Современные технологии в образовании современнные информационные технологии при преподавании физических дисциплин короткевич А. В., Сологуб Л. В., Пасынков А. В. (РБ, Минск, бгуир)
| Вид материала | Документы |
- Информационные технологии и управление в технических системах всех форм обучения Под, 793.84kb.
- Международная конференция «Информационные технологии в образовании и науке», 86.4kb.
- Учебный план повышения квалификации профессорско-преподавательского состава по направлению, 98.03kb.
- Название Предмет Направление, 921.62kb.
- Л. В. Горчаков Томский государственный университет, 25.78kb.
- И. Г. Захарова информационные технологии в образовании, 2912.8kb.
- Рабочая программа по курсу «Современные информационные технологии» для магистрантов, 59.58kb.
- Современные информационные технологии, 15kb.
- На включение программы повышения квалификации педагогических и руководящих работников, 289.22kb.
- Программа курса повышения квалификации профессорско-преподавательского состава по направлению, 72.73kb.
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ОБЩЕИНЖЕНЕРНЫХ
И ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
Емельянова И.В., Зубенко В.Л. (РФ, Самара, СамГТУ)
В соответствии с учебными планами 2-х уровневой подготовки ряда специальностей и специализаций (дневной и заочной формы обучения) на кафедрах факультета МиАТ Самарского государственного технического университета ведется разработка и внедрение в учебный процесс компьютерных технологий обучения.
Актуальность решаемой проблемы заключается в том, что современный специалист должен приобрести навыки и умение работать на компьютере, значительно увеличить свой творческий потенциал, чтобы на производстве он мог работать с гораздо большей отдачей. Традиционные методы обучения формируют у студентов преимущественно информационную базу знаний. Развитие же творческого мышления на базе применения компьютерной техники при изучении дисциплин инженерной графики и приобретении практических навыков профилирующих дисциплин, а также при изучении и разработке темы УИРС, свойственны методам активного обучения, где практически отсутствует пассивная позиция обучаемого в ходе учебного процесса.
Для успешного обучения новым технологиям необходимо широкое использование современных методов обучения с развитием творческой активности студента при выполнении самостоятельных, практических задач, курсовых работ, проектов и УИРС.
При подготовке инженеров технических специальностей, магистров и бакалавров изучаются в первую очередь «Машиностроительное черчение, Компьютерная графика, Начертательная геометрия», а в дальнейшем на базе полученных знаний - специальные дисциплины проектирования, технологии, эксплуатации и ремонта с широким использованием вычислительной техники ПК.
С этой целью студентами 1-го курса в рамках указанных дисциплин для получения компьютерной грамотности осваивается система «Компас 3D», в которой используется ПК для автоматизации чертежно-графических работ, выполнения сборочных и рабочих чертежей, кинематических, электрических и гидравлических схем и устройств.
В процессе обучения уделяется большое внимание методологическим вопросам, направленным на повышение эффективности усваиваемого материала. При изучении данной (конкретной) дисциплины студент должен получить необходимые знания, приобрести практические навыки и умение изображать в соответствии с требованиями ЕСКД различных механизмов, деталей и узлов машины.
В рамках УИРС проводится расширенное изучение «КОМПАС» и ряда программных продуктов конечно-элементного анализа САЕ (Nastran, ANSYS, APM WinMachine и др.), которые позволяют выполнять инженерные расчеты и аналитические исследования проектируемых объектов на современном уровне.
С целью освоения указанных программ созданы и разрабатываются компьютерные учебники – Компьютерная графика и моделирование, Инженерная графика CAD технологии и др. Применение в лекционной аудитории мультимедийного курса лекций Начертательная геометрия и др. существенно повышает качество обучения в виде зрелищного восприятия и наличия большого объема аудио и видео информации.
Новые (инновационные) технологии обучения используются также в УИРС - при учебно-исследовательской работе преподавателя со студентами, а на профилирующих кафедрах - также и в курсовом и дипломном проектировании
Применение в ВУЗе инновационных технологий в учебном процессе и научной деятельности студентов и аспирантов позволяют подготовить высококвалифицированных специалистов и молодых ученых.
СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ И ТЕСТИРОВАНИЯ
Ковальчук А.М. (РБ, Минск, БГУИР)
В рассматриваемой системе предлагаются следующие концепции разработки учебных и тестирующих материалов:
- возможность использования программного комплекса либо в качестве среды тестирования, либо в качестве учебно-методического пособия;
- возможность использования системы для различных дисциплин;
- удобство добавления новых способов представления учебного материала и контроля знаний.
В программном комплексе можно выделить основные части: редактор, сервер и клиент.
Редактор. Данный модуль предусматривает как создание, так и редактирование учебно-методических материалов. Для удобства и быстроты создания учебно-методического материала применяется технология визуального программирования. Пользователю предоставлен инструментарий для размещения и редактирования текстовой или какой-либо другой информации.
Следует различать понятия "тест" и "вариант теста". Тест – это набор вопросов с вариантами ответов. Из одного теста генерируется множество вариантов тестов разной сложности. Разработка теста включает в себя составление заданий и определение параметров этого теста, например, таких как: количество заданий в тесте, количество вариантов, составляемых из теста, сложность варианта. Каждый вопрос в тесте имеет свою степень сложности по десятибалльной шкале. Тест может выполняться как в режиме контроля знаний, так и в обучающем режиме. В режиме контроля знаний невозможно воспользоваться подсказками, предусмотренными разработчиками теста. В режиме обучения подсказки могут быть открыты полностью или частично. Составление задания включает в себя два основных этапа: формулировка вопроса и выбор формы ответа. Основными формами ответа являются:
- единичный выбор из нескольких предложенных вариантов;
- множественный выбор из нескольких предложенных вариантов;
- сопоставление высказываний из двух групп.
Кроме того, могут быть предложены некоторые специфические формы ответа: дописать часть кода программы, применительно к языкам программирования.
Каждому конкретному пользователю может быть сгенерирована своя комбинация задач, в соответствии с параметрами, заданными преподавателем.
Сервер. Одна из основных задач сервера – хранение информации, созданной с помощью редактора. Для удобства и наглядности использования материала, архитектура сервера представлена в виде дерева. Узлы верхнего уровня – это изучаемые курсы, дочерние узлы конкретного курса – разделы. В свою очередь, разделы состоят из тем, которые могут включать в себя подтемы с необходимым уровнем сложности. Другой задачей сервера является сбор статистической информации о выполнении тестовых заданий каждого тестируемого.
Клиент. Для участия в системе обучения и тестирования клиент должен быть зарегистрирован. Имеется несколько режимов работы: просмотр учебного материала, пробное выполнение теста с доступной справочной информацией.
Статистика выполнения теста ведется в режиме реального времени. Если пользователь попытается перезапустить программу и начать тест заново, выполнение прервется и будет засчитан текущий результат.
ИНТЕРНЕТ-РЕСУРС НА БАЗЕ FLEX ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Бушило И. Д., Лукьянович И. Р., Холод А. А. (РБ, Минск, БНТУ, БГУ)
Самостоятельная работа студентов по курсу «Начертательная геометрия» состоит в чтении лекционных материалов, выполнении индивидуальных практических заданий, изучении учебников и обязательном решении множества задач.
Процесс решения практически любой задачи курса начертательной геометрии, начиная с формирования условия, можно представить некоторой совокупностью шагов по преобразованию размера, формы, положения объекта, что прямо соответствует определению понятия «анимация».
Такие задачи наилучшим образом решает Flash-технология, реализующая покадровую анимацию, морфинг и анимацию с построением промежуточных изображений. Macromedia Flash – комплексное многозадачное приложение, эффективное мультимедийное инструментальное средство, способное интегрировать широкий набор языков программирования, стандартов, технологий, мультимедийных форматов при одновременной поддержке программирования в различных средах.. Приложения Flash могут быть доступны практически на любых платформах: от портативных устройств до настольных компьютеров и телеаппаратуры.
