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.
Некоторые аспекты разработки и применения
учебно-методических комплексов
Кузнецов В.П., Хаджинова Н.В. (РБ, Минск, БГУИР)
На базе созданных одним из авторов учебно-методических комплексов (УМК): «Экономико-математические методы и модели: учебно-методический комплекс.- Минск: изд. МИУ, 2006.-185с. и «Электронный УМК по дисциплине теория автоматического управления», часть 1, 2007, 132 с. и часть 2, 2008, 200 с. - Минск, БГУИР проведено обобщение методики создания и применения УМК. Следует отметить, что рассматриваемая проблематика в большей степени касается дисциплин, широко использующих современные математические методы.
При создании УМК, на наш взгляд, следует руководствоваться следующими принципами:
- УМК по данной дисциплине должен быть универсальным и пригодным для всех форм обучения и разных специальностей вне зависимости от объема изучаемой дисциплины и вида занятий.
- Дифференциация к подходу формирования электронного УМК (ЭУМК) и печатного (ПУМК). ЭУМК является более гибким, его можно изменять и дополнять, практически нет ограничений на его объем. ПУМК сложнее издать и переиздать, объем его всегда ограничен.
- В случае ПУМК необходимо стремится (это не всегда возможно) создать его в виде одной книги.
Приведем пример содержания ПУМК по дисциплине «Экономико-математические методы и модели»:
1. Тематический план (не следует проводить рабочую программу, т.к. она быстро меняется); 2. Литература; 3. Тематический обзор: краткое содержание лекционного материала; 4. Практикум: перечень, алгоритмы, реализации и тренинг умения; 5. Компьютерный практикум (обязательный раздел для любой технической дисциплины); 6. Контрольная (курсовая) работа; 7. Контролируемая самостоятельная работа; 8. Вопросы к зачёту или экзамену; 9. Тестовые задания; 10. Приложения (обязательный раздел, в данном случае даются основные справочные сведения и таблицы по математике).
В целом материал данного ПУМК достаточен для полного и самостоятельного изучения дисциплины.
В докладе также обсуждаются преимущества и недостатки ПУМК и ЭУМК при применении их в учебном процессе для различных форм обучения: дневной, вечерней и заочной, а также при обучении студентов по ускоренной интегрированной форме обучения, т.е. студентов, окончивших средние специальные учебные заведения.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ВУЗА ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ АСУ
Нестеренков С.Н., Гусаревич И.А. (РБ, Минск, БГУИР)
В настоящее время многие высшие учебные заведения владеют значительным числом информационных систем и баз данных, созданных в разное время различными разработчиками и реализованных на различных технологических платформах. Степень взаимодействия этих систем крайне мала, следствием чего является отсутствие единого информационного пространства, дублирование либо неполнота данных, неспособность ВУЗа получать консолидированные данные из нескольких источников и выполнять их комплексный анализ. Решением данной проблемы является использование автоматизированных систем управления, включающие в себя ряд подсистем с высокой степенью взаимодействия. Существует ряд принципов, на основе которых подсистемы автоматизированных систем управления могут быть интегрированы и которые позволяют добиться основых положительных эффектов:
-использование данных в общих таблицах с разграничением прав доступа
-обмен информацией между подсистемами на основе единого информационного пространства
-общий интерфейс обмена данными
Наличие ряда подсистем предполагает использование их различными подразделениями ВУЗа, а значит, высокий уровень интеграции существующих подсистем позволит улучить взаимодействие между рассматриваемыми подразделениями учебного заведения. К тому же в рамках ВУЗа нельзя рассматривать ни один управленческий процесс без интеграции его в общее информационное поле учебного заведения.
При отсутствии автоматизированной системы управления снижается не только оперативность принятия управленческих решений, но и эффективность бизнес-процессов ВУЗа в целом. Существует также высокая степень появления механических ошибок на разных этапах передачи информации между подразделениями учебного заведения, т.к. основной формой передачи информации остаются бумажные документы, подготавливаемые сотрудниками вуза(так называемый «человеческий фактор»). Еще одним недостатком является неспособность получения комплексной информации от различных подразделений учебного заведения и ее анализа.
Наличие автоматизированной системы управления позволит ВУЗу проводить качественный всесторонний анализ своей деятельности, сформировать единое информационное пространство посредством объединения уже существующих и будущих информационных систем на основе единой информационной платформы, позволит определить единый интерфейс для взаимодействия компонент системы. Формирование единой базы данных для всех задач даст возможность избежать ненужного дублирования данных. Гибкое управление информационными ресурсами позволит включить в процесс интеграции новые подсистемы без нарушения целостности информационного пространства.
Таким образом, использование автоматизированных информационных систем позволит улучшить взаимодействие между подразделениями высшего учебного заведения и повысить эффективность работы этих подразделений в целом.
МЕТОДИКА АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КАФЕДРАЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ
НАГРУЗКИ
Нестеренков С.Н. (РБ, Минск, БГУИР)
Распределение учебной нагрузки преподавателей высшего учебного заведения представляет собой нетривиальную задачу. Ввиду того, что общий объем учебной нагрузки профессорско-преподавательского состава исчисляется десятками тысяч часов, и при выполнении вручную данный процесс достаточно трудоемкий, не говоря о том, что имеет место появление ошибок, обусловленных «человеческим фактором».
