«Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет – УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина ГОУ ВПО Уральский государственный университет им. А.М.Горького ГОУ ВПО ...»

Каждый работодатель в этом процессе руководствуется своим пониманием и своим опытом в соответствующей сфере деятельности. Помимо этого, определяются компетенции актуальные на текущий момент, а для подготовки специалистов требуется достаточно продолжительный период времени, в течение которого потребности работодателя могут измениться.

Поэтому на протяжении всего жизненного цикла образовательного проекта необходимо отслеживать актуальность первоначально определенных компетенций и, по мере необходимости, вносить в них коррективы, а может быть и добавлять новые компетенции, потребность в которых возникла в связи с динамично меняющейся внешней средой.

Переход учебного заведения на компетентностный подход в образовании также связан с возникновением ряда серьезным проблем.

Необходимо разработать новую «технологию» образовательного процесса в концепции компетентностного подхода, в которую должны быть включены коммуникации с работодателем. Переход на новую технологию всегда является непростой задачей. Определенные трудности возникают, отчасти из-за отсутствия опыта, на входе при «распознавании» сформулированных работодателями компетенций. Полученную информацию необходимо понять (исключить разночтения между заказчиком и учебным заведением), проанализировать и обобщить. Помимо этого, потребуется серьезная работа по пересмотру учебных программ, в них необходимо сгруппировать дисциплины в соответствии с определенными компетенциями, возможно, добавить недостающие курсы и откорректировать имеющиеся.

Основными рисками образовательного процесса в новой концепции являются: неточность или ошибочность определения компетенций работодателем, неправильное их «распознавание», недостаточный уровень оперативности по внесению требуемых изменений в учебные курсы, ограниченные возможности в привлечении к обучению специалистовпрактиков. Для снижения данных рисков необходимо четко определить цели образовательного проекта, построить эффективную систему коммуникаций между работодателями и учебным заведением, обеспечить образовательный процесс высококвалифицированными специалистами, желательно с практическим опытом работы.

В целом, не смотря на трудности, которые возникают при внедрении компетентностного подхода в образовательный процесс, переход на новую концепцию с помощью методологии проектного управления обеспечивает переход на качественно новый уровень в системе образования.

Кабанов А.М.

ДИДАКТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО

УЧЕБНИКА ПО ИНОСТРАННОМУ ЯЗЫКУ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

БАЗОВОГО КУРСА ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА В ПРОЦЕССЕ ИНТЕГРАЦИИ

УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Краснотурьинск Во время методического эксперимента по интеграции двух учебных дисциплин была разработана дидактическая модель на основе электронного учебника.

During the educational experiment on the subject integration a new didactic pattern was developed. This pattern is based on the using of the electronic foreign languages textbook В процессе информатизации образования в последние годы многое сделано для создания технологической и материальной базы высшего образования: приобретается компьютерное оборудование, идет подключение к сети Интернет. Успешное технологическое и техническое обеспечение информатизации университетов актуализирует проблему создания и внедрения электронного конвента в учебный процесс предметов, не связанных с изучением информатики. Так, например, электронный учебник для преподавания иностранного языка.

Использование современных информационных технологий в учебном процессе позволяет повысить качество учебного материала и усилить образовательные эффекты, поскольку дает преподавателям дополнительные возможности для построения индивидуальных образовательных траекторий учащихся. Применение информационных технологий позволяет интегрировать гуманитарные и технические дисциплины, что приводит к более глубокому их пониманию.

В основе дидактической модели лежит деятельностноориентированный подход. «Деятельностно-ориентированный подход к обучению становится в настоящее время всё более приоритетным в методике преподавания иностранных языков, поскольку в нем изучающие язык в качестве практических пользователей рассматриваются как «субъекты социальной деятельности», то есть как члены социума, решающие задачи и проблемы, не обязательно связанные с языком, а определенных условиях, в определенной ситуации, в определенной сфере деятельности.» [Л.И.Корнеева Новые образовательные технологии в вузе – «Концепция деятельностно-ориентированного обучения и его методы в современной немецкой дидактике» с.36] Дидактическая модель проведения занятий с применением данного учебника основана на использовании его в качестве мультимедийного пособия и справочника для объяснения технологических процессов, которые изучаются в курсе специальных дисциплин. Эта модель демонстрирует реальные возможности проведения части занятий по специальной дисциплине в процессе изучения иностранного языка с применением учебного мультимедиа курса.

Дидактическая модель занятия с использованием электронного учебника разработана на примере занятия для студентов второго курса, обучающихся по специальности «Металлургия цветных металлов», по теме «Флотационные «Обогащение руд».

Электронный учебник содержит всю необходимую для подготовки и проведения занятия информацию.

';

Цель занятия:

ознакомить студентов с такими ключевыми понятиями, как “dissolved air flotation unit”, “froth flotation cell”, “flotation reagents”, “flotation equipment”, “mechanics of flotation”, “сhemicals of flotation”;

дать студентам на русском и на иностранном языках представление об основах процесса флотации, применяемом флотационном оборудовании и принципе его действия, операциях флотации, схемах флотации, флотационных реагентах.

Студент должен знать основные понятия и терминологию процесса флотации, названия на иностранном языке флотационного оборудования, технологию процесса флотации, особенности применения флотации при обогащении руд и основные химические реагенты, используемые в данном технологическом процессе.

Студент должен уметь читать и переводить учебные тексты на иностранном языке о технологическом процессе флотации, оперировать терминологией при описании данного процесса, вести беседу по данной теме, рассказать о процессе в виде монолога (разговорная тема), ориентироваться в оборудовании и технологии данного процесса, что в последствии облегчит работу преподавателя специальной дисциплины и даст возможность больше времени уделить отдельным деталям и тонкостям производства.

Во введении, оформленном как видеопрезентация, преподаватель поясняет основные дидактические задачи, которые ставятся в ходе проведения занятия, определяет его специфику, характер, методы проведения. Видеопрезентация, в основу которой положены видео и фотосъемки на действующем производстве, подготовлена совместно с преподавателем специальной дисциплины.

С помощью электронного учебника студентам демонстрируется флотационный процесс в виде видеоролика, фотографий и схем оборудования, названия химических реагентов и т.д. Технические термины даются на русском и иностранном языках, т.о. осуществляется ввод новой лексики, понятийного аппарата, которым нужно оперировать при описании технического процесса на русском и иностранном языках.

Следующий этап – работа с текстом, которая заключается в следующем:

прочитать текст самостоятельно с помощью словаря и списка технических терминов с транскрипцией. Текст и словарь интегрированы в учебник. Для удобства студент может распечатать текст и словарь и использовать в учебнике только видеоролики, фотографии и схемы для детального понимания процесса;

перевести текст с использованием комментария к тексту и словаря;

выполнить упражнения к тексту на закрепление полученных знаний.

рассказать о технологическом процессе, дать характеристику каждой стадии производства.

Занятие носит ознакомительный характер и построено на сочетании различных видов учебно-познавательной деятельности. При этом большое внимание уделяется организации самостоятельной работы учащихся с использованием средств мультимедиа, в том числе с электронным учебником, с помощью которых можно значительную часть учебного процесса передать компьютеру. Именно мультимедиакурсы представляют методическую основу обучения и являются основным дидактическим средством.

Мультимедиакурсы в обучении студентов вуза имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными печатными учебниками и учебными пособиями.

1. Они дают возможность индивидуализировать учебный процесс, приспособить его к индивидуальным особенностям учащихся. Это особенно важно при работе в группе, где студенты имеют разноуровневую подготовку.

2. Гипертекстовая организация мультимедиа курсов позволяет организовать учебный материал с учетом различных способов учебной деятельности. Модульная организация мультимедийных курсов основана на представлении о различных уровнях усвоения учебного материала студентами: 1 й уровень – иллюстративно-описательный, 2 й – репродуктивный, 3 й – творческий.

Модульная организация мультимедиакурсов позволяет компактно представить большой объем учебной информации, четко структурированной и последовательно организованной.

3. Использование при создании мультимедиакурса различных технических возможностей позволяет учесть индивидуальные Новые образовательные технологии в вузе – особенности восприятия. Как известно, большая часть студентов обладает преимущественно визуальным восприятием, а не аудиальным.

Именно поэтому зачастую прослушанный на занятиях материал остается неусвоенным. Включение в мультимедиа курс статической и динамической графики, иллюстраций, анимации дает возможность усилить визуальное восприятие и облегчает усвоение учебного материала.

4. Мультимедиа курсы способствуют активизации познавательной деятельности студентов, так как основаны на интерактивности.

Использование элементов анимации, компьютерного конструирования позволяет обучающимся получить не только знания, но и первоначальные учебные навыки при изучении конкретного предмета.

5. Встроенные в мультимедиакурсы тестирующие программы разного уровня усиливают контролирующие функции учебного курса, облегчают деятельность преподавателя и создают эффективную обратную связь, необходимую для того, чтобы обучающиеся могли быть уверены в правильности своего продвижения по пути от незнания к знанию. Более того, игровые компоненты, включенные в мультимедиа курс, активизируют познавательную деятельность учащихся и усиливают усвоение материала. [В.П. Демкин, Г.В.

Можаева, Т.В. Руденко «Дидактические модели проведения уроков с применением интернет-технологий и мультимедиа средств»].

6. Интеграция учебных дисциплин на основе электронных образовательных ресурсов экономит учебное время, которое можно потратить на более детальную проработку материала и позволяет сделать изучение иностранного языка профессионально ориентированным.

При работе с мультимедийными курсами самостоятельность студентов в приобретении знаний не должна носить пассивный характер. Напротив, они с самого начала должны быть вовлечены в активную познавательную деятельность. В ходе такого обучения учащиеся должны, прежде всего, научиться приобретать и применять знания, искать и находить нужные для них средства обучения и источники информации, уметь работать с этой информацией.

