПР РЭА выполняется проектирование печатных плат, аппаратуры на ПЛИС, систем связи, аналого-цифровое моделирование и оптимизация и т.п. Для освоения технологий ECAD необходимо знание, кроме электроники и основ цифровой техники, также вычислительной и дискретной математики (аналогового и логического моделирования, математического программирования, конечных автоматов)

На современных предприятиях ряд автоматизированных систем выполняют функции управления. Автоматизированные системы управления (АСУ) деятельностью предприятий имеют модульную структуру, их функции часто перекрываются, что иллюстрирует рис. 7.





Рис. 6. Типичный маршрут проектирования СБИС на стандартных ячейках


Студенты большинства конструкторских и технологических специальностей должны, по крайней мере, знать, какие АСУ существуют и каково их назначение.

Наиболее полными в функциональном отношении являются системы ERP (Enterprise Resource Planning). Для развитых ERP характерно наличие следующих подсистем:

• Календарное планирование производства;
  
• Оперативное управление производством;
  
• Логистика;
  
• Моделирование производственных процессов;
  
• Управление непрерывными производственными процессами;
  
• Сервис (обслуживание, ремонт, расходные материалы);
  
• Управление проектами;
  
• Управление персоналом;
  
• Управление информационными ресурсами;
  
• Финансово-экономическое управление, бухгалтерия.
  

Рис. 7. Основные системы управления и их типичные функции

Примерами широко известных систем ERP являются зарубежные R3, Oracle, BAAN, J.D.Edwards, Axapta и отечественные Галактика, Парус, Флагман.

Часто из ERP выделяют в качестве самостоятельных системы: MRP-2 - Manufacturing Resource Planning (логистическая система); MES - Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система); SCM - Supply Chain Management (управление поставками); CRM - Customer Relationship Management (управление отношениями с заказчиками).

Одним из важных аспектов подготовки студентов технологических специальностей является изучение средств, используемых в АСУТП и в автоматизированных системах технологической подготовки производства (АСТПП). В АСУТП центральную роль играют системы диспетчерского контроля и управления SCADA (Supervisory Control ana Data Acquisition). В их задачи входят управление контроллерами, фиксация алармов и трендов параметров, поддержка разработки прикладного программного обеспечения (ПО), анализ протекающих технологических процессов, подготовка отчетов.

Уровень ИПИ-технологий

Четвертый уровень ИТ в нашей классификации - уровень интеграции автоматизированных систем, т.е. уровень технологий информационной поддержки изделий (ИПИ), известный также под названием уровня CALS (Continuous Acquisition and Lifeсycle Support) или PLM (Product LifeCycle Management). Интеграция выражается прежде всего в создании единой базы данных (единой информационной модели изделия), доступной для извлечения и правильной интерпретации данных всеми участниками жизненного цикла продукции.

Однозначное понимание информации из единой базы данных обеспечивается не только и не столько унификацией применяемых языков и форматов данных. Важность технологий ИПИ обусловлена унификацией семантики формальных языковых конструкций. Унификация поддерживается рядом международных стандартов, важнейшими из которых являются стандарты STEP (STandard for Exchange of Product data), в которых введен единый язык Express и прикладные протоколы, выражающие онтологии ряда важнейших приложений на языке Express. Теперь разные автоматизированные системы (в том числе разные САПР) могут обмениваться информацией, если эти системы придерживаются положений CALS-стандартов.

К числу ИПИ-технологий относят также технологии интегрированной логистической поддержки (ИЛП), реализующие связи этапов разработки, изготовления и эксплуатации продукции (рис. 8). В число задач, решаемых в системах ИЛП, входят разработка средств эксплуатации основных изделий, расчет надежности, техническая диагностика, заказ запасных деталей, упаковка и транспортировка продукции, управление поставками, кодификация и т.п.

Математическое обеспечение ИПИ-технологий составляют:

• математический аппарат, используемый в важнейших прикладных протоколах STEP (например, МКЭ или геометрическое моделирование по протоколу АР203),
  
• модели и методы имитационного моделирования сложных интегрированных систем (системы массового обслуживания, сети Петри),
  
• методы структурного синтеза и принятия решений, включая логистические задачи и управление проектами (дискретное математическое программирование, включая генетические алгоритмы).
  

Рис. 8. Связи базы данных ИЛП с этапами жизненного цикла продукции


Программное обеспечение ИПИ-технологий представлено следующими основными пакетами и системами:

• Системы управления проектными данными PDM (поддержка структурирования данных и навигации по дереву изделия, визуализация данных, управление версиями и внесением изменений, управление документами и документооборотом, управление потоком работ, конвертирование форматов данных);
  

• Редакторы, верификаторы, конверторы языка Express;
  
• Инструментальные средства разработки ИЭТР;
  
• Средства поддержки работы в сетевой среде (SOAP, CORBA, RPC и т.п.), включая средства электронной цифровой подписи;
  
• Средства ИЛП.
  