Для минимизации влияния «человеческого фактора» предлагается использовать методику распределения учебной нагрузки между кафедрами, внедренную в БГУИР. Данная методика реализована в рамках системы «Учебно-методическое управление» интегрированной информационной системы БГУИР, в задачах «Рабочий учебный план» и «Нагрузка кафедры». В подсистеме «Рабочий учебный план» в систему вносится основная часть данных по перечню учебных дисциплин, часов на их изучение, видов отчетности, практик и ГЭК с привязкой к конкретной кафедре. Далее в рамках подсистемы «Нагрузка кафедры» происходит внесение справочной информации о нормах времени на педагогическую работу, действующих в университете, заполнение информации о часах, выделенных на самостоятельную управляемую работу студентов; осуществляется объединение специальностей в потоки для чтения лекций. Введенные данные аккумулируются в единой базе данных для дальнейшей обработки и расчетов.
На основании хранящихся в базе данных, а также имеющихся в системе ограничений, происходит расчет учебной кафедральной нагрузки. Полученная нагрузка в дальнейшем передается на кафедру, где распределяется ученым секретарем между профессорско-преподавательским составом на кафедре.
Данный подход позволяет минимизировать количество человек, участвующих в распределении нагрузки кафедры, и свести участие человека к заполнению рабочих учебных планов специальностей и внесению справочной информации. Таким образом, единственными местами возможного появления ошибок, после тестирования и апробации алгоритмов на реальных данных, являются внесенные рабочие учебные планы и справочная информация, использующаяся в расчетах, то есть исходные данные для расчетов.
Система «Учебно-методическое управление» реализована в виде клиент-серверного приложения с тонким клиентом (браузером) и промышленной СУБД. Использование передовых технологий: объектно-ориентированного программирования и реляционной СУБД позволяет обеспечить необходимую гибкость в сочетании с надежностью, то есть требованиями, предъявляемыми к промышленным информационным системам.
Данная методика расчета хорошо себя зарекомендовала, и позволяет производить расчет нагрузки «на лету», что значительно расширяет возможности применения системы, для задач управления, планирования и оптимизации учебного процесса ВУЗа в целом.
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ
ДИСЦИПЛИНЫ «РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА»
Беляков В.Б., Свито И. Л. (РБ, Минск, БГУИР)
Авторами предлагается цикл лабораторных работ с использованием различных пакетов прикладных программ для изучения дисциплины «Расчет и проектирование привода». Функциональная схема автоматизированного электропривода изображена на рисунке 1.
Рис.1. Функциональная схема автоматизированного электропривода
Электропривод (ЭП) – это электромеханическая система, преобразующая электрическую энергию в механическую, и состоящая из: регулятора (Р), силового преобразователя (СП), электродвигателя (ЭД), передаточного механизма (ПМ), исполнительного механизма (ИМ) и измерительного устройства (ИУ). Здесь
– задающее воздействие; 
– регулируемая (выходная) величина; 
– измеренное значение выходной величины; 
– рассогласование или ошибка; 
– управляющее воздействие; 
– возмущающее воздействие (для ЭП – это обычно момент нагрузки на валу или статический момент) Мс.Изучение теории электропривода предполагает выполнение 8 лабораторных работ. Кроме того, параллельно лекционному курсу выдается задание на выполнение расчетной работы по расчету системы следящего электропривода. В задании на расчетную работу указываются тип и параметры двигателя, требуемые показатели качества системы.
В результате выполнения лабораторных и расчетных работ студент синтезирует регулятор таким образом, чтобы система управления двигателем отвечала заданным показателям качества, и разрабатывает другие устройства замкнутой системы управления электроприводом: цифровое сравнивающее устройство, широтно-импульсный модулятор, устройство управления и т. д.
Лабораторные работы проводятся на компьютере с помощью соответствующих программ. С их помощью студент имеет возможность убедиться, что рассчитанная им система следящего электропривода имеет желаемые характеристики или показатели качества. Студент приобретает навыки расчета переходных и установившихся процессов в электроприводе с помощью структурных схем и передаточных функций и путем моделирования. С помощью программ компьютерного моделирования исследуется динамика следящего электропривода, настроенного на модульный оптимум. Углубить изучение отдельных устройств электропривода позволяет использование систем автоматизированного проектирования (САПР), таких как ORCAD, Electronics Workbench (EWB), P-CAD, MATLAB.
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ОБУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ»
Колосницын Б.С., Черных А.Г. (РБ, Минск, БГУИР)
На кафедре микро- и наноэлектроники БГУИР с 2009 года началась подготовка инженеров по новой специальности «Нанотехнологии и наноматериалы в электронике». Название специальности предполагает большой набор дисциплин химического, материаловедческого и нанотехнологического профиля, что, так или иначе, заставило составителей учебного плана специальности сократить приборную тематику и тематику дисциплин технологии микроэлектроники.