Этому способствует организующая роль преподавателя, который определяет основное направление индивидуальной или групповой самостоятельной деятельности студентов с использованием мультимедиа.

Такая деятельность предполагает, как и при традиционном обучении, использование новейших педагогических технологий. В первую очередь, речь идет о широком применении метода проектов, обучения в сотрудничестве, исследовательских, проблемных методов. Все они помогают раскрыть внутренние резервы каждого обучающегося и одновременно способствовать формированию социальных качеств личности (умению работать в коллективе, выполняя различные социальные роли, помогая друг другу в совместной деятельности, решая подчас совместными усилиями сложные познавательные задачи).

Киреев К.В.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ

ДИСЦИПЛИНАМ В ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ MULTISIM

[email protected] Самарский государственный технический университет Работа посвящена вопросам организации и проведения виртуального лабораторного практикума по электротехническим дисциплинам в высшей школе с помощью программного пакета Multisim The research is devoted to the problems of organization and realization of electrical subjects virtual laboratory practicum by dint of MULTISIM 10 software package in high educational establishments Преобразование структуры процесса обучения в направлении широкого внедрения информационных технологий и компьютерной техники, обладающих функцией обратной связи и заменяющих педагога на ряде этапов учебного процесса, - в настоящее время важнейшая тенденция совершенствования учебного процесса во всех типах учебных заведений и, в первую очередь, в высшей школе. Исходя из этого, следует быть готовыми к изменению методики, функций педагога в условиях внедрения обучающих комплексов на базе персональных компьютеров.

Учебными планами высших учебных заведений по дисциплинам «Теоретическая электротехника», «Теоретические основы электротехники», «Общая электротехника», «Основы теории цепей», «Электротехника и электроника» предусмотрены лабораторные занятия, на которых студенты должны: получить опытные подтверждения основных теоретических законов и положений электротехники; приобрести навыки подготовки и проведения экспериментальных исследований; научиться оформлять результаты эксперимента.

Схемотехническое моделирование на компьютере с использованием виртуальных лабораторий в настоящее время составляет существенную часть учебного процесса в технических университетах. В основе предлагаемого набора лабораторных работ лежит традиционный лабораторный практикум, много лет используемый коллективом кафедры "Теоретические основы электротехники" Самарского государственного технического университета при обучении студентов дневной, заочной и дистанционной форм обучения.

Методические пособия включают описание работ на темы: «Проверка законов Кирхгофа и Ома», «Исследование сложной линейной цепи постоянного тока», «Исследование резонанса напряжений», «Исследование резонанса токов», «Исследование резонанса в сложных цепях», «Исследование четырехполюсников», «Исследование трехфазных цепей», Новые образовательные технологии в вузе – «Переходные процессы в линейных цепях», «Несинусоидальные напряжения и токи в линейных цепях» и т.д. Все учебные схемы и задания соответствуют реальным и могут быть реализованы как в физическом, так и в виртуальном варианте. Совокупность работ закрывает потребность в лабораторном практикуме по линейным электрическим цепям и рассчитана на выполнение в течение семестра.

В качестве программной среды для виртуальной электротехнической лаборатории выбран пакет моделирования и анализа электрических схем Multisim 10 от компании National Instruments, занимающий достойное место среди ряда аналогичных современных программных пакетов, таких как PSPICE, MATLAB, Еlectronics Workbench и других. Этот инструмент позволяет, с одной стороны, сделать очень наглядным изучение теоретической части курса, а с другой - подготовить студента к работе в реальной лаборатории, обучая его методике планирования и проведения экспериментов.

Осуществляя последовательность таких операций, как сборка схемы, подключение измерительных приборов, задание параметров генераторов и установка режимов на панелях измерительных приборов, обучаемый получает результаты измерений в привычной форме. Отображение на экране компьютера таких приборов, как амперметр, вольтметр, мультиметр (рис.1), ваттметр, осциллограф и других, делает процесс исследования естественным и понятным.

Рис.1. Доказательство теоремы об эквивалентном генераторе Для отображения временных диаграмм в программе Multisim доступны четыре разных осциллографа: двухканальный, четырехканальный (рис.2), осциллограф Agilent 5462D и осциллограф Tektronix TDS2024.

Рис.2. Осциллограммы мгновенных мощностей (резонанс токов) (четырехканальный) воспроизводят вид одноименных реальных приборов, имеют свою специфику и полезны для ознакомления с лабораторными осциллографами этих марок.

Аппарат исследования электрических схем, применяемый в программном пакете Multisim 10, включает практически все современные методы анализа (рис.3).

Функцию DC Operating Point Analysis можно использовать для моделирования и вычисления постоянных напряжений в узлах.

Функция AC Analysis позволяет получить амплитуду и фазу тока и напряжения при различных частотах, а также отобразить результаты моделирования графически (рис.4) или в виде текста.

Новые образовательные технологии в вузе – Рис.4. Резонансные кривые (резонанс напряжений) Функция Transient Analysis позволяет проводить анализ во временной области и отображать диаграммы во времени.

Функция Analysis Fourier позволяет определить, какие составляющие ряда Фурье образуют сигнал, и вычислить степень его искажения.

Функцию DC Sweep используется для определения напряжения и тока для любого компонента схемы. В течение одного сеанса моделирования можно проводить анализ для ряда значений входного напряжения (или входного тока).

Функцию Noise Analysis используется для расчета доли помех, вносимых в общие помехи каждым резистором и полупроводниковым устройством.

Noise Figure Analysis – анализ коэффициента помех.

Функция Distortion Analysis используется для анализа искажений сигнала, которые не могут быть выявлены с помощью Transient analysis.

Функция Sensitivity Analysis позволяет определить, в какой степени компоненты цепи влияют на выходной сигнал.

Функция Parameter Sweep Analysis позволяет получить семейство частотных характеристик при различных значениях параметров компонентов (рис.5).

Рис.5. Исследование полосы пропускания контура Функция Temperature Sweep Analysis позволяет быстро проверить работу цепи моделированием при различных значениях температуры.

Функция Transfer Function Analysis позволяет рассчитать передаточную функцию цепи на постоянном токе между входом источника и двумя выходными узлами (для напряжения) или выходной величиной (для тока). Позволяет также рассчитать входное и выходное сопротивление.

Функция Worst Case Analysis позволяет исследовать неблагоприятное влияние на работу цепи изменения параметров какого-либо ее компонента (например, максимально или минимально возможное выходное напряжение).

Функция Pole Zero Analysis используется для определения устойчивости работы электрических цепей. Позволяет определить полюсы и нули передаточной функции цепи.

Функция Monte Carlo Analysis является статистическим методом определения устойчивости работы электрических цепей, позволяющим исследовать, как изменение параметров компонента влияет на работу цепи.

Функция Trace Width Analysis позволяет рассчитать минимальную необходимую ширину трассы на печатной плате (PCB) по действующему значению тока, проходящего по любому пути или проводнику исследуемой цепи, с учетом нагрева и плотности материала.

Функция Batched Analyses позволяет проводить совместно различные анализы или различные этапы одного анализа в заданной последовательности.

Функция User Defined Analysis позволяет вручную загрузить таблицу соединений цепи и виды команд.

Новые образовательные технологии в вузе – Grapher и Postprocessor – программы пакета Multisim, позволяющие отображать результаты моделирования в графическом виде (см. рис.4 и 5).

Типы действий, которые могут выполняться функцией Postprocessor с результатами анализов, включают: арифметические, тригонометрические, экспоненциальные, логарифмические, комплексные, векторные и логические.

Порядок и методика выполнения конкретной лабораторной работы зависят от способа проведения – в физической или виртуальной лаборатории – и регламентируются соответствующим методическим руководством.

Основное отличие заключается в том, что, выполняя курс виртуальных работ, студенты не приобретают навык сборки электрической схемы с применением проводов и реальных измерительных приборов. Однако существенным достоинством виртуальных работ является пониженные требования к технике безопасности. При этом, виртуальный лабораторный практикум иногда является единственно возможным в условиях интенсивно развивающейся в настоящее время дистанционной формы обучения и служит одним из образующих элементов информационных интернет-технологий.

Кроме того, программный пакет Multisim позволяет эффективнее организовать самостоятельную работу студентов при изучении отдельных разделов теоретических дисциплин. При наличии персонального компьютера студент может обучаться в любом месте и в любое время. Такой подход предполагает индивидуализацию процесса обучения и выход его за рамки обычных учебных лабораторий. Наличие современного парка приборов и моделей элементов различных фирм производителей в Multisim или аналогичных программных средствах моделирования позволяет максимально приблизить процесс исследования к реальности.

Вместе с тем необходимо отметить, что, несмотря на то, что выполнение работ в виртуальной электротехнической лаборатории удобно как для студентов, так и для преподавателей, необходимо рациональное сочетание компьютерного моделирования и занятий в физической лаборатории, поскольку сборка электрических схем и знакомство с реальными приборами необходимы для будущих инженеров и предусмотрены требованиями Государственного образовательного стандарта специальностей.

1. Киреев К.В. Компьютерной поддержка как составная часть инвариантной технологии обучения // Сборник докладов V Международной научно-методической конференции «Новые образовательные технологии в вузе», ч. 2: – Екатеринбург, 2008.

2. Киреев К.В. Теоретическая электротехника: Виртуальная лаборатория в Multisim 10. Линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока. – М.: Энергоатомиздат, 2008.

Кириллова Т.И.

ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ ПОДГОТОВКИ

ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург При внедрении информационно-коммуникационных технологий в вузах одна из проблем это подготовка преподавателей.

Информационно-коммуникационные технологии являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование общества двадцать первого века. Их воздействие касается образа жизни людей, образования, работы, взаимодействия правительства и гражданского общества.