Организация обучения студентов МГТУ им. Н.Э.Баумана информационным технологиям

Подготовка разработчиков информационных технологий в МГТУ

В России предусмотрена подготовка специалистов-разработчиков ИТ по нескольким направлениям и специальностям. Основным является направление 654600 "Информатика и вычислительная техника", в которое включены специальности:

2201 Вычислительные машины комплексы, системы и сети;

2202 Автоматизированные системы обработки информации и управления;

2203 Системы автоматизированного проектирования;

2204. Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем.
      

В МГТУ ведется подготовка специалистов по всем этим специальностям, а также по специальностям, связанным с конструированием и технологиями ЭВМ, организацией и технологиями защиты информации.

Содержание подготовки разработчиков ИТ определено соответствующими Государственными образовательными стандартами, разработанными профессионалами в области ИТ, и не является предметом нашего сегодняшнего обсуждения. В докладе рассматриваются проблемы подготовки пользователей ИТ, каковыми являются большинство выпускников МГТУ.

Изучение информационных технологий на младших курсах

Зададимся вопросом: что выпускник технического вуза должен знать и уметь применять в области информационных технологий?

В компетенцию инженера-пользователя ИТ прежде всего входят:

• постановка задач по роду деятельности специалиста;
  
• выбор методов и компьютерных программ для их решения;
  
• интерактивное управление процессом решения задач в современных компьютерных средах.
  

Исходя из этого, можно определить перечень тем или разделов ИТ, составляющих необходимый минимум знаний и умений выпускника вуза в области ИТ. В перечень входят:

1. архитектура персонального компьютера;
   
2. базы данных;
   
3. компьютерная графика;
   
4. Internet;
   
5. методы и программы моделирования, в том числе МКЭ;
   
6. введение в ИПИ-технологии;
   
7. освоение работы в конкретной САПР.
   

В одном из вариантов учебного плана подготовки пользователей ИТ данный перечень может быть реализован следующим образом:

• На 1-2 курсах изучаются дисциплины "Компьютерная графика" и "Информатика", включающая вопросы программирования, устройства ЭВМ и введение в базы данных;
  
• На 2-3 курсах преподаются дисциплины "Основы автоматизированного проектирования", "Управление в технических системах", а также фрагменты использования ЭВМ в курсах "Сопротивление материалов", "Детали машин", "Теория механизмов и машин" (для машиностроительных специальностей) или "Электротехника и электроника" (для радиоэлектронных специальностей).
  
• На старших курсах необходимо изучение избранных глав ИТ (например, «Моделирование распределенных процессов») и освоение работы в конкретных САПР по усмотрению профилирующей кафедры.
  

В настоящее время в МГТУ им. Н.Э.Баумана действующие учебные планы близки к представленному варианту, хотя некоторые темы из минимального перечня в учебных программах дисциплин первых трех курсов не отражены, о чем свидетельствует обзор учебных программ дисциплин информатики и общепрофессиональных, приведенный в табл. 1.


Таблица 1

Семестр	Дисциплина	Что изучается	Число часов на лабораторные работы
1-2	Информатика	Устройство ЭВМ (2ч.), текстовые редакторы (3 ч.), программирование на Паскале (44 ч.), машинная графика (12 ч.), технология разработки программ (20 ч.)	68
1-3	Компьютерная графика	AutoCAD (только лаб. работы)	68
3-4	Сопромат	Подробно рассматривается физика явлений, основные уравнения состояния, но нет раздела по МКЭ	нет
4-5	ТММ	Раздел «Программное обеспечение автоматизированного проектирования механизмов» (внеаудиторная работа - ДЗ, КП, много проектов на ЭВМ); в каждом разделе есть применение ЭВМ	Используются расчетные программы для синтеза и моделиро-вания механизмов.
5	Материаловедение (для фак. МТ)	ЭВМ не используется	нет
5-6	Детали машин	В одной из лекций рассказывается о кафедральных программах расчета на ЭВМ. Этот пакет широко используется в курсовом проектировании.	Обработка результатов измерений на ЭВМ
6	Технология конструкционных материалов	ЭВМ не используется	нет
Семестр не фиксирован	Основы автома-тизированного проектирования	Техническое, математическое и программное обеспечение САПР (34 ч.)	17 Моделирова-ние, пакеты САПР
Семестр не фиксирован	Управление в технических системах	Применение ЭВМ для расчета переходных процессов в нелинейных системах, микропроцессоры (34 ч.), нейросетевые методы (16 ч.).	48 Методы моделирования САР; Оптимальное управление (на ЦА комплексе)

Распределение тематики ИТ между кафедрами показано в табл. 2.