На сегодняшний день существует несколько электронных курсов по начертательной геометрии. Достоинствами этих ресурсов являются: наличие обширного теоретического и иллюстративного материала, а также системы тестирования. Существенным их недостатком следует признать отображение процесс решения на определенных разработчиком условиях (скорость, определенная последовательность шагов, отсутствие взаимодействия с пользователем и возможности возврата к некоторому шагу решения). Создание редактора для отрисовки условия и построений при решении позиционных и метрических задач по курсу «Начертательная геометрия» с возможностью пошагового отката, является, таким образом, актуальной задачей разработки обучающих электронных локальных и web- ресурсов
Разработка инструмента включает: написание сценария ролика, отражающего последовательность отрисовки и решения задачи, выбор алгоритмов математического решения геометрических задач, проектирование и реализацию приложения с учетом возможностей отрисовки объектов средствами ActionScript 3.0. Для визуализации объектов плоскостей проекций эпюры разработаны отдельные классы, которые представляют собой контейнеры, содержащие команды Flash. Так для отрисовки программно полученного многоугольника создан метод, содержаший, кроме прочего, вызов Flash-функций сплошной векторной заливки замкнутой области nameMC.graphics.beginFill(surfaceColor, 0.2) и nameMC.graphics.endFill(). Параметры контура рассчитываются программно.
Интегрированность ActionScript 3.0 во FLEX, который является расширением функциональности Flash-плейера и включает инструменты для быстрого создания Rich Internet Applications, позволила относительно быстро создать интернет-ресурс, включающий: теоретические материалы – просмотр html-страниц по темам курса; типовые примеры – неинтерактивные ролики; задачи – визуализацию решения сформированной пользователем задачи; справку – инструкции по использованию приложения, форму для отправки вопросов разработчикам, ссылки на ресурсы по начертательной геометрии.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
АВТОМАТИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ
Бахтизин В.В., Глухова Л.А. (РБ, Минск, БГУИР)
В настоящее время разрабатывается и внедряется в учебный процесс большое количество различных программных средств автоматизации обучения. Для эффективной организации обучения важно, чтобы данные средства обладали достаточным уровнем качества. Организациями ISO и IEC в области оценки качества программных средств разрабатывается серия стандартов ISO/IEC 25nnn – Systems and software engineering – Software product Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE). В данной серии определены три модели качества: модель качества программного продукта, модель системного качества в использовании и модель качества данных. Две первых модели качества регламентируются разрабатываемым стандартом ISO/IEC 25010 (ISO/IEC CD.3 25010 v1.46). Модель качества данных определена в стандарте ISO/IEC 25012: 2008.
В соответствии с ISO/IEC CD.3 25010 v1.46 модель качества программного продукта определяет восемь характеристик качества программных средств: функциональная пригодность, надежность, эффективность работы, удобство использования, защищенность, совместимость, сопровождаемость и мобильность.
Функциональная пригодность – степень, в которой продукт обеспечивает функции, удовлетворяющие установленные и подразумеваемые потребности при его применении в заданных условиях. К подхарактеристикам функциональности относятся функциональная способность, правильность, соответствие функциональной пригодности.
Надежность – степень, в которой система или компонент выполняет требуемые функции в заданных условиях за определенный период времени. Подхарактеристиками надежности являются завершенность, готовность, устойчивость к ошибке, восстанавливаемость, соответствие надежности.
Эффективность работы – соответствие быстродействия количеству ресурсов, используемых в заданных условиях. К ее подхарактеристикам относятся поведение во времени, использование ресурсов и соответствие эффективности работы.
Удобство использования – степень, в которой свойства программного продукта обеспечивают его понятность, изучаемость, используемость и привлекательность для пользователя при применении в заданных условиях. Подхарактеристики удобства использования: понятность пригодности, обучаемость, легкость использования, привлекательность, техническая доступность, соответствие удобства использования.
Защищенность – степень защиты информации или данных, не позволяющая прочитать или модифицировать их несанкционированным пользователям или системам и получить отказ в доступе к ним санкционированным пользователям или системам. Подхарактеристиками защищенности являются конфиденциальность, сохранность, цифровая идентификация, отслеживаемость, аутентичность, соответствие защищенности.
Совместимость – степень, в которой две или более системы или компонента могут обмениваться информацией или выполнять свои функции, разделяя одно и то же аппаратное или программное окружение. Подхарактеристиками совместимости являются сосуществование, способность к взаимодействию, соответствие совместимости.