Информационно-коммуникационные технологии стали жизненно важными для развития мировой экономики. Внедрение ИКТ существенным образом ускоряет передачу знаний и накопленного опыта, современные ИКТ, повышая качество обучения и образования, позволяют человеку успешнее и быстрее адаптироваться к происходящим социальным изменениям, эффективное внедрение этих технологий в образование является важным фактором создания системы образования, отвечающей требованиям современного общества.

Воспитание и обучение востребованных обществом специалистов требует внедрения информационно-коммуникационных технологий в обучение и одной из ключевых задач становится обеспечение необходимого качества преподавания. Учитывая быструю динамику развития информационных технологий, одной из главных задач в образовании является формирование основных знаний преподавателей и их методическая подготовка. От научно-педагогической квалификации преподавателей зависит формирование нового поколения специалистов образованных, воспитанных, с высоким уровнем культуры, интеллектуального развития, конкурентоспособных. Роль преподавателя в условиях информатизации обучения не только остается ведущей, но и все более усиливается.

Преподаватель проектирует и конструирует новую технологию обучения, разрабатывает учебно-методический комплекс учебной дисциплины, организует взаимодействие с обучающимися на новом методологическом уровне. Таким образом, содержание деятельности преподавателя приобретает творческий характер, и требует от него постоянного обновления своих знаний, и профессионального роста. Требования к преподавателю высшей школы не только повысились, но и кардинально изменились, так как обострились противоречия между объективной необходимостью реформирования обучения и состоянием преподавательских кадров, а также Новые образовательные технологии в вузе – между необходимостью подготовки, переподготовки и повышения квалификации преподавателей на новом качественном уровне.

Проблема подготовки преподавательского состава к работе в условиях информатизации образования современной высшей школы не правильно рассматривать только с позиции внедрения ЭВМ это весьма упрощенное и одностороннее понимание сущности проблемы. Уровень компьютерной оснащенности всех подразделений вуза должен быть достаточным для внедрения информационно-коммуникационных технологий. Проблема заключается в создании принципиально новой дидактической модели обучения, предполагающей оптимальное информационное взаимодействие преподавателя и студента, а также студента и ЭВМ в учебном процессе вуза.

Внедрение информационно-коммуникационных технологий влечет за собой преобразование основных компонентов учебного процесса: меняется характер совместной деятельности его субъектов, соотношение дидактических функций, реализуемых в системе «преподаватель ЭВМобучающийся», усложняются программы и технологии преподавания дисциплин, видоизменяются методы и формы проведения учебных занятий.

Дистанционная форма образования может быть эффективно реализована только при условии широкого применения информационнокоммуникационных технологий в образовании и управлении учебным процессом.

Необходимым условием эффективной профессиональной деятельности преподавателя в условиях информатизации обучения становится его информационная культура. Преподаватель должен обладать навыками работы на компьютере, ему необходимо знать программные возможности компьютера в своей предметной области, иметь навыки управления познавательной деятельностью обучающихся как в дисплейном классе, так и в период их самостоятельной работы, уметь подбирать и компоновать учебный материал для его реализации в педагогических программных продуктах, в сотрудничестве с программистами или самостоятельно разрабатывать элементы учебного комплекса и реализовывать их в учебном процессе вуза и т.п.

Проблема подготовки высоко квалифицированных преподавателей должна решаться на разных уровнях, как на государственном уровне, так и на уровне кафедр. Например, с помощью факультетов повышения квалификации, с использованием форм обучения проводимых дистрибьюторами программных средств (фирма АСКОН проводит обучение по программе “Компас”, фирма AutoDesk проводит обучение по программам AutoCAD, Inventor и др.), на уровне кафедр, путем индивидуального обучения и предоставления к использованию всем преподавателям разработанных на кафедре новых информационных материалов.

Техническое оснащение кафедры “Инженерная графика” УГТУ-УПИ позволяет в полном объеме использовать информационнокоммуникационное обеспечение учебного процесса. На кафедре разработаны учебно-методические комплексы по начертательной геометрии и инженерной графике для различных факультетов университета, включающие электронные курсы лекций, электронные наглядные и учебные пособия, реализованные на основе интерфейса Windows XP и пакета Microsoft Office 2007, программ AutoCAD, Inventor и Компас. На кафедре создана база автоматизированной системы оценки и контроля знаний, ведется работа по созданию электронного практикума по изучаемым дисциплинам. Создание электронных ресурсов по дисциплинам требует от авторов не только отличного знания предмета, но и умения работать в различных ПК.

Проблема подготовки высоко квалифицированных преподавателей на кафедре решается с использованием различных форм обучения: стажировки преподавателей на родственных кафедрах в вузах Екатеринбурга и России, курсы повышения квалификации в Центре новых компьютерных технологий при университете УГТУ-УПИ по различным компьютерным программам в объеме не менее 72 часов, обучение в фирмах АСКОН и AutodesK.

Последнее время широкое распространение получило индивидуальное обучение преподавателей.

Многие преподаватели кафедры освоили различные графические программы: AutoCAD, Inventor, 3DMAX и CorelDraw, Компас и Аllplan, и успешно передают свой опыт и знания как студентам так и другим преподавателям. Необходимость постоянного освоения новых версии ПК создает условия для постоянного совершенствования методологии преподавания дисциплины. Выбор графической компьютерной программы предлагаемой для изучения студентам разных факультетов зависит от требований их будущей практической деятельности. Например, студенты металлургического факультета изучают программу Компас, студенты строительного факультета AutoCAD, механико-машиностроительного факультета AutoCAD и Компас, студенты специализирующиеся на художественном оформлении металла и керамики CorelDraw и т.д. Важным является желание всех преподавателей использовать новые информационные технологии в обучении. Замена деревянной линейки и мела мультимедийным комплексом компьютерпроекторэкран создает необходимость в освоении преподавателями новой техники. Особой популярностью пользуются практические занятия с использованием мультимедийного комплекса, что в свою очередь требует создания электронной рабочей тетради с тестовым контролем по каждой теме и это лишь одно из направлений для работы на кафедре в ближайшее время.

Процесс внедрения в вузе и на кафедрах новой информационнокоммуникационной технологии обучения требует от преподавателей интенсивной, плодотворной учебно-методической и научной работы.

Стимулирующее воздействие на активизацию учебно-методической и научной работы преподавателей оказывает система стимулирования оплаты труда используемая в вузе и позволяющая дифференцировано, с учетом индивидуальных результатов оплачивать труд преподавателей. Успешному внедрению ИКТ в систему образования и подготовки преподавателей Новые образовательные технологии в вузе – способствует проведение межвузовских семинаров, конференций, где преподаватели могут обмениваться накопленным опытом и разработанными материалами. Способствует внедрению ИКТ и обучению преподавателей развитие интернетуслуг связанных с применением новых ИТО.

1. Образцов П.И. Новый вид обеспечения учебного процесса в вузе/ Высшее образование в России. 2001. N 6. С. 54-55.

2. Яковлев А.И. Информационно-коммуникационные технологии в дистанционном обучении: Доклад на круглом столе «ИКТ в дистанционном образовании». – М.: МИА, 1999. – 14 с.

Климова В.А.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПАКЕТА MATHCAD

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург Рассмотрены возможности использования математического пакета MathCad для обработки экспериментальных данных. Приведен пример построения сглаживающей кривой с помощью функции pwrfit. Предложен алгоритм ввода данных для вычислений из файла, создаваемого измерительным прибором.

The facilities of the usage of the mathematical package MathCad for the experimental data processing are examined. An example of a fitting curve plotting by the instrumentality of “pwrfit” function is given. An algorithm of the data for calculation inset from the measuring device created data file is proposed.

В процессе учебы и в последующей самостоятельной работе студенты инженерных специальностей часто сталкиваются с проведением различного рода экспериментов. В ходе эксперимента измеряются какие-либо физические параметры явления, а в задачу исследователя обычно входит построение эмпирической кривой по экспериментальным точкам. Однако на результат любого эксперимента оказывают влияние различные систематические и случайные погрешности, поэтому полученное значение – не истинное, а приближенное. Следовательно, при построении эмпирической кривой бесполезно искать формулу, график которой пройдет через все экспериментальные точки, функция должна по возможности сгладить погрешности эксперимента.

При ручной обработке экспериментальных данных популярностью пользуется метод наименьших квадратов. Суть этого метода в том, что результирующая функция отвечает условию минимума суммы квадратов отклонений измеренных значений от кривой где xi – аргумент искомой функции в экспериментальных точках, yi – экспериментальные значения искомой функции, Bi – параметры, или коэффициенты искомой функции.

Общий вид сглаживающей функции выбирается исходя из теоретических соображений.

Для определения параметров нужно решить систему уравнений, которые получают, приравнивая нулю частные производные первого порядка по Bi.

Очевидно, что решение такой системы требует большого количества вычислений, особенно если экспериментальных точек много и нужна предварительная обработка данных эксперимента. Поэтому для обработки экспериментальных данных все чаще используется компьютер.

Сейчас разработано множество математических пакетов и других программ, которые можно использовать для решения задач любого уровня сложности. Например, MathCad – это популярная система компьютерной математики, предназначенная для автоматизации решения массовых математических задач в самых различных областях науки, техники и образования. Помимо автоматизации однотипных повторяющихся вычислений математический пакет MathCad имеет встроенные функции для обработки экспериментальных данных, а также элементы программирования, которые позволяют автоматизировать процесс ввода данных и получения результата.

Рассмотрим применение MathCad для обработки экспериментальных данных на примере опытного определения числа Нуссельта при теплоотдаче от шара-калориметра в засыпке шаровых элементов. В ходе эксперимента с помощью термопар измеряется температура шара-калориметра, а число Рейнольдса – аргумент искомой функции – задается путем установления расхода воздуха через засыпку. По экспериментальным точкам нужно получить эмпирическую зависимость вида то есть определить параметры А, B и n.

Для определения параметров степенной функции MathCad предлагает встроенную функцию pwrfit(x,y,v), аргументы которой – известные значения аргумента, известные значения функции и вектор начального приближения параметров степенной функции.

