Отчет о научно-исследовательской работе система критериев качества учебного процесса для дистанционного образования выполненной по научно-технической программе

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3

КАЧЕСТВО УЧЕБНОГО ПРИКЛАДНОГО ПО

7.1 Общие подходы к оценке качества программных продуктов и баз данных

В значительной мере качество ДО определяется качеством используемых учебных материалов и программного обеспечения (ПО) для самостоятельных работ.

Для ПО в информационной индустрии разработан ряд стандартов управления качеством [14], эти стандарты с определенными оговорками могут быть использованы и для учебного ПО.

Наряду со стандартами серии ISO 9000, основу управления качеством программных средств определяют стандарты ISO 9126, ISO 12207 и ISO 14598.

Стандарт ISO 9126 "Качество программных средств" состоит из четырех частей, задающих соответственно модель качества, внешние метрики, внутренние метрики и метрики качества в использовании. При этом под внутренними метриками понимаются показатели, характеризующие технологический процесс и средства разработки программы, например, показатель документируемости. Внешние метрики - показатели самой разрабатываемой программы, интересующие пользователей. Метрики качества в использовании характеризуют эффект от применения программы, они относятся к конкретным применениям продукта.

В стандарте ISO 9126 вводятся шесть базовых показателей качества, характеризующих такие свойства программного продукта, как функциональные возможности, надежность, практичность, эффективность, сопровождаемость и мобильность. Каждый базовый показатель состоит из субпоказателей (метрик).

Функциональные возможности конкретизируются метриками функциональная пригодность, корректность, способность к взаимодействию, защищенность. Метриками надежности являются завершенность, устойчивость к дефектам и ошибкам, восстанавливаемость, доступность. Практичность характеризуется понятностью, простотой использования, изучаемостью и привлекательностью. Эффективность подразделяется на временную, оцениваемую числом выполняемых операций, и ресурсную, оцениваемую объемом используемых ресурсов. Сопровождаемость имеет аспекты анализируемость, изменяемость, стабильность, тестируемость. К метрикам мобильности относятся адаптируемость, простота установки, сосуществование, замещаемость. Для оценки качественных показателей стандарт рекомендует использовать четырехбалльные шкалы.

Стандарт ISO 12207 "Процессы жизненного цикла программных средств" определяет перечень и содержание базовых работ на этапах жизненного цикла программ. Так, на этапе разработки вводятся 55 работ, в том числе выбор средств обеспечения качества. При этом рекомендуется пользоваться показателями качества, установленными стандартом ISO 9126. Обеспечению качества посвящен также специальный раздел стандарта ISO 12207, который коррелирован со стандартами ISO 9001 и 9003. В этом разделе говорится о содержании планов действий по обеспечению качества программного продукта.

Стандарт ISO 14598 "Оценивание программного продукта" посвящен планированию, документированию и управлению оценкой качества с позиций разработчиков, пользователей и контролеров.

По отношению к базам данных (БД) стандарты, подобные ISO 9126, пока не созданы [15]. Обычно для БД рекомендуются следующие очевидные показатели:

полнота накопленных описаний объектов;
достоверность - степень соответствия данных реальным значениям;
актуальность данных, характеризуемая своевременным их обновлением.

Показатели полноты, достоверности и актуальности имеют непосредственное отношение и к оценке содержательного уровня базы учебных материалов (БУМ).

Показатели качества, представленные в стандартах ISO 9126 и ISO 12207, преимущественно ориентированы на сложные промышленные программные комплексы, их оценка довольно трудоемка. Значимость различных показателей существенно зависит от специфики применения ПО, вплоть до изменения самого состава показателей в зависимости от приложения. Специфика учебного прикладного ПО позволяет применять эти стандарты с определенными оговорками и дополнениями.

Дополнения касаются в основном такой важнейшей группы показателей качества учебного ПО как функциональность. Очевидно, что набор функций будет различным в таких группах ПО как программы моделирования, оптимизации, машинной графики, управления объектами и т.п. Поэтому для каждой группы программ после предварительного проведения классификации ПО нужно устанавливать свои способы оценки функциональности. Поскольку для виртуальных лабораторий наиболее важной группой ПО является группа программ моделирования, рассмотрим критерии функциональности ПО применительно к этой группе.