Дисциплина «Основы твердотельной электроники» будет изучаться студентами новой специальности на третьем курсе 2011/2012 учебном году. Составители учебной программы дисциплины (они же и авторы этого доклада) в первом семестре ее изучения (5 семестр учебного плана) запланировали приборную тематику, включив в нее физику, основы расчета и проектирования современных активных приборов ИМС и мощных СВЧ проводниковых приборов. Учитывая, что для студентов других специальностей кафедры приборная тематика изучается в трех семестрах, отбор приборов проводился очень тщательно.
В следующем шестом семестре студенты будут изучать технологию изготовления твердотельных приборов. В отличие от трехсеместровой технологической дисциплины, которая изучается студентами других специальностей кафедры, в новой специальности все технологические процессы микроэлектроники должны быть изложены в одном семестре. Поэтому учебная программа этого технологического семестра должна включать в себя как изучение основных существующих и перспективных базовых технологических процессов микроэлектроники, так и технологические маршруты изготовления приборов твердотельной электроники.
Для каждого изученного в предыдущем семестре полупроводникового прибора (биполярный выходной n-p-n транзистор с диодом Шоттки, мощный СВЧ биполярный транзистор, КМОП схема, мощные горизонтальный ГДМОП и вертикальный ВДМОП транзисторы с двойной диффузией) предлагается наиболее оптимальный технологической маршрут его изготовления с последующей корректировкой расчетно-проектной части приборного семестра.
Например, в приборном пятом семестре рассматриваются особенности проектирования (с акцентом на быстродействие) КМОП схемы как на n-подложке с карманом p-типа, так и на p-подложке с карманом n-типа. Оба конструктивных варианта КМОП схем – с карманами n- и p- типа - имеют свои достоинства и недостатки. В технологическом шестом семестре, рассмотрев возможные технологические маршруты обоих вариантов преподаватель уточняет расчеты электрических и технологических параметров, проведенные предыдущим преподавателем в приборном семестре.
Или, при проектировании мощных СВЧ биполярных транзисторов для устранения эффекта оттиснения тока эмиттера на край эмиттера выбираются полосковая, оверлей или МЭШ структуры. Выбор структуры во многом определяется уровнем выходной мощности прибора и диапазоном требуемых рабочих частот, что, в свою очередь, во многом зависит от конструктивно-технологических факторов изготовления прибора. Проведенные вариации топологии прибора и технологии его изготовления позволят выбрать оптимальный вариант по мощностным и частотным показателям, что и подведет окончательный итог в проектировании прибора, проведенного в пятом семестре.
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ микросхем
Черных А.Г., Колосницин Б.С. (РБ, Минск, БГУИР)
В отличие от конструкторско-технологических курсов микроэлектроники, характеризующихся большим объемом материала из разных областей науки и техники, дисциплины по изучению систем автоматизированного проектирования микросхем являются более формализованными, и поэтому с точки зрения Интернет – образования кажутся более простыми. Однако, это не совсем так, ввиду определенной специфики, которая заключается в необходимости глубокой индивидуальной проработки студентом всех этапов проектирования микросхем. На кафедре «Микро- и наноэлектроника» БГУИР накоплен опыт самостоятельной работы студентов по проектированию специализированных микросхем на основе базовых матричных кристаллов (БМК) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), разработан лабораторный практикум.
Процесс проектирования специализированных микросхем на БМК включает следующие укрупненные этапы: разработка функциональной электрической схемы; разработка принципиальной электрической схемы; размещение библиотечных элементов и трассировка межсоединений; проверка соответствия принципиальной электрической схемы и топологии. В лабораторный практикум включен этап топологического проектирования как основной в маршруте разработки микросхем на БМК. Проектирование осуществляется с применением автоинтерактивных графических редакторов LPAINT и AutoGRED. Организация диалога с автоинтерактивным графическим редактором строится на основе иерархического подробного меню, что способствует детальному разбору этапов проектирования микросхем. В среде команды АВТОИНТЕРАКТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ на экране присутствует изображение эскиза топологии и поддерживается диалог в графическом режиме. В процессе работы над лабораторным практикумом проведена адаптация графического редактора для проектирования и корректировки эскиза топологии микросхем. После завершения проектирования топологии проводится верификация. Верификация здесь используется как контрольная функция и проводится преподавателем для проверки задания.
Для проектирования специализированных микросхем на основе ПЛИС предлагается программное обеспечение автоматизированного проектирования MAX+plus II. В практикуме рассматриваются основные этапы проектирования специализированных микросхем с помощью программы MAX+plus: ввод электрической схемы проектируемой микросхем; ввод входных сигналов для функционально-логического моделирования; выбор типа ПЛИС для реализации проекта; проверка корректности ввода электрической схемы; компиляция схемы проекта; функционально-логическое моделирование проектируемой микросхем; расчет задержек прохождения сигналов со входов на выходы проектируемой микросхемы; просмотр базового плана кристалла ПЛИС с размещенными элементами схемы; сохранение файлов проекта; формирование файлов для программирования ПЛИС.