Пример использования функции pwrfit показан на рис. 1.

Новые образовательные технологии в вузе – Рис. 1. Пример аппроксимации с использованием функции pwrfit.

Функция pwrfit возвращает параметры степенной функции в виде вектора, в котором они расположены начиная со свободного члена. Чтобы вывести результат сглаживания на график, достаточно подставить эти значения в зависимость y(x). В MathCad имеется несколько встроенных функций, позволяющих получить сглаживающую кривую по определенному шаблону: логарифмическую, экспоненциальную, степенную и т. д.

Многие современные измерительные приборы, особенно мультиметры, снабжаются оборудованием и программным обеспечением для вывода данных на компьютер. Данные обычно сохраняются в виде текстового файла, где в каждой строчке указано время измерения и/или номер точки измерения и значение измеряемой величины. Это дает возможность автоматизировать ввод исходных данных в программу обработки.

MathCad обладает возможностью считывать исходные данные из файлов текстового типа и выводить их в форме матрицы. Процедура ввода данных в таком случае предельно упрощается: используя команду Вставка Компонент (Insert Component), нужно просто выбрать файл на компьютере. Более поздние версии MathCad позволяют использовать мастер импорта данных, где пользователь может самостоятельно настроить параметры импорта. Внедренные данные представляются в виде матрицы, где строка соответствует строке исходного файла, а разделителями между столбцами выступают знаки препинания: пробел, двоеточие, табуляция и т.п.

После вставки из файла исходные данные нужно обработать в соответствии с поставленной задачей. В нашем случае нужно из исходной матрицы исключить часть элементов, оставив только те, номер которых кратен десяти (чтобы увеличить интервал времени между измерениями). Для этого можно использовать элементы программирования. Пример программы для выбора элементов из исходной матрицы показан на рис. 2.

Рис. 2. Пример программы для выбора элементов из исходной матрицы Здесь количество строк исходной матрицы задается с помощью встроенной функции rows(M), а каждое десятое значение выбирается с использованием встроенной функции mod(x,n), которая возвращает остаток от деления x на число n.

Если условие mod(i,10)=0 выполняется, то m-ому элементу вектора E присваивается значение Di,2 и осуществляется переход к следующему элементу. Если условие не выполняется, то на соответствие условию проверяется следующий индекс i. Количество повторений цикла определяется переменной i, которая задана рядом с оператором цикла for.

Используя рассмотренные средства автоматизации, можно значительно ускорить обработку экспериментальных данных и избавиться от рутинных расчетов, благодаря чему исследователь может сосредоточиться на творческой работе.

Климова В.А., Булыгин А.А.

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ В УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

СТУДЕНТОВ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург Рассмотрены некоторые аспекты применения САПР в учебной исследовательской работе студентов теплоэнергетических специальностей и новые возможности, которые открывает компьютерное моделирование.

Приведен пример компьютерной модели экспериментальной установки и результаты моделирования.

Some aspects of the CAD system application in the heat engineering specialties sudents’ research work are regarded. The new possibilities computer modeling opens up are demonstrated. An example of an experimental facility computer model and the modeling results are presented.

В процессе обучения по специальностям «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» и «Атомные электрические станции и Новые образовательные технологии в вузе – установки» студенты занимаются исследовательской работой, которая включает в себя постановку задачи, создание экспериментальной установки, проведение экспериментов и оценку результата. Наиболее затратная по времени и средствам часть работы – это создание экспериментальной установки, потому что в ходе исследования часто приходится видоизменять исходную задачу и, следовательно, установку. Упростить и ускорить процесс создания и модифицирования экспериментальной установки можно с помощью систем автоматизированного проектирования и расчетных сред, которые позволяют виртуально решать многие исследовательские задачи.

В ходе работы перед учащимися упомянутых специальностей часто встают вопросы из области аэрогидродинамики и теплообмена – а именно, расчет ветровой нагрузки на сооружение и теплообмена излучением, расчет гидравлического сопротивления канала, эффективности нагрева или охлаждения твердых тел текучей средой или текучей среды твердыми телами, расчет силовой нагрузки, создаваемой потоком на элементах системы. В то же время созданы и активно используются проектными организациями компьютерные пакеты, позволяющие рассчитывать аэрогидродинамические и тепловые характеристики модели. Применение подобных программ в учебно-исследовательской работе студентов (УИРС) могло бы значительно ускорить эту работу, а также дало бы необходимые в последующей трудовой деятельности навыки компьютерного моделирования.

В этом учебном году студенты пятого курса специальности «Атомные энергетические станции и установки» начали изучение пакетов SolidWorks и CosmosFloWorks и применения их в инженерной практике. Группа студентов – А.А. Булыгин, А.В. Жуков, Д.В. Шило и Е.Ю. Юровских - решила применить полученные навыки в своей УИРС, которая заключалась в исследовании эффективности вставок-завихрителей.

В трубопроводах АЭС, особенно тех, где течет двухфазная среда, возникают вибрации, которые необходимо гасить. Для этого обычно используются опоры и подвески, которые фиксируют трубопровод в неподвижном состоянии. Студенты выясняли, можно ли для той же цели использовать более простую конструкцию – вставки-завихрители. Вставказавихритель представляет собой участок трубопровода, снабженный добавочными элементами – ребрами, канавками и т.п., который должен перемешивать и завихрять поток, изменяя величину и направление локальных скоростей и тем самым снижая вибрации трубопровода.

Рассматривались несколько вариантов вставок-завихрителей:

поперечно-пластинчатый, шнековый, с эвольвентными лентами и с разным количеством полусферических эвольвентных канавок. Вставки-завихрители были смоделированы в пакете SolidWorks, модели вставок приведены на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Поперечно-пластинчатый завихритель.

Рис. 2. Завихритель с 12 эвольвентными канавками.

Для испытания эффективности вставок-завихрителей имеется стенд вибродиагностики, представляющий собой систему трубопроводов, через которую можно прокачивать с разной скоростью среду – воду, воздух или их смесь. В четырех местах можно расположить вставки-завихрители – они являются съемными элементами и при необходимости их можно заменять на гладкие вставки или завихрители другого профиля. Эти вставки расположены в тех местах, где нагрузка на трубопровод максимальна, т.е. где поток изменяет свое направление – перед изгибами трубопровода. В процессе исследования измеряется вибрация трубопровода при наличии вставки и без нее.

Новые образовательные технологии в вузе – В программе SolidWorks студенты построили модель описанного стенда в нескольких конфигурациях – со вставками разного профиля и без вставок. Затем они произвели расчет гидродинамических характеристик построенной модели при различных входных условиях потока: граничные условия на входе задавались скоростью от 0 до 12 м/с, а на выходе – давлением (принято атмосферным). Расчет был произведен для двух сред – жидкости и газа. Целью расчета являлась сила, с которой поток воздействует на стенки трубопровода в местах сгибов. Затем полученные значения подвергались обработке, чтобы можно было сопоставить их с результатами экспериментальных измерений.

Отклонение результата измерений на стенде и результата компьютерного расчета находилось в пределах 15%, из чего можно сделать вывод, что компьютерная модель достаточно точна, и, следовательно, в дальнейшем можно не изготавливать вставки-завихрители для испытания на вибростенде, а ограничиться компьютерным расчетом. И только потом, если данные компьютерного расчета покажутся исследователю достаточно интересными, можно уточнить характеристики данного профиля вставкизавихрителя на вибродиагностическом стенде.

Однако созданная модель еще не совершенна: для задач данного исследования наибольший интерес представляют не однофазные течения, а двухфазные: эмульсионный, пробковый и кольцевой режим. Трудность состоит в том, что пакет CosmosFloWorks не содержит простых инструментов расчета двухфазного течения. Двухфазные течения можно моделировать как движение твердых частиц в жидкости. Создание модели двухфазного течения потребует дополнительной верификации. Возможно, это станет частью дипломной работы кого-нибудь из студентов.

Тем не менее, полученные результаты уже были представлены на выставках, где работа студентов получила высокую оценку. Отсюда можно сделать вывод, что применение компьютерного моделирования теплогидравлических процессов в УИРС вызывает интерес как преподавателей, так и представителей промышленных организаций.

Применение систем автоматизированного проектирования в учебноисследовательской работе позволяет:

ускорить и удешевить процесс создания экспериментальной установки;

глубже понять процессы, происходящие в исследуемой области;

научиться ставить граничные и начальные условия задач теплообмена и аэрогидродинамики;

сформировать навык постановки целей расчета;

оптимизировать обработку результатов исследовательской работы.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что применение компьютерного моделирования в учебно-исследовательской работе студентов оправдано и полезно и может значительно улучшить образовательный процесс.

Кныш Е.В., Кныш А.А.

МЕТОД ПРОЕКТОВ КАК СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ

ПРЕПОДАВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН В ВУЗЕ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург В данной статье рассматривается метод проектов, реализующий дифференциацию обучения фундаментальным дисциплинам с помощью информационно-коммуникационных технологий. Указанный метод позволяет преподавателю вуза организовать самостоятельную работу студентов с учетом их разноуровневой подготовки, существенно повысить качество преподавания курса, что особенно актуально в контексте современных требований к подготовке молодых специалистов.

This article deals with the projects method of implementing differentiation of teaching fundamental subjects with the help of informational and communicative technologies. The given method allows the teacher to organize the students' independent work taking into account different levels of their preparation, and to substantially improve the quality of teaching the subject which is especially topical in the context of modern requirements to the preparation of graduates.

Перед современным образованием стоит нелегкая задача качественного улучшения и увеличения знаний и компетенций молодых специалистов.

Основной продукт любого вуза – выпускник – должен соответствовать требованиям изменяющейся экономики не только по уровню знаний, но и по своим личностным характеристикам, умению работать в команде, навыкам руководства рабочей группой, опыту постановки целей и успешного их достижения, готовности вести активное самообразование.