Классификация программ моделирования проводится по нескольким признакам. Прежде всего используются следующие четыре признака:

этапность моделирования,
иерархический уровень моделирования;
решаемые задачи или выполняемые проектные процедуры;
предметная область (приложение).

Первому признаку соответствуют два возможных значения - S или MS. С помощью S-программ выполняют только этап решения уравнений математической модели (simulation), с помощью MS-программ - как этап формирования модели (modeling), так и ее решения (simulation). К числу типичных S-программ относятся математические пакеты. Примеры MS-программ - программно-методические комплексы типа Nastran, Spice, Adams и др. Очевидно, что S-программы в основном предназначены для использования в процессе изучения математических дисциплин, но для изучения инженерных дисциплин они по сравнению с MS-программами неудобны, а иногда и бесполезны.

В соответствии со вторым признаком выделяют уровни моделирования распределенный (микро), сосредоточенный (макро), функционально-логический, системный. Примерами программ микроуровня могут служить Ansys, Nastran, Cosmos, макроуровня - Adams, Spice, ПА9, функционально-логического - QuickSim, TimeMill, Voyager, системного - GPSS/PC, OPNET и др.

В соответствии с третьим признаком выделяют такие типичные задачи как моделирование установившихся состояний, стационарных, динамических и нестационарных процессов.

В соответствии с четвертым признаком выделяют программы анализа механических, гидравлических, электронных, оптико-электронных и т.п. систем.

Функциональность программы моделирования, как правило, может быть оценена только качественно. Метриками функциональности программ моделирования могут быть степени универсальности, определяемые по каждому признаку приведенной выше классификации, и адекватность. Степень универсальности по признаку этапности, как уже отмечено, имеет два возможных значения S и MS. Степень универсальности по признаку "Иерархический уровень" оценивается принадлежностью к одному или нескольким иерархическим уровням. Степень универсальности по признаку "Решаемые задачи" характеризуется полнотой перечня решаемых задач. Степень универсальности по признаку "Предметная область" характеризуется возможностью решения задач в разных приложениях и возможностью моделирования взаимодействия процессов разной физической природы. Очевидно, что наиболее универсальны программы моделирования, способные отражать процессы в системах различной физической природы, наименее универсальны программы, предназначенные для решения задач анализа и расчета конструкций или устройств одного частного типа.

Очевидно, что при оценке качества программы указание степени универсальности должно сопровождаться указанием адекватности получаемых результатов. Адекватность характеризуется перечнем свойств моделируемого реального объекта, отражаемых в модели, и областью адекватности. Областью адекватности называют область в пространстве параметров, в пределах которой погрешности модели остаются в допустимых пределах. Например, область адекватности линеаризованной модели поверхности детали определяется системой неравенств

max | _ij|   _доп,

где  _ij = (x_ij_ист - x_ij_мод)/x_ij_ист, x_ij_ист и x_ij_мод - i-я координата j-й точки поверхности в объекте и модели соответственно;  _ij и  _доп - допущенная и предельно допустимая относительные погрешности моделирования поверхности, максимум берется по всем координатам и контролируемым точкам.

Отметим, что в большинстве случаев области адекватности строятся в пространстве внешних переменных. Так, область адекватности модели электронного радиоэлемента обычно выражает допустимые для применения модели диапазоны изменения моделируемых температур, внешних напряжений, частот.

Наряду с функциональностью для учебного ПО первостепенное значение имеют показатели практичности. Программы со сложным интерфейсом и значительной трудоемкостью освоения операций пользования программой отвлекают обучаемого от основного предмета изучения, приводят к нерациональным затратам времени. Такие программы не могут быть признаны качественными. Одним из аспектов практичности программ моделирования является похожесть процедуры выполнения работы в виртуальной и физической лаборатории.

Эффективность также становится немаловажным фактором, если использование программы требует значительных ресурсов по времени и памяти, которых при слабой оснащенности учебных лабораторий современными ЭВМ может не хватать. Программа моделирования, которая выдает решение на введенное учебное задание через десятки минут, не может быть полезно использована, например, в лабораторных работах.