Сопровождаемость – степень модифицируемости продукта. Подхарактеристики: модульность, повторная используемость, анализируемость, изменяемость, стабильность при модификации, тестируемость, соответствие сопровождаемости.
Мобильность – легкость, с которой система или компонент может быть перемещен из одной аппаратной или программной среды в другую. Подхарактеристики: адаптируемость, настраиваемость, взаимозаменяемость, соответствие мобильности.
АДАПТИВНАЯ АСУ ИНСТИТУТОМ
Комличенко В.Н., Косак А.А., Николаенко Е.В. (РБ, Минск, БГУИР)
Институт информационных технологий является структурным подразделением Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Основным видом деятельности института является организация и проведение обучения по программам профессиональной переподготовки, повышения квалификации, специализированных курсов и информационно-обучающих семинаров, а также обучение выпускников колледжей и техникумов на основе согласованных учебных планов с выдачей дипломов государственного образца о высшем образовании.
На текущем этапе развития перед Институтом информационных технологий БГУИР стоят следующие задачи: - повышение качества образования (постоянное совершенствование учебного процесса, использование инновационных технологий в обучении специалистов); - устойчивое обеспечение потребностей рынка квалифицированными инженерно–техническими и научно–техническими кадрами; - обеспечение потребностей населения в качественных образовательных услугах.
Достижение этих задач в современных условиях и на современном уровне требует создания автоматизированной системы управления (АСУ) институтом на основе единой концепции информатизации.
Учитывая состояние информационной инфраструктуры института, разработаны единая концепция информатизации и рабочий проект АСУ институтом в рамках которых поставлены и решены следующие задачи: развитие корпоративной сети; непрерывное обновление и модернизация парка компьютерной техники; интеграция унаследованных систем в состав первой очереди АСУ институтом; разработка внедрение и сопровождение нового программного обеспечения в рамках АСУ институтом; развитие существующих организационных структур и подразделений, обеспечивающих развитие процессов информатизации института.
Система образования представляет собой консервативную систему, обладающую большими и устойчивыми традициями, что с одной стороны является положительным фактором, обеспечивая преемственность всего лучшего, накопленного предыдущим развитием, но с другой стороны не позволяет отслеживать быстроизменяющемся ситуацию на рынке образовательных услуг, складывающуюся в мире, стране, регионе. Автоматизированная система управления институтом призвана обеспечить адекватное реагирование, причем как оперативное, так и стратегическое, на быстроизменяющиеся условия рынков труда и образовательных услуг.
В состав АСУ институтом входит следующие базовые подсистемы, которые обеспечивают достижение сформулированных выше задач: подсистема стратегического управления (реализация перспективных форм административного и академического управления), подсистема управления учебным процессом (разработка планов, распределение и учет учебной нагрузки и т.д.), подсистема управления качеством образования, подсистема управления персоналом, подсистема управления научной и инновационной деятельностью, подсистема управления финансовой и хозяйственной деятельностью.
Основой АСУ институтом является корпоративная сеть, объединяющая информационные системы подразделений института в единую распределенную информационную систему и обеспечивающая интеграцию информационной инфраструктуры института в республиканское и международное образовательное пространство.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ФАЗОВОЙ
СИНХРОНИЗАЦИИ В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ
Ганкевич С.А. (РБ, Минск, БГУИР)
Имитационное моделирование позволяет не только исследовать основные показатели качества и характеристики следящей системы, но и визуально наблюдать характер процессов на выходах функциональных узлов, что особенно важно при изучении принципов построения следящих систем. Схема виртуального лабораторного стенда для исследования системы фазовой синхронизации, разработанного на базе пакета имитационного математического моделирования Simulink, приведена на рис.1.
Рис.1
Модель системы фазовой синхронизации состоит из фазового дискриминатора, выполненного на перемножителе Product с нагрузкой в виде апериодического звена Transfer Fcn3, коммутируемых фильтров нижних частот и управляемого генератора. Модель управляемого генератора состоит из генератора гармонического сигнала Sine Wave1 , идеального интегратора и блока управляемой задержки Variable Time Delay.