Эти новые требования требуют изменения в преподавании базовых математических, экономических дисциплин, и прежде всего, это относится к методике преподавания курса.

Вместе с тем, современное образование уже длительное время сталкивается с двумя серьезными проблемами. Речь идет о диверсификации и коммерциализации образования.

Большое количество новых специальностей, конечно же, дает возможность абитуриенту выбирать профессию по интересам и возможностям. В итоге мы получаем крайне неоднородный состав студентов, особенно по уровню подготовки, мотивации и способностям к обучению.

Перед преподавателем встает нелегкая задача обучения столь разноуровневой аудитории в соответствие с вышеизложенными требованиями.

Мы исходим из того, что в основе обучения должна лежать личностно ориентированная парадигма образования, предполагающая, в частности, Новые образовательные технологии в вузе – использование информационно-коммуникационных технологий с применением дифференцированного подхода.

В свою очередь, под информационно-коммуникационными технологиями мы понимаем совокупность компьютерной техники, инструментальные программные средства, средства коммуникационной связи, обеспечивающие интерактивное программно-методическое сопровождение обучения.

Благодаря данным технологиям становится возможным формирование знаний и навыков в рамках дифференцированного подхода.

Актуальность подхода подчеркивает тот факт, что ориентирование при работе на практических занятиях на «среднего» студента приводит к снижению успеваемости в группе, поскольку не позволяет полностью раскрывать потенциал «сильных» студентов и снижает их мотивацию к обучению. «Слабые» же студенты по-прежнему будут отставать от среднего уровня, на который ориентируется преподаватель и будут иметь также низкий уровень мотивации.

Поэтому дифференцированный подход позволяет улучшать успеваемость «слабых», но, что более значимо, развивать навыки «сильных»

студентов. Причем речь вовсе не идет о различии в уровне сложности задач, решаемых «слабыми» и «сильными» студентами. «Слабым» – задачи полегче, «сильным» – потруднее. Дифференциация обучения предполагает разделение содержания изучаемого материала (выделение обязательного и дополнительного), а также методов обучения, средств и форм обучения.

Важнейшая цель дифференциации обучения – развитие всех форм самостоятельной деятельности студентов.

При организации самостоятельной работы преподаватель ставит перед аудиторией задачу, предусматривая разную степень самостоятельности, способностей и подготовленности студентов.

существенными преимуществами:

позволяет студенту качественно закрепить материал благодаря высокой мотивации на основе мобилизации индивидуальных возможностей, личной работоспособности и подготовленности;

позволяет студентам с неодинаковой подготовкой в овладении знаниями осваивать материал по мере увеличения сложности в собственном темпе;

способствует достижению более высокой результативности в учебе студентов, поддержанию у них интереса к знаниям, к учению.

При осуществлении данного подхода к обучению можно выделить уровневую дифференциацию, которая выражается в том, что обучение студентов одной и того же группы в рамках одной программы проходит на различных уровнях усвоения учебного материала. Определяющим при этом является уровень обязательной подготовки, который задается образцами типовых задач.

Осуществление уровневой дифференциации с применением информационно-коммуникационных технологий рассмотрим на примере метода проектов.

Данный метод представляет собой педагогическую технологию, ориентированную на формирование и применение новых знаний.

К основным целям метода проектов относят следующие:

развитие навыков самостоятельного достижения целей;

формирование навыков работы с информацией, проведения исследований, демонстрации полученных результатов;

формирование навыков совместной работы в группе.

Приведем пример организации внеаудиторной деятельности студентов.

Для организации данного мероприятия преподаватель может разделить группу студентов на гомогенные, т. е. группы, объединяющие студентов со сходным уровнем развития (обучаемости), и гетерогенные группы, т. е.

группы, объединяющие студентов с различным уровнем развития обучаемости.

Например, для работы во внеучебное время мы объединяем в группы обучающихся с различным уровнем развития.

Работу студентов возможно организовать следующим образом.

Студентам предлагается создать презентацию в программной оболочке MS Power Point по изученному материалу.

Академическая группа делится на несколько подгрупп, каждая из которых готовит материал по определенной теме из курса.

Роль “слабых” студентов в подгруппе заключается в том, что они подбирают подобные разобранным на практических занятиях задания, набирают изложенный преподавателем теоретический материал и полностью оформляют презентацию. Таким образом, они видят структуру и логику изученного материала.

“Средние” студенты решают более сложные задачи, аналогичные рассмотренным на практических занятиях, разбирают теоретический материал.

“Сильные” студенты, в свою очередь, углубляют, дополняют теоретический материал и решают нестандартные, не рассматриваемые на практических занятиях задачи.

По каждому из разделов самими обучающимися составляется контрольный тест.

Проделанная работа позволяет студентам успешно подготовиться к зачетным, экзаменационным мероприятиям, иметь общую картину пройденного. Обучение одному и тому же материалу проходит на разных уровнях усвоения, что позволяет добиться более высоких результатов.

Преподаватель, использующий рассмотренный нами метод, создает условия студентам для полного освоения технологии решения задачи: от постановки проблемы до получения конечного результата, и получает, в Новые образовательные технологии в вузе – свою очередь, возможность планировать результаты обучения, уровень подготовки студентов в зависимости от возможностей каждой группы.

Князев С.Т., Шабунин С.Н.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

РАДИОТЕХНИКИ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург Сообщается о новых программных средствах проектирования высокочастотных устройств, контрольно-измерительной аппаратуре, полученных в рамках инновационного проекта и внедренных в учебный процесс радиотехнического института-РТФ.

New soft for microwave circuits design and innovative test equipment for signal and vector network analysis that Radio Engineering Institute has bought by innovative program is described. New test equipment and microwave design soft using in radio engineering studies is shown.

Современное развитие средств связи, локации, навигации, а также высокоскоростных вычислительных устройств ставят задачи совершенствования и развития новых технологий высокочастотной радиотехники. Задачей высшей школы, занимающейся подготовкой специалистов в области радиотехники, является формирование навыков и компетенций, позволяющих применять как теоретические знания, так и современное программное обеспечение и контрольно-измерительную аппаратуру для разработки, конструкторской и технологической реализации, технического обслуживания средств высокочастотной радиоэлектроники.

Процесс получения теоретических знаний, закрепление материала в ходе лабораторных практикумов, контроль полученных знаний на экзаменах и в ходе курсового проектирования достаточно хорошо налажен. Однако в результате отставания в перевооружении лабораторного парка изучение современной радиоэлектронной аппаратуры обеспечить стало затруднительно. Особенно это касается современных средств связи, широко использующих цифровые методы формирования и обработки сигналов.

В ходе выполнения инновационной программы в УГТУ-УПИ парк современной техники и программного обеспечения существенно расширился. На кафедре высокочастотных средств радиосвязи и телевидения появились четырехпортовый векторный анализатор цепей ZVA24 известной фирмы»Rohge&Schwarz», позволяющий исследовать характеристики устройств сверхвысоких частот и антенн в диапазоне от 10 МГц до 24 ГГц.

Для исследования сигналов, формируемых устройствами различного назначения, предназначены анализаторы сигналов FSUP8, работающий в полосе частот от 20 Гц до 8 ГГц, и FSQ26, работающий в диапазоне частот от 20 Гц до 26 ГГц. Для задач проектирования микроволновых устройств и исследования их характеристик предназначены генератор сигналов SMR20 и цифровой осциллограф LeCroy. Комплекс фирмы National Instruments, состоящий из векторного анализатора сигналов, сигнального генератора и усилителя позволяет исследовать формирование и обработку сигналов до частоты 2,7 ГГц.

В рамках инновационного проекта радиотехнический институт приобрел современный программный продукт: HFSS, FEKO, CST Microwave Studio, AWR Design Environment, которые успешно внедряются в учебный процесс. Программы HFSS, FEKO, CST Microwave Studio позволяют выполнить трехмерное электродинамическое моделирование волноводных, коаксиальных и полосковых фильтров, переходов типов волн и типов линий, других устройств, а также антенн и антенных решеток в различном исполнении. Среда проектирования AWR Design Environment наряду с возможностью электродинамического моделирования полосковых устройств позволяет конструировать активные и пассивные устройства с применением результатов электродинамического моделирования, создавать цифровые устройства, моделировать системы целиком.

Все современные программные средства обладают великолепными графическими возможностями интерпретации результатов расчетов, картин поля, трехмерных диаграмм направленности, наблюдения исследуемых устройств, в том числе с разрезами. Существенно упростился процесс моделирования. В принципе отсутствуют ограничения на сложность конструируемого объекта. Все упирается в возможности вычислительной техники. Все программные продукты используют алгоритмы, базирующиеся на численных методах решения задач с разбиением области конструкции на элементарные ячейки, например, на методе конечных элементов, методу конечных разностей и т.п. Число неизвестных сопоставимо с числом элементарных ячеек и может достигать сотен тысяч и более. Такого же порядка будут матрицы эквивалентных алгебраических уравнений. Таким образом, сложность конструкции или число элементов в антенной решетке ограничивается оперативной памятью компьютера, а время счета еще и тактовой частотой процессора.

Решение задач оптимального конструирования образцов новой техники возможно при триедином подходе – использовании современного программного обеспечения, применении новых материалов и использовании современной контрольно-измерительной аппаратуры.

Главной особенностью среды электродинамического моделирования FEKO, отличающей ее от аналогичных продуктов, например, HFSS является удачное сочетание численных методов решения трехмерных электродинамических задач (в данном случае метод моментов) с приближенными аналитическими методами: методом физической оптики и методом однородной теории дифракции. Такое сочетание позволяет преодолеть главный недостаток программ компьютерного моделирования высокочастотных структур – большие затраты ресурсов при моделировании Новые образовательные технологии в вузе – объектов с размерами много большими длины волны. В результате появляется возможность решения таких задач, как рассеяние радиоволн на самолете или корабле, расчет распространения радиоволн в городских условиях с хорошей точностью и т.п.