К числу показателей качества программ, используемых в виртуальных лабораториях, следует отнести показатель приспособленности применения программы в сетевой среде. Следует выделить три типа программ в зависимости от характера используемых сетевых технологий:

1. Программа разрабатывается без учета сетевых возможностей. Копия программы пересылается клиенту, например, по E-mail. Методическое пособие при этом может располагаться на сервере центра дистанционного обучения или пересылаться одновременно с программой. Если программа не является собственной разработкой, то, очевидно, что этот способ возможен только для свободно распространяемых программ. Достоинством метода является полная автономность такой программы. Недостатком – привязка к операционной системе и отсутствие защиты авторских прав (особенно это актуально для программно-методических комплексов имеющих помимо учебного, еще и промышленное применение).

2. Программа строится по принципу клиент-сервер. Серверная часть устанавливается на сервере в центре дистанционного обучения. При этом возможны два варианта построения программы-сервера: первый – сервер обеспечивает соединение только с одним клиентом, второй – сервер имеет возможность одновременного обслуживания многих клиентов. Первый вариант более прост в реализации, но имеет ограниченные возможности по одновременному обслуживанию запросов многих клиентов, так как для обеспечения такой возможности необходим запуск нескольких копий программы-сервера (например, на разные программные порты). Это не очень удобно для клиента, так как ему необходимо самостоятельно найти свободный порт. Второй вариант более сложен в реализации, но удобнее для клиента. Учебные задания всех пользователей при этом выполняются на сервере центра. Достоинством метода является высокая защищенность программы, контролируемость доступа к ней, легкая модифицируемость. Недостатком – ограниченность числа пользователей из-за возможности перегрузки сервера и привязка к операционной системе. Кроме того, если клиент находится за брандмауером, для обеспечения возможности доступа соответствующие порты должны быть открыты. Другим существенным недостатком такого подхода является то, что при модификациях или исправлении ошибок в программе необходимо реинсталлировать программы как на сервере, так и на машинах пользователей.

3. Программа выполнена на языке Java в виде апплета, встроенного в HTML-страницу. В этом случае клиенту пересылается байт-код апплета, и расчеты выполняются на машине клиента. Достоинствами метода является неограниченное количество пользователей, защищенность программы с точки зрения охраны авторских прав, контролируемость доступа к ней стандартными средствами контроля доступа к HTML-страницам, легкая модифицируемость (не требуется реинсталляция клиентских программ), использование стандартных программных портов, возможность исполнения программы в любой операционной среде, для которой разработан Web-браузер с поддержкой Java. В настоящий момент такие Web-браузеры разработаны практически для всех популярных операционных систем. Также несомненным достоинством является возможность размещения на одной HTML-странице подробных инструкций и методических указаний по работе с программой.

Очевидно, что третий вариант является наиболее перспективным при разработке нового программного обеспечения. В рамках третьего варианта возможна разработка специализированных или универсальных программ.

Эти три варианта построения прикладного программного обеспечения проиллюстрируем на примере трех учебных программ, разработанных в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

Примером программы первого типа может служить программа проектирования оптико-электронных систем ПАСМ, разработанная на кафедре “Лазерные и оптико-электронные системы”, второго типа – программа МВТУ (“Моделирование В Технических Устройствах”), разработанная на кафедре “Ядерные реакторы и установки”, третьего типа – программа ПА9, предназначенная для моделирования разнородных технических объектов, разработанная на кафедре “Системы автоматизированного проектирования”. Программно-методический комплекс (ПМК) ПА9 является универсальной программой, применить которую можно для постановки лабораторных практикумов по различным дисциплинам.

Если говорить о достоинствах и недостатках специализированных и универсальных программ, то достоинством специализированных программ является их явная направленность на конкретную лабораторную работу и возможность реализации в этих программах любых идей, вплоть до трехмерного воспроизведения реальных лабораторных стендов. Недостатком же и весьма существенным – высокие требования к квалификации программиста и большие трудозатраты, связанные как с программированием, так и с получением корректных математических моделей. Достоинство универсальных программ заключается в возможности их адаптации к различным лабораторным работам как в пределах одной предметной области, так и в различных предметных областях. При этом математическая модель объекта строится автоматически, умения программирования на каком либо языке не требуется. К недостаткам можно отнести унификацию интерфейса таких ПМК, которая не всегда позволяет использовать привычные для конкретной предметной области обозначения элементов.

Возможен и промежуточный вариант – универсальный программный комплекс, в котором не закрыта возможность создания оригинальных графических изображений элементов, характерных для конкретной предметной области. К таким ПМК относится ПА9.