Изучение основных этапов проектирования микросхем на основе БМК и ПЛИС в рамках курсовых работ и контрольных заданий проводится на фрагментах реальных электрических схем используемых на НПО «Интеграл». Опыт индивидуальной проработки студентами всех этапов проектирования микросхем подтверждает перспективность его внедрения в систему дистанционного обучения.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО технологиЧЕСКИМ
ДИСЦИПЛИНАМ В СИСТЕМЕ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Родионов Ю.А., Черных А.Г. (РБ, Минск, БГУИР)
Лабораторный практикум является неотъемлемой частью учебного процесса. Однако доступ к реальным лабораторным макетам и измерительным приборам в случае дистанционного обучения невозможен. Выход в сложившейся ситуации - создание «виртуальных макетов», представляющих собой программные комплексы моделирующие измерительное оборудование и соответствующие физические процессы. Особую сложность представляет создание «виртуальных макетов» технологических дисциплин. Это обусловлено наличием большого количества методов измерений, сложностью оборудования, огромным количеством изменяемых параметров физических процессов и технологических тонкостей при их применении.
Для конкретной реализации «виртуальных макетов» необходимо, чтобы в них были представлены следующие возможности: снятие физических характеристик, статистическая обработка результатов, сохранение результатов, справочная система. На кафедре микро- и наноэлектроники БГУИР разработаны основы изучения технологических дисциплин по изготовлению микросхем для всех форм обучения. В качестве примера можно рассмотреть лабораторный практикум по курсу «Технологические процессы в микроэлектронике», который позволяет получить представления о технологии изготовления микросхем; изучить технологические маршруты и контрольные операции после различных этапов изготовления микросхем и научиться проводить анализ технологического процесса по результатам измерений тестовых структур.
Программа по изучению маршрутной технологии элементов микросхем состоит из двух блоков. Первый блок – теоретический, предназначен для ознакомления с эскизным маршрутом изготовления микросхем. Предусмотрено два варианта: пошаговый и экспресс-метод. В первом варианте последовательно выводятся сечения структур элементов микросхем после каждой технологической операции. Сечение снабжено информационной строкой, в которой отражается название операции с комментарием. Из комментария пользователь может получить более подробную информацию о технологической операции (оборудование, режимы и т.п.). Второй вариант предназначен для тех, кто уже имеет некоторые знания по данному технологическому процессу. При выборе этого варианта появляется структура элемента и пользователь может получить на экране соответствующую информацию по выбранной части технологического маршрута. Теоретическая часть заканчивается контролем уровня знания технологических процессов изготовления микросхем.
Во втором блоке обучающийся проводит анализ технологии изготовления микросхем. Это происходит посредством имитации измерений тестовых структур. Специально для лабораторного практикума разработан классификатор тестовых структур, в котором указаны функциональное назначение, параметры и рекомендации по их применению в технологическом маршруте изготовляемых микросхем. С точки зрения выполняемых функций решение задач тестового контроля может быть обеспечено применением шести типов тестовых структур: для определения параметров компонентов элементной базы микросхем; проверки правильности топологических проектных норм; анализа характеристик технологического оборудования и процессов; анализа структурных дефектов; оценки электрических параметров микросхем; оценки надёжности микросхем.
После того как пользователь выбрал один из измеряемых параметров, программа переходит в режим имитации процесса измерения. Проводятся измерения параметра тестовых структур на 40 пластинах. Экран при этом разделен на две части: таблица результатов и измерительное табло. На измерительном табло находятся два индикатора процесса (индикатор хода процесса измерения данной пластины и индикатор хода всего процесса измерения), указатель количества измеренных пластин, таблица результатов измерения и информационная строка. В ходе процесса измерений заполняется таблица с результатами измерений отдельных параметров тестовых структур. Далее осуществляется переход к статистической обработке результатов измерений. В этом блоке на экран выводится идеальное распределение параметров в виде гистограммы.
По полученным данным необходимо построить реальное распределение параметров, сопоставить реальное и идеальное распределение на едином графике, объяснить возможные причины отклонений (если таковые имеются) и дать рекомендации по изменению режимов технологических процессов. После выдачи рекомендаций, пользователь может провести их оценку и повторить измерения тестовых структур.
Разработанный лабораторный практикум позволяет в максимально сжатые сроки получить четкие представления о маршрутной технологии и отдельных технологических процессах изготовления микросхем. Опыт применения указанных «виртуальных макетов» подтвердил эффективность их внедрения и перспективность развития этого направления дистанционного обучения.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ В ОРГАНИЗАЦИИ И КОНТРОЛЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Родин С.В., Кисель Н.К., Сергеева-Некрасова М.С. (РБ, Минск, БГУИР, БГУ)
Современное университетское образование во всем мире переживает сложный период смены конституирующей парадигмы. Сегодня невозможно повысить качество обучения в вузе без эффективной организации самостоятельной работы студентов и методов ее контроля со стороны преподавателя. На сегодняшний день успешное внедрение нестандартных педагогических практик, в частности в области организации и контроля за самостоятельной работой учащихся, во многом базируется на использование компьютерных сетей, электронных образовательных сред.
