Министерство образования и науки Российской Федерации Ростовский Государственный Университет

Вид материала

Содержание

СИСТЕМА ГЕНЕРАЦИИ РАСПИСАНИЯ ЗАНЯТИЙ ФАКУЛЬТЕТА ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Чурсин А.В., Бордюгов А.С.
ЭЛЕКТРОННОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ К ШКОЛЬНОМУ УЧЕБНИКУ «ФИЗИКА» 11 КЛАСС Шагинян К.Б., Файн Е.Я.

Подобный материал:

1 ... 67 68 69 70 71 72 73 74 75

СИСТЕМА ГЕНЕРАЦИИ РАСПИСАНИЯ ЗАНЯТИЙ ФАКУЛЬТЕТА
ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Чурсин А.В., Бордюгов А.С.

Ростовский государственный университет, факультет высоких технологий

Правильно составленное и оптимизированное расписание занятий позволяет сохранить высокую работоспособность на протяжении учебного дня, недели, четверти, сессии. Для системы генерации расписаний (СГР) занятий на факультете высоких технологий входными параметрами являются: учебный план и банк аудиторий, а выходными – оптимизированное расписание. В качестве управляющих факторов приходятся ограничения, налагаемые на систему и непосредственно алгоритм эвристического поиска, используемый для создания системы на программном уровне, а механизмами (ресурсами, необходимыми для проведения работы) выступают аппаратное обеспечение, программное обеспечение и непосредственно персонал. Взаимодействие системы с внешней средой показано на рис.1 в виде контекстной SADT-диаграммы.

Рис.1. Контекстная диаграмма процесса генерации расписаний

Функциональная декомпозиция процесса показала в среде BPwin, что составление и оптимизация учебного расписания это довольно трудоемкий процесс, требующий привлечения экспертов в этой области и достаточного количества необходимой информации. В процессе компоновки расписания эти данные неоднократно анализируются и проверяются. На первом этапе экспертами анализируются информация о преподавателях и банк аудиторий, при этом учитывается условие отсутствия окон у преподавателей и допустимая загруженность аудиторий. После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы - эксперты предметной области указывают на соответствие реальных процессов созданным диаграммам. Найденные несоответствия исправляются, и только после прохождения экспертизы без замечаний можно приступать к следующему сеансу декомпозиции. Так достигается соответствие модели реальным процессам на любом и каждом уровне модели. Синтаксис описания системы в целом и каждого ее фрагмента одинаков во всей модели. Каждый процесс анализа осуществляется путем подключения соответствующего, реализованного на программном уровне, модуля. Основным методом компоновки расписания является алгоритм эвристического поиска. Весь процесс составления расписания постоянно подвергается проверке условий, налагаемых на систему, в результате невыполнения одного из условий происходит перекомпоновка расписания с уже удовлетворяющими условиями и, в пределе, получается оптимизированное расписание.

Например, процесс анализа загрузки аудиторий представляет собой итеративный и предполагает первоначально просмотр и загрузку всех аудитории согласно учебному плану, а потом происходит сопоставление специализированной аудитории соответствующему предмету (т.е. не могут в компьютерном классе вести лекции по истории). При этом подключается модуль анализа загрузки аудиторий. Аналогично анализ нагрузки преподавателей определяется в результате составления расписания, а затем проверяется полученное значение с допустимым значение нагрузки преподавателя. В результате мы получаем окончательную информацию по загрузке преподавателей с учетом всех ограничений. Логическая модель составления и оптимизации расписания полученная в среде ERwin представлена на рис.2.

Рис.2 Логическая модель «составления и оптимизации расписания»

Как видно из диаграммы, зависимыми сущностями являются: расписание; нагрузка; группа; а независимыми: преподаватели; учебный план; аудитории. При этом все связи между сущностями отражают отношение один-ко-многим.

Информационное моделирование системы управления расписания является весьма серьезной задачей для любого специалиста, поскольку необходимо учитывать различные факторы, напрямую влияющие на составление самого расписание и его оптимальность, как для преподавателей, так и для студентов.

Использование инструментов компании PLATINUM technology: BPwin и ERwin совместно помогло правильно оценить стоящие задачи, предложить адекватное решение и разработать центральную часть любой информационной системы - базу данных. Эти инструменты сами по себе не являются решением проблемы, но позволяют сконцентрироваться на собственно разработке системы и снизить потери времени, которые обычно происходят при согласовании моделей со специалистами предметной области. Кроме того, использование этих инструментов дает возможность получить набор полностью документированных и согласованных моделей, что в значительной степени облегчит поддержку созданных систем в будущем, а также может быть повторно использовано при разработке других систем.

ЭЛЕКТРОННОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ К ШКОЛЬНОМУ УЧЕБНИКУ «ФИЗИКА» 11 КЛАСС

Шагинян К.Б., Файн Е.Я.

Ростовский государственный университет, физический факультет

fine@phys.rsu.ru

Как и всякая естественнонаучная дисциплина, физика оперирует моделями явлений и процессов, причем, по нашему мнению, они наиболее простые и в широком смысле механистические.

Целью данной работы являлось создание компьютерных демонстраций физических опытов, явлений, процессов и составление методических рекомендаций для педагогов по использованию их в процессе изложения теоретического курса физики. Данные компьютерные демонстрации могут служить наглядным дополнением к соответствующим разделам физики, то есть являться электронным сопровождением учебника, по которому ведется обучение школьников. Также, могут быть, использованы для подготовки к выполнению работ в практикумах физического факультета. Содержание и последовательность демонстрируемых опытов, явлений, эффектов должны быть определены изложением подлежащего изучению материала. Тогда компьютерные демонстрации станут не случайным набором опытов, не только иллюстрацией к объяснению учителя, а обучающей системой.

При создании обучающих компьютерных демонстраций я остановила свой выбор на опытах и эффектах квантовой механики.

Теоретические положения раздела «Квантовая механика» поясняются следующими анимациями:

Законы фотоэффекта;
Эффект Комптона;
Опыт Лебедева.

Работа с компьютерными демонстрациями начинается с входа в главное меню, в котором представлены названия всех анимаций. Посредством двойного щелчка мышью по заинтересовавшей теме, пользователь переходит непосредственно к самой демонстрации. В начальный момент картинка статична. Каждая анимация данного блока снабжена рядом кнопок управления: «Старт / Продолжить», «Пауза», «Вернуться к началу показа», «Выход в главное меню». Это дает школьнику, студенту возможность самостоятельно регулировать работу программы, а именно, следить за изменениями физического процесса, явления, после изменения неких параметров, многократно повторять непонятный момент демонстрации, приостанавливать показ для более детального рассмотрения картинки.

В компьютерной демонстрации «Законы фотоэффекта» (рис.1) схематически представлена установка Столетова, роль источника излучения играет лампа накаливания, что, на мой взгляд, является наиболее наглядным и запоминающимся образом. Слева от установки расположено изображение вольтамперной характеристики при фотоэффекте. Данный график «активен», что проявляется в изменении положения кривой при изменении параметров. Варьируемыми параметрами в данной демонстрации являются «Яркость лампы» (интенсивность света) и «Энергия фотонов» (частота света). Реализуется изменение этих параметров посредством изменения положения рычажков в верхней части демонстрации. Меняя каждый параметр в отдельности или оба одновременно можно проследить за закономерностью поведения тока насыщения (I_нас) и запирающего напряжения (U_зап), отмеченных на графике. С помощью кнопок 2, 3, 4 осуществляется переход к статическим изображениям ВАХ при постоянном значении частоты и интенсивности излучения (рис. 2).

Экранная демонстрация эффекта Комптона (рис.3-4) не была нацелена на демонстрацию опыта и установки, а имела целью раскрытие физики процесса. Поэтому была сведена к простой наглядной модели упругого столкновения двух частиц – налетающего фотона и покоящегося электрона. В демонстрации акцентируется внимание на изменении длины волны фотона после рассеяния, а именно на увеличении – «покраснении», что наглядно представлено на экране. Геометрическое положение фотона и электрона после соударения не случайное, как может показаться на первый взгляд. На самом деле, оно было просчитано и соответствует реальному соотношению скоростей фотона и электрона. Управляющие кнопки смещены влево, чтобы не загромождать область разлета частиц.

Представление опыта П.Н.Лебедева (рис.5-6) основано на поэтапном просмотре: сначала рассматривается действие света только на белые крылышки, потом только на черные при закрытых «сеткой» крылышках другого цвета. Затем, рассматривается опыт в отсутствии сетки. Внимание акцентируется на скорости вращения крылышек, что свидетельствует о различии в давлении, оказываемом светом на тела с различной поверхностью. На экране это реализуется с помощью мигающей буквы ω и стрелки, указывающей направление вращения. Различие в толщине этих символов говорит о разном значении модуля угловой скорости.

Совместно с созданием таких небольших демонстраций, хотелось бы сказать о создании постоянно обновляемой, доступной для копирования, пополняемой электронной библиотеки. В которой ученик может спокойно взять копию программы для изучения в домашней обстановке или в свободное время в классе. Демонстрации планируется разместить в локальной сети кафедры общей физики физического факультета РГУ.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Blog