Инвариантность ПМК ПА9 к предметной области можно проиллюстрировать двумя методическими пособиями размещенными на сайте wwwcdl.bmstu.ru: лабораторный практикум “Цифровая схемотехника” и “Применение комплекса ПА9 к решению задач ТММ”. В первом пособии апплетами, реализованными с помощью ПА9, выполняется моделирование базовых элементов основных технологий изготовления микросхем, во втором моделирование плоских рычажных механизмов.

7.2. Обзор универсальных программных комплексов, пригодных для построения виртуальных лабораторий

К этой группе можно отнести такие ПК, как ПА9, SYMHYD, СИАМ, МВТУ(МГТУ им. Н.Э. Баумана), MathCAD, MATLAB with SIMULINK (MathWorks Inc.) [9]. LabView, BridgeView, LookOut (фирма National Instruments) [10]; TRADE MODE (фирма Ad Astra).

Пакет MathCAD компании MathSoft (ныне называющейся Insightful Corp.) в течение долгих лет удерживает лидирующие позиции среди научного ПО. MathCAD представляет собой универсальный пакет для проведения математических и инженерных расчетов, пользующийся широким признанием среди специалистов.

MathCAD предоставляет пользователю удобную вычислительную среду, соединяющую в одной оболочке математическое ядро, текстовый процессор, мощную графическую систему обработки результатов и средства коммуникации. В ней нашла отражение передовая технология LDI (Live Document Interface), согласно которой каждое действие пользователя по вводу математического выражения немедленно интерпретируется системой и после соответствующих вычислений отображается в документе. После того как решение записано в выражениях MathCAD’а, пользователь просто задает интересующие его данные и немедленно получает результат. Другим важным принципом системы является естественное, то есть принятое в математической литературе, представление формул и выражений. Этот принцип в соединении с расширенными возможностями форматирования превращает MathCAD в мощный инструмент для подготовки математических публикаций, которые можно получать как в бумажном, так и в электронном виде. Основным документом системы является рабочая область, так называемая Worksheet. В документах Worksheet отображается как данные, вводимые пользователем, так и вычисленные результаты. Каждая формула, текстовый блок или график в документе считаются его отдельной областью. С последними можно проводить традиционные действия — перемещать, удалять, копировать и т. д.

MathCAD предоставляет доступ к широкому набору общих и специальных математических функций. Опишем основные их группы.

Группа символьных вычислений. К ним относятся основные операции алгебры и анализа:

-- нахождение производных, интегралов, пределов, сумм и произведений;

-- преобразование выражений (упрощение, факторизация, приведение подобных), разложение в ряды Тейлора;

-- символьное решение уравнений и их систем;

-- матричная алгебра;

-- преобразования (Фурье, Лапласа и z-преобразования).

Группа численных операций. Поддерживается большое количество высокоэффективных численных алгоритмов, к основным из которых относятся:

-- нахождение корней уравнений и их систем;

-- решение оптимизационных задач (нахождение экстремумов функций, задачи линейного программирования);

-- численное решение некоторых типов дифференциальных уравнений.

Статистические функции. MathCAD имеет в своем составе большое число мощных статистических процедур. Перечислим основные из них:

-- основные характеристики выборки (среднее, дисперсия и т. д.);

-- функции основных типов статистических распределений;

-- генерерование последовательности случайных чисел из основных распределений;

-- линейная и кубическая интерполяция, сглаживание данных;

-- подгонка распределений и линейное прогнозирование.

Финансовые функции. Последнии версии Mathcad содержит множество финансовых функций, которые могут быть использованы для расчетов инвестиций и кредитов.

Графические средства обработки результатов вычислений MathCAD’а являются одними из лучших среди аналогов. Двумерные графики можно строить в декартовых и полярных координатах. Для каждой кривой предусмотрено задание цвета, толщины, стиля и т. д. Для графика в целом задают вид осей координат, надписей, масштаб и другие параметры. MathCAD поддерживает следующие основные типы трехмерных графиков: график в виде поверхности (заданной явно или параметрически), контурный, точечный, столбиковый, в виде векторного поля. Их можно отображать в трех координатных системах: декартовой, сферической и цилиндрической. Кроме цвета, толщины линий и других традиционных параметров получится задать поворот, наклон, подсветку, перспективу, уровень прозрачности и другие специальные эффекты. Также графики можно создавать, вставляя (импортируя) их из файлов графических форматов. С помощью анимационных функций построенные графики можно "оживить".