Опираясь на опыт разработки компьютерных образовательных технологий, можно утверждать, что достаточно высокую педагогическую эффективность имеют лишь те из них, которые: обеспечивают диалоговый режим в процессе решений различных познавательных задач; имеют встроенные справочники; обеспечивают моделирование данных и выдачу индивидуальных заданий; проводят оперативное и текущее тестирование на основе специального банка меняющихся вопросов и ответов; предусматривают прерывание и продолжение работы; оценивают работу студента, учитывая количество вопросов, ошибок и повторных ошибок; хранят для преподавателя и студента результаты учебной работы.
Это позволяет сформулировать следующие дидактические требования к современным технологиям обучения. Они должны:
обеспечивать каждому студенту возможность обучения по оптимальной индивидуальной программе, учитывающей в полной мере его познавательные способности, мотивы, склонности и др. качества;
оптимизировать содержание учебной дисциплины, сохраняя и обогащая знания, включенные в государственную программу;
оптимизировать соотношение теоретической и практической подготовки будущих специалистов, интенсифицировать процесс обучения;
сокращать психическую и физиологическую нагрузку студентов.
Электронные образовательные среды строятся по принципу гипертекста, представляющего собой массив, на котором заданы и автоматически поддерживаются ассоциативные и смысловые связи между выделенными элементами, понятиями, терминами или разделами. В тексте тем или иным способом подчеркиваются определенные слова, которые при желании можно "раскрыть" и получить дополнительную информацию. Гипертекст не сводится лишь к вербально представленной информации. Он может содержать иллюстрации, анимацию, аудио- и видеофрагменты. Таким образом, пользователь имеет дело с электронной книгой, которую можно не просто листать, но и просматривать вдоль ее ассоциативных связей в любых направлениях, быстро переходя к расшифровке терминов или участкам текста, раскрывающим смысл понятий. Гипертекст помогает быстро уяснить определения и наглядно проследить все смысловые связи набора понятий изучаемой темы, охватив ее как бы "одним взглядом". Обучение происходим путем "навигации" по гиперссылкам как по смысловым географическим картам понятий в процессе их чтения.
Тем самым использование электронных образовательных сред на основе компьютерных технологий способствует переходу к новой парадигме образования - парадигме эффективного учения, призванной обеспечить не столько должную информированность студента в определенной области знаний, сколько сформировать эффективную мотивацию к ее постоянному обновлению и расширению, как на студенческой скамье, так и в будущей профессиональной деятельности.
АНАЛИЗ МЕТОДОВ АКТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ ПРИ
СОЗДАНИИ И МОДИФИКАЦИИ ЭУМКД
Образцов С.И., Болдырев А.М. (РБ, Минск, БГУИР)
Начало третьего тысячелетия многие считают переломным в том смысле, что наступает новая эра в истории человечества – информационное общество. Если раньше наука была озабочена приумножением и накоплением знания, то сегодня она в значительной степени сосредотачивается на способах овладения накопленным, признавая ведущую роль информатики в своем дальнейшем развитии. Информатизация высшего технического образования – это инновационный процесс совершенствования форм и методов обучения и организации учебного процесса. Таким процессом представляется реализация методов активного дистанционного обучения на базе создания и модернизации электронного учебно-методического комплекса по дисциплине (ЭУМКД). ЭУМКД создается на научно-методическом и программно-техническом уровнях, соответствующих современным информационно-коммуникационным технологиям и призван обеспечить реализацию учебных целей и задач на всех этапах образовательного процесса по конкретной учебной дисциплине.
При разработке и модернизации ЭУМКД по основам эксплуатации вооружения необходимо исходить из того, что его содержание и реализация должны обеспечить формирование у обучаемых знаний, умений и навыков в соответствии с образовательными стандартами.
Организационно-методические указания и учебно-методическая карта дисциплины содержат тематический план изучения дисциплины, распределение учебного времени по разделам, темам и видам учебных занятий.
Методической основой изучения дисциплины является системный подход, заключающийся в рассмотрении вопросов физических основ теории надежности в тесной взаимосвязи с вопросами организационно-технического построения станций радио и проводной связи, анализа инженерно-конструкторских и технологических решений, принятых и реализованных в конкретных изучаемых образцах техники связи. В соответствии с системотехническими принципами представления учебного материала дисциплины он изучается обучаемыми с переходом от частного к общему, от простого к более сложному, в логической взаимосвязи и целесообразном сочетании вопросов теоретического и практического характера.
Материалы для теоретического изучения дисциплины представлены по темам: «Основы теории надежности» и «Техническое обеспечение связи и комплексов средств автоматизации» (ТОС и КСА), в соответствии с рабочей программой и состоят из соответствующих структурных элементов по вышеуказанным темам в виде лекций.
Материалы для практических занятий по дисциплине включают расчеты следующих показателей надежности объектов: безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости и комплексных показателей надежности, приводятся расчеты показателей надежности для резервированных невосстанавливаемых и восстанавливаемых систем. Приводится развернутый список литературы.
