CC BY
23
= Научно-методические проблемы и новые технологии образования
УДК 371.134
39 =
Применение информационных технологий при дистанционном обучении техническим дисциплинам в вузе
Т. Г. Нестеренко,
кандидат технических наук,
доцент ГОУ ВПО «(Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
И. В. Плотникова,
кандидат технических наук,
доцент ГОУ ВПО «(Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
В статье показаны особенности построения интерактивного учебного курса по дисциплине «Синтез автоматических приборных устройств»: создание познавательной карты курса, теоретических модулей, дерева задач и алгоритмов проектирования автоматических приборных устройств.
Ключевые слова: информационные технологии, электронный учебник, модуль, алгоритм, модель.
Необходимость применения новых информационных технологий при изучении студентами инженерных дисциплин в вузе прежде всего связана с тем, что изменились условия труда и требования к техническому персоналу. В условиях рыночной экономики конкурентоспособными оказываются только те выпускники технического вуза, которые способны творчески решать разные задачи, такие как создание новой техники, разработка высоких технологий, оптимальная организация производства в условиях глобальной информатизации.
В последние годы наметилась тенденция к сокращению аудиторных занятий и возрастанию роли самостоятельной работы. В связи с этим возникают следующие проблемы:
1. Как компенсировать значительное сокращение объема лекционных и практических занятий?
2. Как наиболее продуктивно организовать самостоятельную работу студентов?
Большую роль в решении этих вопросов играют электронные учебно-методические разработки, позволяющие освоить материал, научиться работе в программном продукте или системе.
В статье рассматриваются особенности построения интерактивного учебного курса по дисциплине «Синтез автоматических приборных устройств», которая относится к общетехнической подготовке. Эта дисциплина включает в себя лекционные, практические и лабораторные занятия, выполнение курсового проекта (часы на курсовое проектирование не предусмотрены).
Наибольшие трудности при изучении данного курса возникают у студентов при выполнении ими курсовой работы, в которой реализуется их самостоятельная деятельность в решении технических вопросов.
Одним из путей снятия указанных противоречий является разработка интерактивного учебного курса (ИУК). При этом студент и преподаватель оказываются интегрированы в единую образовательную среду.
Как и любая методическая разработка, электронный учебник выполнен в виде книги. В учебнике имеется меню, каждый пункт которого является началом очередного раздела или подраздела. Весь материал разделен на 5 частей: введение, ознакомление с системой, построение и изменение профилей, моделирование детали и сборка.
Интерактивный курс имеет модульную структуру. Каждый модуль включает в себя теоретическую часть с тестами, флэш-моделями, алгоритмами и практическую часть, которая содержит задачи, разделы проекта или весь проект в целом. Теоретическая часть также включает в себя справочные материалы из других дисциплин, которые необходимы для выполнения проекта.
Особенностью ИУК является большая наглядность, что обусловлено использованием мультимедийных технологий. Текстовая часть значительно сокращена по сравнению с печатными изданиями, так как большой объём информации содержат в себе иллюстрации, анимации и звук.
Изучение материала дисциплины каждый студент может осуществлять по индивидуальному плану:
• от теории - к решению практических задач, из которых складывается проект в целом;
• от практических задач - к теории;
• от простых задач - к более сложным, одновременно изучая необходимый теоретический материал.
Выбор пути зависит от уровня знаний обучающегося и целей, которых он хочет достичь.
Выполнение проекта основано на теоретических знаниях по данной дисциплине. В то же время эти
Щ11ШШЩ
= 40
Энергобезопасность и энергосбережение
знания можно получать и накапливать при решении практических задач. Все задания имеют интерактивный и обучающий режимы.
Важной частью интерактивного учебного курса являются его алгоритмы. На рис. 1 показан алгоритм проектирования автоматических приборных устройств (АПУ), составленный на языке ДРАКОН. Алгоритм показывает те практические действия, которые необходимо предпринять для решения поставленной задачи [1].
Алгоритм решения задачи, раздела проекта или проекта в целом указывается в обучающем режиме. Принцип действия обучающего алгоритма основан на разбиении решения на ряд последовательных шагов. При неверном шаге в интерактивном режиме работы даётся объяснение ошибки и подсказка - что необходимо изучить для правильного выбора.
обучению, при котором каждый обучающийся сам выбирает степень подробности изучения материала, которая зависит от уровня его подготовки.
На каждом занятии на экране отображается шаг проектирования, к которому относится материал текущей лекции. Следовательно, студенты видят, на какой стадии проектирования они находятся, что является одним из элементов проблемного метода изучения дисциплины.
Таким образом, в интерактивном курсе реализуется метод проектов - перспективная образовательная технология самостоятельной работы студентов по выбранной теме изучаемого курса. При этом знания и умения студенты приобретают в процессе планирования и выполнения проекта.
В мире двухмерного моделирования результатом проектирования являются чертежи, с которыми
^Проект )
Анализ системы Синтез системы
Построить ЛАЧХ замкнутой системы
Рассчитать «М»
Построить график переходного проце«а
По графикам определить tnn, ст
Параметры У соответствуют ТЗ /
нет
Определение желаемых характеристик системы
Проект АПУ
( Конец )
Рис. 1. Алгоритм проектирования автоматических приборных устройств
Особенно важно, что алгоритм показывает не только пути решения задачи, но и предлагает критерии выбора этого пути, что достигается наличием в алгоритме блоков «выбор».