Важной возможностью системы является поддержка разных систем измерения. Пакет поддерживает несколько систем измерения, и кроме того, пользователь с легкостью введет свои единицы и свяжет их с уже известными.

MathCAD имеет собственный инструментарий для создания пользовательских программ, которые записываются непосредственно в документы пакета. Надо отметить, что возможности программирования в MathCAD не особо развиты. Впрочем, такой подход к внутренним программным средствам используется преднамеренно, поскольку главным принципом, которого придерживаются разработчики системы, является простота и наглядность (даже за счет некоторой утраты функциональности).

Пакет легко может быть включен в распределенную вычислительную систему, объединяющую несколько приложений. Для этих целей в пакете предусмотрены специальные средства (так называемые компоненты), позволяющие установить его связь с другими программами посредством механизма OLE. При этом MathCAD может использоваться и как сервер, и как клиент OLE-протокола. Имеются специальные компоненты для взаимодействия с такими известными программами, как MathLab, Axum, Excel, S-PLUS. Для связи с другими программами, поддерживающими OLE-протокол, применяются программируемые компоненты, в которых сценарий взаимодействия приложений возможно записывать на языках VBScript или JScript.

Рабочие документы MathCAD’а экспортируются в HTML- и PDF-форматы для последующего использования в других приложениях или опубликования в World Wide Web. Стоит заметить, что экспортированные документы почти неотличимы от оригинала, однако, иногда возникают проблемы с передачей кириллического текста.

Таким образом, MathCAD является почти идеальной средой для решения научных и инженерных задач в тех областях науки и техники, где общепринятой и естественной является постановка задачи в виде формул или систем уравнений. Однако, в большинстве инженерных задач исследуемый объект представляется, как правило, в виде функциональных или принципиальных схем. К сожалению, в MathCAD'е полностью отсутствуют средства для автоматизации формирования системы дифференциальных уравнений, описывающей поведение исследуемого объекта на основе его графического представления, а осуществить эту операцию вручную в большинстве случаев практически не представляется возможным, если число уравнений в системе превосходит 30-40.

Программный комплекс MATLAB with SIMULINK (в дальнейшем просто SIMULINK) является самым развитым по своим функциональным и интерфейсным возможностям ПК для моделирования и анализа систем автоматического управления. Фундаментом его широких возможностей является мощный, широко известный в мире математический пакет MATLAB, разработанный фирмой MathWorks, Inc. По сути ПК MATLAB является языком программирования интерпретативного типа, удачно сочетающим элементы языка высокого уровня (типа Си), развитый математический аппарат, основанный на матричном исчислении и реализованный через набор функций, а также развитые средства отображения, хранения и обмена информацией. Благодаря высокой надежности предлагаемых алгоритмов и удобства общения пользователя с ЭВМ ПК MATLAB нашел широкое применение при вычислениях в различных разделах математики и прикладных наук. Кроме основных программ, функций и команд, сосредоточенных в ядре комплекса, в MATLAB включено ряд ППП для выполнения расчетов специалистами, работающими в самых различных областях науки и техники.

Важное место в комплексе MATLAB занимают ППП для решения самых разнообразных задач анализа, синтеза и идентификации САУ. Среди этих пакетов можно назвать Control System Toolbox, предназначенный для анализа и синтеза линейных систем с постоянными параметрами, Robust Control Toolbox для робастного управления автоматическими системами, Model Predective Control Toolbox, используемый в задачах синтеза адаптивного управления системами с эталонной моделью, System identification Toolbox, позволяющий решать проблемы идентификации параметров автоматических систем, Optimization Toolbox, служащий для оптимизации САУ и др. В этом смысле SIMULINK представляет собой интегрированную графическую надстройку, включающую графический редактор для формирования моделей автоматических систем в виде структурных схем, а также механизмы связи с ядром MATLAB, что позволяет производить непосредственно в среде SIMULINK моделирование, анализ, оптимизацию и другие исследования. ПК SIMULINK работает под управлением операционной системы WINDOWS, имеет богатый набор модулей и алгоритмов, представляет собой открытую систему, позволяет создавать иерархические структурные схемы и обладает рядом других привлекательных свойств.