Приводимые тесты «Контроль знаний» включают перечень заданий для проверки знаний по материалам курса. Тестовые вопросы охватывают все темы учебно-методических занятий, необходимых для закрепления материала, изученного в рамках каждого учебного вопроса занятия или тем в целом.
СОЗДАНИЕ РЕСУРСОВ, ФОРМИРУЮЩИХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ
ИНФОРМАЦИОННУЮ СРЕДУ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
Костюкевич Е.К. , Остапенко И.В. (РБ, Минск, БНТУ)
Одним из главных элементов образовательной информационной среды являются образовательные ресурсы, к ним, в частности, относятся различного рода учебные электронные издания. С точки зрения скорости подготовки, такого рода учебные издания имеют существенные преимущества перед печатными. Например, для учебных дисциплин, включающих темы, связанные с изучением быстро меняющихся технологий, скорость подготовки и модернизации учебных пособий, лабораторных практикумов и других учебных материалов является чрезвычайно важным фактором.
В Белорусском национальном техническом университете для студентов специальности "Упаковочное производство" преподается курс "Информационные и сетевые технологии". Для методической поддержки данного курса разработан лабораторный практикум "Практикум по информационным и сетевым технологиям". С его помощью обучаемые имеют потенциальную возможность в любое время подготовиться к лабораторным занятиям и, если существует необходимость, самостоятельно выполнить лабораторные работы по курсу на своем домашнем компьютере, а затем предъявлять их преподавателю. В нем описаны методики создания HTML-документов с помощью средств языка HTML. В частности, рассматривается общая структура различных HTML-документов, включая страницы с фреймовой структурой и HTML-формы, основные разновидности тегов для создания заголовочной части документа и его тела, а также форматирования текста и иллюстрации, организации списковых и табличных структур, включения в документ гиперссылок и комментариев. Для закрепления материала по каждому рассматриваемому разделу предлагаются несколько вариантов заданий для самостоятельного выполнения. Для удобства работы с электронным изданием его окно разбито на две прямоугольные области, непосредственно примыкающих друг к другу, т.е. используется фреймовая структура, в которой в отдельном фрейме выводится оглавление издания, являющееся основным средством навигации. Каждая строка оглавления обеспечивает вывод соответствующего раздела, который разбит на дискретные фрагменты.
Лабораторный практикум "Практикум по информационным и сетевым технологиям" отвечает основным требованиям, предъявляемым к электронным изданиям: наличие простого и удобного механизма навигации; развитый поисковый механизм за счет использования гипертекстового формата издания; наглядность информации; четкая структурированность информации: материал разбит на разделы, к каждому из которых может быть организован удобный доступ; простота внесения изменений; экономичность, доступность, простота и быстрота тиражирования; низкие требования к компьютерам и программному обеспечению, т.к. лабораторный практикум представляет собой файл-приложение, не требующий инсталляции, использования дополнительных библиотек DLL и браузера; компактность и переносимость; наличие механизмов защиты.
Создание электронного учебного лабораторного практикума в таком виде является одним из перспективных путей решения проблемы нехватки учебной и вспомогательной литературы по специальным курсам. Нами также рассматривается возможность разработки версий лабораторного практикума данного типа для студентов нашего вуза и других учебных заведений, изучающих дисциплины или разделы дисциплин, касающиеся освоения возможностей языка гипертекстовый язык разметки страниц HTML.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ
ПРЕПОДАВАНИЯ РУССКОГО ЯЗЫКА КАК ИНОСТРАННОГО
В АСПЕКТЕ «ПРАКТИКА РЕЧИ»
Рукавишникова С.М., Савчик М.К. (РБ, Минск, ВА РБ)
В настоящее время использование новых информационных технологий при обучении русскому языку как иностранному – один из важных аспектов совершенствования учебного процесса.
Компьютерные технологии позволяют интенсифицировать и индивидуализировать учебный процесс, более рационально организовать занятия, создать благоприятные условия для управления процессом обучения, максимально приблизить его к реальным потребностям и условиям обучения, активизировать познавательную деятельность слушателей.
Компьютерные технологии позволяют адаптировать процесс обучения к индивидуальным особенностям учащихся. Известно, что при проведении традиционных аудиторных занятий многие факторы не позволяют слушателю показать свои реальные знания. Наедине с компьютером современный молодой человек не чувствует страха и может проявить максимум своих способностей.
В Военной академии Республики Беларусь широко внедряются современные компьютерные технологии. На кафедре русского языка активно используются все возможности в этой области: на занятиях применяются лицензионные компьютерные программы, создаются свои программы и компьютерные презентации по грамматике, практике речи, спецлексике. На кафедре функционируют современные компьютерные классы с интерактивными досками, DVD-проигрывателямии другими мультимедийными средствами.