Формирование эталонного сигнала производится генератором гармонического сигнала Sine Wave. Фазовращатель эталонного сигнала выполнен на блоке управляемой задержки Variable Time Delay1. Управление задержкой производится сигналами с выходов коммутируемых генераторов ступенчатого сигнала Step и генератора линейно нарастающего сигнала Repeating Sequence непосредственно и через квадратичный преобразователь Math Function, что позволяет реализовать соответствующие законы изменения фазы эталонного сигнала с целью оценки точности слежения.
Ошибка слежения определяется как разность уровней сигнала с выхода генератора, формирующего сигнал управления фазовращателем эталонного сигнала, и сигнала, формируемого в цепи обратной связи на выходе идеального интегратора. Измерение математического ожидания сигнала ошибки производится блоком 2-D Mean, а среднеквадратичного отклонения – блоком 2-D Standart Deviation. В качестве виртуальных регистраторов использованы дисплеи. Виртуальные осциллографы Scope позволяют исследовать входные сигналы и характер процессов на выходах функциональных узлов модели. Измерение характеристик модели системы производится с помощью LTI-вьювера.
Использование в учебном процессе виртуального лабораторного стенда для исследования имитационной модели системы фазовой синхронизации позволяет студентам глубже усвоить физическую сущность процессов, происходящих при обработке сигналов, исследовать характеристики системы, зависимость основных показателей качества от параметров звеньев, оценить влияние помех на показатели качества системы.
ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
Луцик Ю.А. (РБ, Минск, БГУИР)
Приложение предназначено для автоматизации процесса интерактивного тестирования с целью самопроверки и контроля с последующей оценкой знаний. Тестирование – быстрый и эффективный способ контроля и оценки знаний. Тестовые задания представляют не набор произвольно объединенных заданий, а систему, т.е. обладают системообразующими свойствами.
Предметная область, в которой используется приложение – это, в первую очередь, дисциплины связанные с программированием.
Приложение обладает следующими свойствами:
- обеспечивает достаточно простой и удобный для пользователя (тестируемого и преподавателя) интерфейс;
- обеспечивает возможность для пользователей (преподавателей, администратора) добавлять, редактировать и удалять информацию;
- удобство добавления новых способов представления учебного материала и контроля знаний;
- возможностью выполнения тестирования, как в локальной сети, так и в сети Internet.
В качестве хранилища информации в приложении использована реляционная база данных, создаваемая с помощью СУБД Sybase SQL Anywhere 9.0.
Приложение реализовано в виде взаимодействующих двух частей: серверной и клиентской. Серверная часть обеспечивает поддержку параллельного доступа многих клиентов. Процесс работы с серверной частью приложения предполагает в основном работу с базой данных, которая возможна только после авторизации пользователя приложения. Подключение базы данных выполняется автоматически при запуске серверного приложения.
Процесс работы с клиентской частью приложения включает в себя следующие действия: подсоединение к серверу, предоставления клиенту возможности выбора теста для контроля (самоконтроля). Прохождение теста включает в себя выбор предмета, темы и ответа на поставленный вопрос. В режиме самоконтроля возможно использование помощи посредством гиперссылок, что обеспечивает режим обучения в процессе тестирования. Работа клиентского приложения в режиме зачетного контроля требует авторизации пользователя. По окончании тестирования пользователю предоставляется статистическая информация о результате теста.
Все тестовые вопросы разбиты на группы сложности. В зависимости от сложности вопроса ему назначается балл. Генерация теста составляется автоматически, путем выбора случайным образом вопросов из групп разной сложности. Тест построен по принципу ”от простого к сложному”. Общее число баллов всех тестов фиксировано. Можно так же устанавливать ограничения на время выполнения тестового задания.
В приложении реализованы следующие формы ответов:
- выбор одного или более ответов из нескольких предложенных вариантов;
- ввод формулировки возможного ответа.
В зависимости от подготовки группы тестируемых, может быть сгенерирован тест с соответствующими с параметрами, заданными преподавателем.
Предлагаемое вниманию приложение обеспечивает:
- работу в режиме манипулирования данными (нет необходимости помнить и знать, а достаточно только выбирать из предлагаемого меню);
- сквозную информационную поддержку всех этапов обработки данных;
- диалоговый режим решения задач с активным вовлечением пользователя.