Однако программный комплекс SIMULINK не обладает свойствами SCADA-систем: в нем отсутствуют виртуальные средства управления процессом моделирования, встроенные средства связи с внешними расчетными программами. Тестирование ПК SIMULINK на ряде модельных задач показало недостаточную эффективность реализованных в нем методов интегрирования для решения жестких систем дифференциальных уравнений.

В большинстве перечисленных выше программных комплексах визуальный образ объекта исследования формируется в виде структурной схемы из типовых элементов, описываемых в форме входо – выходных отношений. Такой способ представления является наиболее удобным и естественным для систем, являющихся предметом исследования теории автоматического управления (ТАУ).

Разработчики ПК PRADIS основывались на методологии, принятой в семействе ПА. Спецификой комплекса является его предметная направленность на решение задач анализа узлов оборудования и транспортных машин, то есть механических и смешанно-механических систем. В соответствии с этим в ПК PRADIS реализована модификация узлового метода, характерными особенностями которой являются:

математическая модель объекта исследования формируется в виде системы дифференциальных уравнений не 1-го, а 2-го порядка;
формирование модели объекта преимущественно из моделей конструктивных элементов, обеспечивающее возможность получения исходных данных непосредственно из конструкторской документации;
наличие развитой библиотеки механических и смешанно-механических элементов, позволяющее сократить время на подготовку моделей разнотипных элементов.

Разработчикам ПК PRADIS удалось повысить потребительские свойства комплекса, хотя круг решаемых задач при этом сузился. К недостаткам ПК PRADIS необходимо отнести и отсутствие возможности создавать виртуальные приборы управления и отображения.

Программный комплекс LabView представляет собой интегрированную графическую систему, предназначенную в основном для автоматизации эксперимента. В графическом редакторе ПК создаются окна двух типов: окно функциональной схемы и окно панели управления и мониторинга. Функциональная схема содержит блоки следующих типов: блоки связи с объектом (порты входа-выхода, в которых реализован тот или иной интерфейс связи с платами, программами, файлами и т.д.); блоки функциональной обработки входных сигналов (усиление, суммирование, фильтрация, статистика и т.д.); блоки, с помощью которых устанавливается связь сигналов на функциональной схеме с визуальными элементами отображения и управления на окне панели управления и мониторинга (кнопки, вольтметры, ключи и т.д.). Объем элементной базы как в части создания панелей управления и мониторинга, так и в части обработки сигналов, удобство графического интерфейса, широкая палитра встроенных средств связи с объектом делает LabView весьма привлекательным инструментом для автоматизации эксперимента или создания панелей управления и мониторинга. В последнем случае подразумевается обмен данными между LabView и моделирующими программами. Однако создать в среде LabView математическую модель системы, относительно сложной в динамическом плане, проблематично.

Программные комплексы LookOut и BridgeView предназначены для создания АСУ ТП в том числе и сложных технических систем. Они включают в себя все возможности ПК LabView, но при этом позволяют создавать мнемосхемы технических объектов, проводить архивирование данных, осуществлять контроль и диагностику протекания технологического процесса и т.д. В принципе, эти программные комплексы более “подготовлены” к использованию их для разработки виртуального лабораторного практикума, однако сверхвысокая их стоимость (более 10 тысяч USD) препятствует их внедрению в учебный процесс многих даже зарубежных университетов.

Программный комплекс “МВТУ” позволяет моделировать нестационарные процессы в непрерывных, дискретных и гибридных технических системах, в том числе и при наличии обмена данными (синхронный или асинхронный) с внешними программами и устройствами, редактировать параметры структурной схемы и расчета в режиме “on-line”,рестарт, архивацию и воспроизведение результатов моделирования, выполнять параметрическую оптимизации САУ и идентификацию опытных данных; расчет амплитудно-фазовых частотных характеристик для любой линейной и большинства нелинейных систем (ЛАХ, ФЧХ, различные годографы и др.), расчет коэффициентов, полюсов и нулей передаточных функций.