В качестве недостатков действующих учебных планов и программ нужно отметить: 1) в базовых дисциплинах, читаемых на младших (1-3) курсах, не преподаются такие важные разделы ИТ, как базы данных, сети и технологии Internet; 2) метод конечных элементов не включен в программу дисциплины "Сопротивление материалов".


Табл. 2

Кафедра	Преподаваемые ИТ
ИУ7	Архитектура персонального компьютера, программирование
РК1	Компьютерная графика
РК6 и спецкафедры	Методы и программы моделирования, в том числе МКЭ; системы автоматизированного проектирования; введение в ИПИ-технологии

Изучение информационных технологий на старших курсах

Выборочное рассмотрение учебных планов нескольких выпускающих кафедр свидетельствует о повышении внимания к вопросам обучения студентов применению ИТ. Об этом говорит наличие в учебных планах большинства специальностей дисциплин, посвященных применению ЭВМ и САПР. В табл. 3 приведены примеры преподаваемых дисциплин, целиком посвященных применению ИТ для решения прикладных проектных задач.


Табл. 3

Кафедра	Преподаваемые дисциплины, посвященные ИТ
МТ1	Автоматизированное проектирование станков
МТ3	Теория принятия проектных решений
МТ5	Интегрированные компьютерные системы литья, Проектирование оснастки на ЭВМ.
МТ11	Информационное обеспечение разработок и исследований
РК4	САПР ПТМ и роботов
РК5	САПР упругих элементов
РЛ2	Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов
РЛ6	Автоматизированное проектирование РЭС
СМ1	Моделирование технических систем
СМ7	Моделирование и исследование роботов и РТС, Методы искусственного интеллекта
СМ10	Моделирование систем автомобиля
Э1	Автоматизация проектирования двигателей
Э9	Информационные технологии природопользования
ИБМ1	Информационные технологии управления
и др.

Учебно-методическое обеспечение

В части учебно-методического обеспечения преподавания информатики и информационных технологий следует отметить достигнутый в МГТУ достаточно высокий уровень обеспеченности учебного процесса компьютерными классами с современными персональными ЭВМ, наличие высокопроизводительного кластера, наличие связи кафедр с Internet. Должное внимание начинает уделяться обеспеченности учебного процесса лицензионными программными продуктами.

Важную роль для повышения качества преподавания ИТ не только в МГТУ, а в целом в России играет написание и публикация в МГТУ серии учебников и учебных пособий «Информатика в техническом университете».

Наш университет возглавляет разработку федерального инженерного образовательного портала в Internet, в частности, начинается наполнение портала по дисциплинам информатики и вычислительной техники. Адрес портала ссылка скрыта. На 2004 г. запланировано окончание разработки сотрудниками МГТУ электронных учебников по базам данных, телекоммуникациям и сетям, основам САПР.

В настоящее время расширение учебных площадей в связи с вводом в эксплуатацию учебно-лабораторного корпуса МГТУ позволяет ставить и решать вопрос об оснащении современными компьютерными и сетевыми средствами ведения учебного процесса не только лабораторных залов, но и лекционных учебных аудиторий. Целесообразно в составе аппаратного обеспечения лекционных занятий, как минимум, иметь мультимедийный проектор с настенным экраном, ноутбук, подключение к Internet. В специальных аудиториях (как это уже сделано в ауд. 319) желательно дополнительно иметь интерактивную доску и документ-камеру.

Очевидно, что использование современной аппаратуры потребует от преподавателя подготовки учебных материалов в электронном виде, например, разработки набора слайдов с возможным включением анимационных кадров, что, в свою очередь, повлечет корректировку методики проведения лекционных и семинарских занятий.

Заключение

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Использование ЭВМ и информационных технологий в учебном процессе МГТУ им. Н.Э.Баумана за последние годы заметно расширилось. В учебных планах большинства специальностей имеются курсы, посвященные применению информационных технологий. Используются как специализированные расчетные программы, так и известные пакеты и программно-методические комплексы.

2. Несмотря на это, имеются резервы расширения тематики ЭВМ и ИТ, прежде всего в лабораторных циклах (имеются в виду такие разделы ИТ, как геометрическое моделирование, метод конечных элементов, математические пакеты типа MathCAD, Labview, Maple и т.п.). В учебных программах не уделено должного внимания таким важным разделам ИТ, как базы данных, вычислительные сети (в том числе Internet и Web-технологии).

3. Целесообразно расширять использование средств САПР в лабораторных практикумах и курсовом и дипломном проектировании. В ряде случаев в профилирующих курсах, посвященных основам проектирования или основам конструирования соответствующих машин и систем, нет разделов и лабораторных работ по САПР. В то же время на ряде кафедр вопросы САПР вынесены в отдельные дисциплины, изучаемые позднее. При этом методы автоматизированного и неавтоматизированного проектирования изучаются раздельно.