Например, в рамках аспекта «Практика речи» при изучении лексической темы «Минск» слушателям наряду с традиционными упражнениями предлагается ряд заданий, непосредственно связанных с использованием компьютерных технологий. Так после работы с лексикой по теме, после чтения опорного текста обучаемые просматривают созданную на кафедре двадцатиминутную компьютерную презентацию «Путешествие по Минску». Во время просмотра они знакомятся с памятными местами Минска. Далее им предлагается выполнить компьютерные тесты «Знаете ли вы Минск?», которые также созданы на кафедре. Один из тестов представляет собой презентацию фотографии, вопрос к ней и четыре варианта ответа. Второй тест предлагает уже четыре фотографии и один вопрос. В тестах имеется система индикации правильных и неправильных ответов. При завершении теста высвечивается набранное количество баллов. Применение компьютерных технологий в данном случае весьма оживляет и активизирует учебный процесс, т.к. просмотр фотопрезентации с музыкальным сопровождением, выполнение тестов, которые носят игровой характер, стимулируют познавательную деятельность обучаемых, раскрепощают их, оживляют учебный процесс, способствуют повышению его динамизма, ведут к формированию положительного отношения к изучаемому материалу, удовлетворения результатами своей работы.
Цель создания таких программ – познакомить иностранцев с наиболее известными и интересными местами города, активизировать лексику и грамматику в речи.
Компьютерные технологии выполняют не только обучающую и контролирующую функции, но также способствуют более глубокому усвоению материала.
Применение современных компьютерных технологий является оптимальным средством управления учебным процессом, которое существенно видоизменяет деятельность преподавателя, его место и роль в процессе обучения, позволяет основательно модернизировать учебный процесс и повысить эффективность образования.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ СЖАТИЯ ДАННЫХ
В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ
Глухова Л.А., Тутина Е.А. (РБ, Минск, БГУИР)
Автоматизации обучения в ВУЗах в настоящее время уделяется повышенное внимание. Для автоматизированных обучающих систем (АОС) важную роль имеет эффективность хранения данных, поскольку от нее во многом зависит объем и стоимость АОС. С ростом наполнения АОС обучающими элементами объем АОС и, соответственно, необходимые затраты памяти могут существенно возрастать. В этой связи важное значение имеет применяемый в АОС способ хранения данных и, в частности, использование методов сжатия данных.
В рамках исследования задачи сжатия данных особую роль играет анализ хранимых данных, позволяющий определить наиболее эффективный метод решения. Данные, подлежащие сжатию в АОС, имеют схожую структуру, более того, можно выделить одинаковые блоки данных. Учитывая данный факт, наиболее эффективным решением является сведение решаемой задачи к задаче поиска самой короткой суперстроки.
Основным и самым трудоёмким этапом решения задачи о суперстроке является решение задачи коммивояжёра для исходного множества строк: в неориентированном графе с положительными весами рёбер, необходимо найти цикл наименьшего веса, проходящий через каждую вершину данного графа. Задача коммивояжёра относится к классу NP-сложных задач. Исследования в области задачи коммивояжёра показывают, что разница между лучшим позитивным и негативным результатами слишком велика, что является основанием для дальнейшего исследования методов решения и поиска новых алгоритмов.
При классифицировании алгоритмов решения задачи коммивояжёра, прежде всего, следует разделять точные и приближенные методы.
Точные методы обладают свойством гарантированно находить оптимальное решение. Однако для решения NP-полных задач решение будет найдено за экспоненциальное время, так как пока не предложен ни один точный алгоритм решения хотя бы одной NP-полной задачи за полиномиальное время. Для решения задачи коммивояжёра все точные алгоритмы фактически представляют собой оптимизированный полный перебор вариантов. Стоит отметить, что в некоторых случаях эти алгоритмы достаточно эффективны и находят решение быстро, но в общем случае приходится перебирать все n! циклов.
Приближенные методы решения задач комбинаторной оптимизации позволяют решать даже NP-полные задачи за приемлемое (с практической точки зрения) время. Наиболее эффективными приближенными алгоритмами решения задачи коммивояжёра являются генетические алгоритмы, алгоритм Дейкстры, алгоритм муравьиной колонии, алгоритм Левенштейна и Свириденко с оценкой 5/8.
В настоящее время очень хорошие результаты показывают генетические алгоритмы. Они основаны на процессах биологических организмов. Процедура отбора в генетическом алгоритме состоит в формировании новой популяции на основе старой. Чаще всего для этого используется метод турнирного отбора. Погрешность генетических алгоритмов достаточно мала, что повышает интерес к их дальнейшему изучению.
В докладе рассмотрена сущность генетических алгоритмов. Приведена классификация информации, хранящейся в АОС, по основным видам. Исследованы возможности применения генетических алгоритмов для сжатия того или иного вида информации, хранящейся в АОС.
ПриМенение РАСШИРЯЕМЫХ ФОРМАТОВ ДАННЫХ
при разработке автоматизированных Систем обучения
Глухова Л.А., Тутин К.В. (РБ, Минск, БГУИР)
В настоящее время с целью повышения эффективности образования широко применяются автоматизированные системы обучения (АСО). АСО представляет собой автоматизированную информационную систему, включающую в себя преподавателя, студентов, комплекс учебно-методических материалов, систему обработки данных. АСО моделируют работу соответствующих объектов в различных режимах работы и предоставляют обучаемому возможность самостоятельного управления объектами в диалоге с программой. Текущий этап применения АСО характеризуется достаточно высокой степенью их интеграции в процесс обучения в учреждениях образования. Заинтересованность в разработке и использовании АСО проявляют не только крупные университеты, но и небольшие учебные заведения. В связи с этим довольно актуальными являются поиски решения проблем поддержки существующих АСО, проектирования и разработки новых, удовлетворяющих требованиям различных категорий пользователей.