Общий алгоритм АПУ содержит элементы «вставка», которые открываются в виде самостоятельного алгоритма. Один из таких элементов представлен на рис. 2. Раскрытие вставок осуществляется до элементарных шагов.
Преимущество данного алгоритма состоит в возможности реализации индивидуального подхода к
ведется постоянная работа на протяжении всего жизненного цикла изделия. При трехмерном моделировании ключевой элемент - трехмерная модель. По ней гораздо проще представить изделие до того, как оно будет изготовлено.
Для трехмерного твердотельного моделирования выбрана программная система Autodesk Inventor Series 10, которая предназначена для проектирования деталей в трехмерном пространстве, а также оформления технической документации. Изучение процесса создания модели начинается с построения
да
иядиииии
К£>
^ Выбор измерителя рассогласования (ИР) ^
Рассчитать погрешность ИР
Записать ПФ ИР
С
Погрешность ИР
7
(0,25-1)"
/
Потенциометрические
7
1 1
Суммирование в электрической цепи Суммирование на ОУ 3-проводная схема
Изобразить электрическую схему ИР
Изобразить электрическую схему ИР
Изобразить электрическую схему ИР
Изобразить электрическую схему ИР
Выбрать в справочнике тип сельсина
Изобразить электрическую схему ИР
I
Выбрать в справочнике тип сельсина
Выбрать п.о. редуктора
I
Рассчитать погрешность точного канала ИР
I -
Нарисовать характеристику кИ!
I
( Конец )
Изобразить электрическую схему ИР Изобразить электрическую схему ИР
1 1
Выбрать в справочнике тип СКВТ Выбрать в справочнике тип СКВТ
1 1
Рассчитать кИР Рассчитать кир
С1
о ■
п>
—I
о 13
п>
г>
п>
о
О»
п>
о га
Е
го
—I
го
X
о о
о
О»
а
С1 ы
о га
С1
Рис. 2. Вставка «Выбор измерителя рассогласования»
= 42
Энергобезопасность и энергосбережение
опорного тела и последующего добавления и вычитания базовых конструктивных тел. При создании контура эскиза нет необходимости точно выдерживать требуемые размеры, главное на этом этапе - создать положение элементов. Так как создаваемый объект полностью параметризован, можно для каждого элемента установить требуемый размер. Для элементов, входящих в контур, могут быть заданы ограничения на расположение и связи с другими элементами [2].
Такой порядок работы позволяет создавать твердотельные модели различной сложности. При этом используются следующие подходы:
- построение моделей путем задания поверхностей, ограничивающих детали, и их комбинации (каркасные модели);
- построение параметрических твердотельных моделей;
- гибридные модели, сочетающие в себе первое и второе направление.
Такое изучение моделей развивает пространственное воображение, прививает практические навыки. При использовании графической системы Autodesk Inventor Series 10 появляется возможность анализа форм моделируемых объектов, создания новых объектов при конструировании, определении параметров, задающих геометрические объекты.
Самостоятельная работа студентов реализуется следующими путями:
- непосредственно в процессе аудиторных занятий;
- в контакте с преподавателем вне рамок расписания;
- при выполнении студентом расчетно-графиче-ских задач в библиотеке и вне стен вуза.
Границы между этими видами достаточно размыты, они часто пересекаются.
Тем не менее, рассматривая вопросы самостоятельной работы студентов, обычно имеют в виду в
основном внеаудиторную работу. Следует отметить, что для активного овладения знаниями в процессе аудиторной работы необходимо, по крайней мере, понимание материала, а наиболее оптимально - его творческое восприятие. Рекомендуется в каждой работе определить основные цели, которые должны быть достигнуты по выполнению практической работы, и отследить их последовательность в комплексе дисциплины. В завершающих заданиях необходимо предусмотреть достижение результата различными путями, то есть необходимо оставить место творчеству, индивидуальному подходу к работе.
Сегодня преподаватель должен владеть современными информационными технологиями, применяемыми в учебном процессе, быть готовым к использованию компьютеров для преподавания своих дисциплин и видеть в специфике любой выпускающей специальности место для компьютерного приложения.
Завершающей стадией курса практических занятий и самостоятельной работы студентов является проведение конференции по тематике изучаемой дисциплины. В ходе ее работы студенты показывают применение полученных знаний в задачах проектирования и конструирования.
Таким образом, изучение дисциплин становится ярким и нетрадиционным процессом, позволяет применить комплекс полученных знаний для решения профессиональных задач, проявить большую степень самостоятельности и ответственности при получении результата.
Структура и реализация интерактивного учебного курса позволяют его использовать в процессе дистанционного обучения как в самостоятельной работе студента, так и в условиях общения с преподавателем через Интернет.
Литература
1. Созоров Н. Г., Кропачев А. В., Нестеренко Т. Г. Интерактивный учебный курс как современное средство подготовки специалистов по техническим специальностям // Новые информационные технологии в университетском образовании: Материалы XII Международной конференции. - Новосибирск, 2007.
2. Буров И. П. Технология твердотельного компьютерного моделирования в системе графической подготовки технических специалистов // Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании: Сборник статей XI Международной научно-методической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2004.
The application of information technologies in distance learning technical subjects in high school
T. G. Nesterenko, I. V. Plotnikova
The article shows the features of construction of an interactive training course on the subject «Synthesis of automated instrumentation devices»: the establishment of the cognitive maps of the course, the theoretical modules, the task tree and algorithms, design automation instrumentation devices.
Keywords: information technology, electronic textbook, module, algorithm, model.
иядиииии