Программные комплексы ПА9 и Simhyd направлены на проектирование широкой номенклатуры технических объектов. Для этого в ПК используется метод аналогий, согласно которому в большинстве технических систем можно выделить три типа простейших элементов: элемент, рассеивающий энергию, элемент, накапливающий потенциальную энергию и элемент, накапливающий кинетическую энергию Сочетанием этих простейших элементов, а также источников фазовых переменных может быть получена математическая модель технического объекта любой сложности, состоящего из различных физических подсистем (электрических, механических, гидравлических, тепловых и др.). В графическом редакторе программного комплекса собирается структурная схема технического объекта. ПК ПА-9 написан на языке Java, имеет развитые средства редактирования структурной схемы (включая создание макромоделей), средства удаленного доступа через сеть INTERNET. Библиотека блоков включает в себя элементы механических и гидравлических систем, однако наиболее полно представлена электрическая система.

Метод аналогий, заложенный в основу ПК ПА-9 и Simhyd, позволяет создавать и моделировать структурно заданные модели сложных технических систем с подсистемами различной физической природы в рамках единого системного подхода.

К недостаткам программных комплексов ПА и Simhyd необходимо отнести и отсутствие в них виртуальных средств управления и отображения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Управление качеством учебного процесса - многогранная проблема. Важное место в управлении качеством отводится вопросам оценки и контроля качества учебного процесса. Такая оценка выполняется на основе критериев качества. К сожалению, большинство показателей качества не имеет непосредственного количественного выражения. Поэтому при оценке качества важная роль отводится мнениям экспертов.

В рамках данной НИР выполнена разработка и обоснование системы показателей качества дистанционного образования. Основное внимание уделено системам качества учебных материалов и прикладного программного обеспечения для виртуальных лабораторий. При разработке критериев качества принимались во внимание положения международных стандартов в области информатизации учебного процесса и управлении качеством программного обеспечения. На основе их анализа и личного опыта участия авторов отчета в педагогическом процессе предложены как показатели качества дистанционного обучения, так и подходы к их оценке.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Большая советская энциклопедия, 1956 г.
Адлер Ю. Мотивация в системах качества // Стандарты и качество, 1999, № 5.
Пухальский В.. Определение качества // Стандарты и качество, 2001, № 3.
Фархутдинов Р.А.. Вузы России должны готовить специалистов по управлению конкурентоспособностью

// Стандарты и качество, 1999, № 6.

Бадалов Л.М.. Экономическое регулирование качества промышленной продукции. - М.: Экономика, 1969.
Исикава К.. Японские методы управления качеством. - М.: Экономика, 1988.
Фейгенбаум А.В.. Контроль качества продукции. - М.: Экономика, 1986.
Walraven R., Raust B.. Using AECMA 1000D/ATA 2100 data-sets to generate Class IV IETM's oom.com/gcaconfs/WEB/granada99/rau.php
Draft Standard for Learnjng Object Metadata. IEEE 1484.12.1-2002/ - .org/
Shareable Content Object Reference Model. Version 1.2. - ADL Initiative, 2001.
Норенков Ю.И., Усков В.Л. Консультационно-обучающие системы // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана, сер. Приборостроение, 1993, вып. 3.
Норенков И.П. Концепция модульного учебника // Информационные технологии, 1996, № 2.
Universal Learning Format Technical Specification. - com/standards/ulf.
Липаев В.В. Стандартизация характеристик и оценивания качества программных средств. - Приложение к журналу "Информационные технологии", 2001, № 4.
Липаев В.В. Обеспечение качества программных средств. - М.: Синтег, 2001.
Потемкин В.Г. Система MATLAB: Справочное пособие. –М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997. –350 с.
The Software is the Instrument: Instrumentation Catalogue. –Austin: National Instruments, U.S. Corporate Headqwarters, 1998. –476 p.
Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием пакета MathCAD. Учебное пособие для ВУЗов.-М.:Горячая линия-Телеком,2002 – 252с.

Приложение А: Список лабораторных работ на основе комплекса ПА9 для курса “Основы автоматизированного проектирования”

1. Лабораторный практикум “Цифровая схемотехника”

Пособие по курсовому проектированию "Применение комплекса ПА9 к решению задач ТММ".

3. Лабораторные работы по курсу “Основы автоматизированного проектирования”:

а) Применение комплекса ПА9 для анализа механических систем;

б) Применение комплекса ПА9 для анализа гидромеханических систем;

в) Применение комплекса ПА9 для анализа электронных схем.

Описания работ 1 и 2 имеются на сайте rk6.bmstu.ru

Blog