Разработанные на текущий момент АСО с успехом решают возложенные на них задачи. В то же время большинство из них сталкиваются с определенными проблемами при поддержке их работы. Одна из основных проблем связана с тем, что при увеличении количества прикладных программных продуктов, из которых состоит АСО, добавление в них новой функциональности или модифицирование имеющейся очень затруднительно или невозможно. Часто это обусловлено отсутствием общего формата представления данных.
В настоящий момент наиболее распространёнными стандартизированными расширяемыми форматами данных являются форматы JSON (" onclick="return false">" onclick="return false">.
В рамках исследования задачи выбора формата данных при разработке и проектировании АСО особую роль играет анализ по определенным критериям существующих форматов данных. Основными критериями являются удобочитаемость кода, простота создания, простота обработки данных.
Как показал анализ, язык XML оказывается достаточно избыточным по сравнению с форматом JSON. Проведенные тесты показывают, что в среднем разница размеров составленных документов составляет около 10%, а если не учитывать пробелы в отступах, то разница достигает 20%. Однако формат XML значительно старше JSON, что обуславливает большее количество программных интерфейсов для привязки данных. Некоторые программные интерфейсы для XML существуют уже много лет и по этой причине могут быть стабильнее при использовании для сложных приложений.
Если при разработке АСО основными критериями являются простота создания и удобочитаемость кода, то для представления данных следует использовать формат JSON.
Однако использование формата XML проще при отладке и исправлении ошибок благодаря большему количеству программных интерфейсов.
Таким образом, выбор конкретного расширяемого формата данных при разработке АСО следует осуществлять, исходя из характеристик проекта (в первую очередь это сложность, стоимость, временные ограничения на разработку), требований конкретной категории пользователей и квалификации разработчиков.
ПРОГРАММНАЯ ПОДДЕРЖКА МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ СРЕДСТВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ
Столер В.А., Бельский И.В., Каралкин В.П. (РБ, Минск, БГУИР)
При преподавании инженерной графики предполагается демонстрация большого количества графического материла. Качество и удобство просмотра этого материала напрямую влияет на восприятие студентами основных тем курса, что играет важную роль в процессе их обучения. Современными техническими средствами предоставление такой информации являются мультимедийные, которые широко применяются преподавателями в учебном процессе. Вместе с тем, отсутствует простое и удобное в использовании программное обеспечение для просмотра чертежей, схем, иллюстраций, для создания, редактирования и управления коллекциями изображений с возможностью их дальнейшей демонстрации. Для решения поставленных задач был разработан программный продукт – компьютерное приложение на языке программирования Delphi. Программа позволяет гибко использовать преимущества мультимедийных технологий для достижения максимального эффекта восприятия информации студентом, и может работать в трёх основных режимах: режим конструктора коллекций, режим демонстрации коллекций, режим быстрого просмотра изображений.
В режиме конструктора коллекций преподаватель может создать структуру будущей коллекции изображений, т.е. создать категории (темы), задать их уникальные названия. Далее можно выбрать изображения и вставить их в соответствующие им темы. Изображениям автоматически присваиваются названия в соответствии с именем графических файлов. Предусмотрена возможность удаления выбранных тем из коллекции, их переименования, изменения порядка следования тем и изображений в коллекции, быстрого просмотра изображений для контроля правильности составления коллекции.
Режим демонстрации коллекций предназначен для показа готовой графической информации на учебных занятиях. При переходе в этот режим работы преподаватель сначала выбирает требуемую коллекцию на жёстком диске. После загрузки отображается список тем, причём автоматически выбирается первая тема. Ниже выводится список изображений (чертежей, схем, диаграмм) этой категории. Можно просматривать выбранные изображения, причём имеется функция быстрого перехода к предыдущему / следующему изображению. Разработана функция отмены последних действий, т.е. возврата к пяти последним просмотренным изображениям. Для удобства работы предусмотрены всплывающие панели – панель навигации и управления и панель расширенного поиска.
Режим быстрого просмотра изображений предназначен для мгновенного просмотра графической информации, не входящей в коллекции изображений. Предоставляется возможность обзора отдельной информации на жёстких дисках, сменных носителях и по сетевым ресурсам.
Интерфейс приложения разработан в современном стиле с возможностью использования эффекта полупрозрачности главного окна и всплывающих панелей в полноэкранном режиме, что увеличивает удобство работы. Все важнейшие элементы управления снабжены всплывающими подсказками, которые помогут оперативно использовать все возможности программного продукта
ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕСТЫ КАК МОБИЛЬНОЕ СРЕДСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБУЧЕНИЯ
Пышкин Н.А. (РБ, Минск, БГУИР)