В качестве примера работы программы FEKO приведен расчет волноводного излучателя с возбуждением от коаксиальной линии при помощи штыря. Сеточная модель волноводного излучателя показана на рис.1. На рис.3 приведена диаграмма направленности синтезированной антенны, а зависимость коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты показана на рис.3.

Рис. 1. Прямоугольный волновод с Рис. 2. Объемная диаграмма моделируемый в пакете FEKO В качестве доказательства хорошего качества моделирования в среде FEKO на рис.4 показана зависимость коэффициента стоячей волны, снятая на макете волноводного излучателя, приведенного на рис.1. Рациональное использование современных программ компьютерного проектирования и современной измерительной техники позволяет существенно снизить затраты и уменьшить время на создание микроволновой техники.

Рис. 3. Расчетный график Рис. 4. График зависимости значения зависимости КСВ волноводного КСВ от частоты макета волноводного Анализатор ZVA24 может управляться дистанционно через интерфейсы GPIB или LAN. Передача данных в компьютер и из компьютера в прибор осуществляется через USB, GPIB или LAN порты. Интуитивно понятный графический интерфейс позволяет работать с прибором даже малоопытному пользователю. Возможность управлять прибором дистанционно позволяет широко использовать его в учебном процессе без опасности порчи дорогостоящей аппаратуры.

Новые технологии изучения принципов формирования и обработки сигналов в цифровых и аналоговых системах связи появились в радиотехническом институте после приобретения аппаратуры фирмы National Instruments. Интегрированные аппаратные и программные средства среды LABVIEW позволяют продуктивно и наглядно изучать метода амплитудной, частотной и фазовой модуляции, квадратурные модуляторы, методы расширения спектра и формирования сигналов в системах с шумоподобными сигналами. Элементы схем могут быть как эмулированными на экране программными средствами, так и быть натурными в лабораторных стендах. В настоящее время разрабатывается методическое обеспечение по использованию аппаратуры фирмы National Instruments и программы LABVIEW при изучении дисциплины»Устройства генерирование и формирование сигналов».

Активно студенты РИ-РТФ изучают технологии высокочастотного проектирования устройств и антенн в курсе»Учебная исследовательская работа студентов». Приобретаются навыки конструирования элементов и устройств современной микроволновой аппаратуры, например, полосковых антенн и антенных решеток, фильтров СВЧ, цепей деления мощности, фазовращателей на p-i-n диодах, микроволновых усилителей. Полученные знания используются при выполнении курсовых проектов, например, в дисциплине»Фазированные антенные решетки».

Новые образовательные технологии в вузе – Наличие современной измерительной аппаратуры, современного программного обеспечения, стажировки преподавателей позволяют сделать вывод о наличии в радиотехническом институте УГТУ-УПИ всех возможностей для обеспечения обучения студентов на мировом уровне.

Коберниченко В.Г.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ

РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург Изложена методология применения специализированного программного обеспечения при подготовке студентов, магистров и аспирантов в учебно-исследовательской лаборатории геоинформационных технологий и обработки данных дистанционного зондирования Земли.

The methodology of application of the specialized software is stated by preparation of the students and post-graduate students in laboratory of technologies of geographical information systems and remote sensing data processing.

Научно-технические достижения конца XX – начала XXI века в области создания и развития космических систем, технологий получения, обработки и интерпретации получаемых данных многократно расширили круг задач, решаемых с помощью дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Данные космических съемок стали доступны широкому кругу пользователей и активно применяются не только в научных, но и производственных целях. Решение информационных проблем природопользования на основе интеграции геоинформационных и космических технологий относится к одной из наиболее успешно и динамично развивающихся сфер информационно-телекоммуникационных технологий.

В этих условиях возникла проблема обеспечения рынка квалифицированными специалистами, знакомыми со всеми этапами технологии обработки и применения данных ДЗЗ.

При реализации инновационной образовательной программы УГТУУПИ в 2007-2008 г.г. в рамках научно-образовательного центра информационно-телекоммуникационных систем и технологий Радиотехнического института - РТФ создана межкафедральная учебноисследовательская лаборатория геоинформационных технологий и обработки данных дистанционного зондирования Земли. Лаборатория обеспечивает учебный процесс по специализации «Радиоэлектронные системы дистанционного мониторинга», а также проведение научных исследований по применению данных космического дистанционного зондирования Земли для решения различных задач и разработке информационно-аналитических систем на основе геоинформационных технологий.

В лаборатории установлено и запущено в эксплуатацию следующее специализированное программное обеспечение:

Геоинформационные системы (ГИС): ArcGis ArcView со специализированными модулями геостатистического анализа, 3D моделирования и пространственного анализа и ГИС MicroStation (сетевая версия).

Программные комплексы обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ): ENVI 4.5 с модулями обработки космических радиолокационных изображений SARscape Basic и SARscape InSAR; ERDAS Imagine, ScanEX Image Processor, Scan Шесть преподавателей кафедр автоматизированных систем управления и теоретических основ радиотехники прошли обучение у поставщиков программного обеспечения по темам: «Использование программного комплекса ENVI для анализа и обработки данных дистанционного зондирования», «Вводный курс обучения программным продуктам MicroStation V8 XM Edition для задач картографирования и геоинформатики», «Введение в ERDAS Imagine».

По оснащению самым современным специализированным программным обеспечением созданная лаборатория не имеет аналогов в Уральском Федеральном округе.

Установленное специализированное программное обеспечение включает набор инструментов для проведения полного цикла обработки данных от ортотрансформирования и пространственной привязки изображения до получения необходимой информации и её интеграции с данными ГИС.

В лаборатории запланировано выполнение исследований аспирантами, проведение занятий с магистрами, обучающимися по направлению «Радиотехника» в рамках разработанной новой программы подготовки «Обработка сигналов и изображений в радиоэлектронных системах», и студентами специализации» Радиоэлектронные системы дистанционного мониторинга» по дисциплине «Принципы построения и обработка сигналов в радиоэлектронных системах дистанционного мониторинга», выполняется учебно-исследовательская работа и дипломное проектирование.

Для методического обеспечения проведения занятий и выполнения исследований разработаны два учебно-методических комплекса:

«Радиоэлектронные системы дистанционного мониторинга» и «Учебноисследовательская работа студентов». Созданы 8 лабораторных работ, посвященных методам обработки данных дистанционного зондирования Новые образовательные технологии в вузе – Земли с использованием установленных программных комплексов ENVI 4. и ERDAS Imagine В рамках практических и лабораторных занятий вырабатываются навыки по решению всего круга задач цифровой обработки изображений, получаемых в системах ДЗЗ:

устранение радиометрических и геометрических искажений, координатная привязка и трансформирование в заданную проекцию;

улучшение изображений (подавление шумов, фильтрация, подчеркивание границ, изменение яркостных и контрастных характеристик, включая гистограммные преобразования);

объединение данных, полученных в различных спектральных диапазонах без снижения разрешающей способности (на основе различных методов слияния изображений);

выделение вторичных дешифровочных признаков (анализ главных компонент, расчет вегетационных индексов, преобразование ТомасаКаунта, фрактальный анализ, анализ текстур);

тематическая обработка снимков, автоматическое дешифрирование и идентификация природных и природно-технических объектов (формирование мозаик или цветокодированных изображений, неконтролируемая классификация – кластерный анализ, контролируемая классификация - с обучением, обнаружение объектов заданной формы - линеаментный анализ, кольцевые структуры).

В учебно-исследовательской лаборатории геоинформационных технологий и обработки данных дистанционного зондирования Земли студенты выполняют экспериментальные разделы практической части УИРС, предусматривающей выполнение реального научного исследования или инженерной разработки под руководством преподавателя – руководителя.

Примерная тематика выполняемых исследований:

Исследование режимов обработки данных космических радиолокаторов с синтезированной апертурой (интерферометрического, стереоскопического, телескопического, методов автофокусировки).

Анализ методов фильтрации спекл-шумов на радиолокационных изображениях.

Анализ методов классификации изображений, реализованных в программном комплексе для обработки данных дистанционного зондирования Земли ENVI 4.5.

Исследование возможностей обработки радиолокационных сигналов и изображений с использованием модулей SARscape Basic и SARscape Анализ методов кластеризации изображений в программном комплексе обработки данных ДЗЗ ERDAS 9.

Исследование методов обработки радиолокационных сигналов и изображений в модуле RADAR программного комплекса обработки данных ДЗЗ ERDAS 9.

Исследование методов слияния изображений в программном комплексе обработки данных ДЗЗ ScanEx Image Processor v. 2. Классификация изображений на основе нейросетевых методов в программном комплексе ScanEx NeRIS v. 4. Программно-аппаратное оснащение лаборатории и разработанное учебно-методическое обеспечение позволяют реализовывать различные услуги по подготовке и повышению квалификации специалистов и проведению научных исследований по применению данных космического дистанционного зондирования Земли для решения различных задач и разработке информационно-аналитических систем на основе геоинформационных технологий. В первую очередь к ним относятся:

1. Индивидуальное и групповое обучение методам обработки данных дистанционного зондирования Земли при решении различных прикладных задач (курсы повышения квалификации с выдачей удостоверения государственного образца).

2. Предоставление учебно-методического обеспечения для преподавателей вузов, ведущих подготовку по дисциплинам «Геоинформационные системы», «Цифровая обработка изображений», «Основы дистанционного зондирования» и др.

3. Разработка методик обработки космических спектрозональных и радиолокационных изображений при решении различных тематических задач и создании геоинформационных систем на их основе (обновление цифровых топографических карт, экологический мониторинг, обнаружение и оценка последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, учет ресурсов земель сельскохозяйственного назначения и т. п.).

4. Оказание научно-технических консультаций по созданию тематических карт и геоинформационных систем на основе данных дистанционного зондирования Земли.

5. Выполнение совместных научно-исследовательских работ.

Коломиец И.И., Крутикова М.В., Бондаренко Ю.В.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА АНАЛИЗА БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ

[email protected] Тюменский Государственный Университет г. Тюмень Одной из основ бизнеса является организация бизнес-процессов, формализация и описание которых, позволяют обеспечить прозрачность деятельности компании, что в свою очередь улучшает управляемость и позволяет регламентировать деятельность [1, 2].

Новые образовательные технологии в вузе – Известно много примеров, когда попытки описания и внедрения бизнес-процессов на предприятиях оканчивались неудачей. Как правило, это приводило к значительным затратам на исправление ошибок, допущенных в организации бизнес-процессов [3, 4].

На данный момент не существует инструмента, который бы позволял идентифицировать в описании бизнес-процесса действия, которые препятствуют успешному его выполнению, а именно: действия, которые могут быть выполнены бесконечное число раз, действия, не выполняющиеся в рамках данного бизнес-процесса, и действия, которые не могут быть выполнены, в связи с неточностями описания входных и выходных данных.

Поэтому в последнее время в компаниях большое внимание уделяют анализу бизнес-процессов, как в целом, так и в отдельных проблемных областях, который подразумевает определение соответствия описанных бизнеспроцессов заранее определенным критериям [1].

Необходимость анализа бизнес-процессов возникает также при изучении студентами предметных областей в процессе обучения, так например, при обучении студентам специальности «Прикладная информатика в экономике» Тюменского государственного университета ставятся задачи изучения и моделирования бизнес-процессов с целью построения различных информационных систем [5].

В учебном процессе, этапы анализа бизнес-процессов и моделирования бизнес-процессов часто разделены, поэтому необходим инструмент, который обеспечивал бы не только поддержку анализа бизнес-процессов, но и возможность проверки правильности проведения анализа.

Таким инструментом может стать программный комплекс «Информационная среда анализа бизнес-процессов», позволяющий описывать бизнес-процессы и проводить анализ этих описаний.

Разрабатываемое приложение должно состоять из двух модулей:

«Формирование концептуального представления бизнес-процесса» и «Анализ описания бизнес-процесса».

Модуль формирования концептуального представления позволит создать такое описание бизнес-процесса, которое отражает целостную картину всех систем компании, как внешних, так и внутренних, разграничивает функции бизнес-процесса, выделяет основные зоны ответственности, описывает связи между подразделениями, формализует информационные потоки внутри компании, определяет основные точки контроля. Концептуальное представление основано на часто используемых диаграммных нотациях: IDEF0, IDEF3, DFD, Basic flowchart, Cross-functional flowchart, eEPC (Aris), Activity diagram (UML), цепочки ценностей и содержит наиболее важные характеристики бизнес-процесса, а так же позволяет на своей основе строить модели, относящиеся к любому из стандартов [6].

Модуль анализа описания бизнес-процесса даст возможность произвести имитацию бизнес-процесса с целью обнаружения цепочек действий, приводящих к неограниченному выполнению некоторых составляющих бизнес-процесса, действий, которые затрудняют успешное выполнение бизнес-процесса, в связи с неточностями в описании входных и выходных данных, а так же позволит сформировать рекомендации по оптимизации проанализированных бизнес-процессов.

Вся информация о бизнес-процессах содержится в XML-файле предметной области, которая подгружается в самом начале работы приложения и представляется в виде дерева бизнес-документов (рис. 1., блок B). Выделенные в них части текста, представленные в виде ссылок, несут информацию о бизнес-процессе, и называются структурными единицами [6] (рис. 1., блок C). Они в свою очередь являются основанием для описания элементов начальной структуры процесса (рис. 1., блок А).

Рис. 1. Пример формы наполнения элементов бизнес-процесса Для проведения имитации и анализа описания бизнес-процесса необходимо чтобы была сформирована таблица последовательности действий. Создание связи между потоками происходит после наполнения структуры бизнес-процесса элементами и с помощью формирования логического выражения, которое состоит из действий и связывающих их логических операторов (рис. 2.).

Рис. 2. Пример формы создания последовательности действий бизнеспроцесса Новые образовательные технологии в вузе – Созданное описание бизнес-процесса будет храниться в XML-файле, который имеет определенную структуру (рис. 3.).

Рис. 3. Структура XML-файла концептуального описания бизнес-процесса Исходя их описания имитационной модели [5], основанной на аппарате сетей Петри, необходимо формирование PNML-файла (рис. 4.).

Рис. 4. Схема PNML-файл сети бизнес-процесса Далее с помощью алгоритмов анализа происходит выявление следующих недостатков: наличие последовательности действий, повторяющейся неограниченное число раз, действия, которые не выполняются в рамках данного бизнес-процесса, действия, которые не могут быть выполнены в связи с неточностями в описании входных и выходных потоков. Эти данные сохраняются в файле свойств сети бизнес-процесса (рис. 5.).

Рис. 5. Схема XML-файл свойств сети бизнес-процесса Данные об анализе описания бизнес-процесса будут предоставляться в удобной для пользователя форме. На основании файла свойств создается файл рекомендаций в формате *.doc, в котором свойства сети бизнеспроцесса переносятся на бизнес-процесс. Соответствие свойств сети бизнеспроцесса свойствам бизнес-процесса представлены в таблице 1.

Соответствие свойств сети бизнес-процесса свойствам бизнес-процесса [5] Свойства сети бизнес- Свойства бизнес-процесса процесса Ограниченность Наличие цикла Активность Наличие действий, которые не выполняются при любых Достижимость Возможность или невозможность из предусловия перейти Программный комплекс «Информационная среда анализа бизнеспроцессов» позволит:

1. собрать полные знания о бизнес-процессе на основе бизнес-документов предметной области, в виде концептуального представления;

2. провести имитацию функционирования бизнес-процесса;

3. провести анализ, который позволяет выявить погрешности, допущенные при описании и предложить пользователю рекомендации по их исправлению.

Таким образом, программный комплекс «Информационная среда анализа бизнес-процессов» может быть внедрен в курсе дисциплины «Проектирование информационных систем» специальности «Прикладная информатика в экономике» и использоваться как студентами для описания и анализа бизнес-процессов, так и преподавателями для проверки студенческих работ.

Новые образовательные технологии в вузе –

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Анализ, формализация, оптимизация бизнес-процессов. Разработка регламентов бизнес-процессов. [Электронный ресурс] URL: http://lanitconsulting.ru/services/fin_manag/business_proc/ А. Андреев. Как быстро и просто описать бизнес-процесс? Business Process Modeling Notation – BPMN [Электронный ресурс] URL:

http://process.siteedit.ru/page Д. Григорьев. Моделирование бизнес-процессов предприятия, «Эксперт» [Электронный ресурс] URL: http://www.iteg.kg/businessanalyses/article.html Состояние рынка средств описания бизнес-процессов и практический опыт описания бизнес-процессов в российских компаниях [Электронный ресурс] URL: http://process.siteedit.ru/page Коломиец И.И. Валидация анализа бизнес-процессов. / Коломиец И.И.

// Математическое и информационное моделирование. Сборник научных трудов. Вып. 10. Тюмень. Издательство «Вектор Бук», 2008 г.

Коломиец И.И, Ивашко А.Г. // Формализованный подход к описанию бизнес-процесса. / Информационные технологии и телекоммуникации в экономике, управлении и социальной сфере: материалы II межрегиональной научно-практической конференции. 15 ноября – декабря 2007 г. Тюмень: Издательство ТюмГУ. 2008. 180 с.

Колотилов Л.В.

МУЛЬТИМЕДИА УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ КАК

КОМПОНЕНТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

[email protected] Кировская государственная медицинская академия Перспективы вступления России в ВТО и присоединения к Болонской конвенции предполагают значительные изменения в организации учебного как в преддипломном, так и последипломном образовании. Реалии современной информационной среды включают повышение компьютерной грамотности обучающихся и практически 100% неограниченный доступ к компьютерной технике, а также мировым информационным базам. Наличие собственных персональных компьютеров позволяет эффективно использовать их в образовательном процессе, однако часто это ограничено недостаточным количеством электронных образовательных ресурсов. В настоящее время отмечается значительный прогресс в этом направлении, но требуется существенная адаптация к преподаваемой дисциплине, возможностям вуза, а также изменяющимся требованиям к выпускаемому специалисту.

На кафедре анестезиологии и реаниматологии с курсом скорой медицинской помощи института последипломного образования Кировской ГМА была создана мощная электронная база информационных ресурсов по преподаваемым дисциплинам. Эта база, а также регламентирующий и тестовый компонент стали основой создания мультимедийных (ММ) учебнометодических комплексов (УМК) для обучающихся. УМК могут включать описательную часть дисциплины: программу, образовательный стандарт, учебно-тематический план, методические разработки к различным видам занятий для преподавателей, а также методические разработки для подготовки к семинарам и практическим занятиям для обучающихся, вопросы и тесты для проверки знаний, список рекомендуемой литературы.

Нами создан ММ УМК, который состоит из содержательной части дисциплины: лекции-презентации, иллюстративные и текстовые материалы к семинарам и практическим занятиям, контрольные вопросы, тесты в составе интерактивной программы для проверки знаний, а также требования к учебному процессу, квалификационная характеристика специалиста и дополнительный справочный материал. УМК предоставляется в начале цикла и используется до окончания обучения.

Наш 5-летний опыт использования ММ УМК в образовательном процессе свидетельствует об их высокой эффективности:

1. Образовательный ММ комплекс включает значительную часть структурированной информации по дисциплине, что облегчает поиск и сокращает время на усвоение необходимой информации.

2. Преподаватель имеет возможность в большей степени регулировать учебный процесс, интенсифицировать обучения за счет времени обычно затрачиваемого на переписывание лекционного материала.

Лекции и семинары используются для обсуждения наиболее сложных вопросов. Большое количество целенаправленно отобранных иллюстраций и схем усиливает процесс восприятия и запоминания информации.

3. Высокое качество визуальной информации, подготовленной с учетом психо-физиологических особенностей восприятия, повышает мотивацию к получению новых знаний.

4. Тестовый компонент позволяет проверять свои знания в процессе обучения и хорошо подготовиться к итоговому экзамену.

5. ММ УМК является отлученным носителем информации, что позволяет использовать его для дистанционного образования.

Учитывая современные тенденции, роль дистанционного компонента в образовательном процессе будет повышаться, поэтому подготовка содержательной части дисциплины (контента) является важной задачей современного преподавателя вуза.

Новые образовательные технологии в вузе – Коноваленко О.М.

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ

КОМПЛЕКСОВ НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО КУРСА

"ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА"

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Каменск-Уральский Рассматриваются принципы проектирования электронных учебных образовательного процесса для повышения качества высшего образования.

Представлена структура, принципы создания и применения электронного учебного курса на примере электронного курса»Теоретическая механика», разработанного с использованием современных программных средств.

Principles of designing of electronic training courses, as implementers of perspective forms educational процесса for higher education improvement of quality are considered. The structure, principles of creation and application of an electronic training course on an example of the electronic textbook»Theoretical mechanics», developed with use of modern software is presented.

В современной педагогике высшей школы происходит постепенная замена традиционной парадигмы образования, основанной на пассивном усвоении знаний на новую модель, в основу которой положен принцип формирования «человека мыслящего», способного к творчеству, самосовершенствованию.

Такая новая образовательная ситуация ставит перед преподавателем задачу выступать не только в качестве носителя информации, но и помощника в самообразовании, становлении и развитии личности студента.

Изменяется также позиция студента: его целью должно стать не получение оценки, а активное взаимодействие с преподавателем, использование самых разнообразных информационных источников и ресурсов с применением компьютерных технологий, самостоятельный поиск и осмысление необходимой профессиональной информации.

Говоря о новых, перспективных формах организации образовательного процесса, подразумевают реализацию той или иной учебной программы, ориентированную главным образом на самостоятельную работу обучаемых.

В практику педагогической деятельности все шире входит использование различных электронных учебных комплексов (ЭУК). Их применяют в различных целях: для обеспечения самостоятельной работы обучаемых по овладению новым материалом, реализации дифференцированного подхода к организации учебной деятельности, контроля качества обучения и т.д.

В различных учебных заведениях разрабатывается достаточно большое количество электронных учебных материалов, но зачастую они ограничены с функциональной точки зрения и не позволяют добиться с их помощью улучшения качества обучения и развития обучаемых.

К числу наиболее распространенных недостатков относятся сложная, подчас запутанная навигация, излишне усложненная структура рабочей области, перенасыщенность демонстрационными материалами в ущерб содержательному наполнению и, наоборот, отсутствие примеров, иллюстрирующих теоретические положения.

При проектировании ЭУК необходимо заложить в него технологические характеристики, позволяющие впоследствии сделать учебно-воспитательный процесс максимально эффективным. Электронный учебный комплекс должен выполнять следующие функции:

эффективно управлять деятельностью обучаемого по изучению учебной дисциплины;

стимулировать учебно-познавательную деятельность;

обеспечивать рациональное сочетание различных видов учебнопознавательной деятельности с учетом дидактических особенностей каждой из них в зависимости от результатов освоения учебного материала;

рационально сочетать различные технологии представления материала (текст, графику, аудио, видео, анимацию).

Кроме общих существуют и специальные требования, предъявляемые к электронным изданиям учебного типа. Их условно можно разбить на три категории: к содержанию, структуре и техническому исполнения.

С точки зрения содержания ЭУК должен включать достаточный объем материала, соответствующий Государственному образовательному стандарту. Теоретический материал должен быть представлен исходя из используемых методик представления учебного материала, системы контроля, соответствия принципам вариативности и дифференцированного подхода для организации самостоятельной работы обучаемого с ЭУК.

Использование ЭУК для самостоятельной работы требует учесть при его проектировании четкую логику изложения теоретического материала, четкость постановки задач, подробное комментирование примеров выполнения заданий, хода решения учебных и прикладных задач, использование различных методов и средств активизации познавательной деятельности обучаемых всех форм учебно- воспитательного процесса.

Разработанный электронный учебный курс «Теоретическая механика»

включает следующие разделы (рис.1):

особенности работы с электронным курсом;

программа изучения;

теоретический курс;

практический курс (алгоритм решения задач, практическое занятие, примеры решения задач в Mathcad) дидактические материалы для организации самостоятельной работы (термины, вопросы самоконтроля, контрольный тест).

Новые образовательные технологии в вузе – Рис.1. Титульный лист и структура содержания электронного учебного Этот курс представляет собой образовательный ресурс нового поколения, созданный с помощью разработанной программной оболочки для создания электронных учебных курсов. Все подготовленные для данного курса материалы помещаются в один самораспаковывающийся файл, и могут быть использованы на операционных системах любого поколения. Какого либо дополнительного программного обеспечения для просмотра курса не требуется. Курс поддерживает все виды мультимедиа данных.

Востребованность именно электронного учебного курса обусловлена ориентацией на самостоятельное изучение при очно-заочной и заочной формах обучения. Дополнительным доводом в пользу электронной версии явились особенности, связанные с содержательной стороной материала – соблюдение общих принципов и системности изложения при значительном объеме текстовой и графической информации, наличии динамических изображений.

Подготовка и структурирование материалов комплекса основывались на том, что среди обучаемых можно выделить лиц, ориентированных на относительно разные цели и уровень освоения материала. Кроме того, комплекс должен быть построен так, чтобы у каждого студента была возможность выбора индивидуальной схемы изучения материала.

Основу содержания электронного представления материалов составили идеи развивающего, проблемно-модульного и личностно-ориентированного обучения, направленных на формирование познавательной самостоятельности и саморазвития личности обучающегося.

Выбор принципа представления учебного материала был продиктован как содержанием учебных материалов, так и возможными способами работы с электронным учебником. Представленный материал пригоден для всех видов самостоятельной работы – изучения новых понятий, теорем, самопроверки полученных знаний, решения исследовательских задач.

Структурирование материалов электронного учебника выполнено в соответствии с трехуровневым содержанием. Большее количество уровней затрудняет поиск необходимой информации на основе содержания. При проектировании курса заложен единый фрейм – оглавление, который отражается на всех страницах учебника и облегчает навигацию (рис.2).

Рис. 2. Пример работы электронного курса В соответствии с представленной моделью учебный текст разбит на части (статика, кинематика, динамика, аналитическая механика), главы и модули, имеющие относительно самостоятельное значение. Такая основная структурная единица электронного учебника, как модуль должна обеспечивать активную и планомерную познавательную деятельность обучающегося, направленную на решение поставленных перед ним задач.

С содержанием модулей соотнесены дидактические средства управления процессом познания, контроля и стимулирования познавательной деятельности. В конце каждого из модулей приводится перечень основных терминов и понятий, снабженный гиперссылками (рис. 3) адресующими к соответствующей позиции в тексте учебника, что позволяет легко осуществлять самопроверку освоения основных понятий данного модуля, при необходимости повторяя соответствующий материал.

Новые образовательные технологии в вузе – Электронный учебник поддерживает и предлагает различные виды учебной деятельности – от работы с теоретическим материалом, самопроверки теоретических знаний, до решения практических задач, в том числе с использованием компьютерной среды Mathcad (рис.4).

Ресурсы электронного курса должны стать для студентов неотъемлемой частью использующихся ими материалов – через ссылки в лекциях, на практических занятиях. Очень эффективно использование ЭУК для закрепления и более подробного и глубокого изложения теоретического материала.

Кочкина В.Ф.

МЕТОДОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

[email protected] ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" г. Екатеринбург автоматизированного проектирования и моделирования радиотехнических систем, представляющие собой комплекс средств. Возможность исследования разрабатываемой системы путем экспериментирования с более простой и дешевой системой – моделью. Моделирование с применением вычислительных машин является универсальным методом решения задач.

Tendencies in development of methods of the automated designing and modeling of the radio engineering systems, representing a complex of means. An opportunity of research of developed system by experiment with more simple and cheap system - model. Modeling with application of computers is a universal method of the decision of problems.

Современная эпоха характеризуется феноменом глобализации, одним из аспектов которого является информационная индустрия. Наиболее ярким продуктом информационной индустрии выступает глобальная компьютерная сеть. В этой связи можно говорить об информационных технологиях получения новых знаний, как в естественнонаучных, гуманитарных, так и технических областях знаний. К такого рода информационным технологиям относятся методологии компьютерного моделирования и проектирования, вычислительного эксперимента, программирования, а также концепция виртуальной реальности /6/.

Анализ современных тенденций в методологии производства научного знания показывает значительное усиление роли метода моделирования и сквозного проектирования.

Появление и широкое внедрение электронно-вычислительной техники в качестве незаменимого инструмента научного процесса привело к обратному воздействию вычислительной технологии на (проектное, математическое) моделирование, как в части теории, так и в части эксперимента. Cоздана специфическая "машинная" математика, разработана математическая теория измерительно-вычислительных систем, позволяющая сформулировать критерии адекватности моделей /7/. Возможность исследования разрабатываемой системы путем экспериментирования с более простой и дешевой системой – моделью – издавна используется в инженерной практике.

Моделирование с применением вычислительных машин является универсальным методом решения задач. Бурное развитие вычислительной Новые образовательные технологии в вузе – техники и программного обеспечения, их доступность с одной стороны и рост сложности решаемых задач с другой стороны сделало моделирование одним из основных методов исследования при разработке новых сложных технических систем. Современный период характерен отходом от "упрощенчества" (расчета по упрощенным, т.е. приближенным формулам) в инженерном проектировании. Это справедливо и для такой предметной области как радиотехника.