Научная статья на тему 'Flash-тренажеры как элемент успешной постановки лабораторного практикума'

Flash-тренажеры как элемент успешной постановки лабораторного практикума Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
516
158
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Открытое образование
ВАК
Область наук
Ключевые слова
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА / FLASH-ТРЕНАЖЕР / ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ / ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ / ЭЛЕКТРОТЕХНИКА / E-LEARNING / INDIVIDUAL WORK / FLASH-SIMULATOR / VIRTUAL LABORATORY / LABORATORY PRACTICAL WORK / ELECTRICAL ENGINEER

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Баранов П. Ф., Горисев С. А., Ряшенцев И. В., Царева Е. В., Цимбалист Э. И.

В статье рассматривается применение технологии Flash при разработке виртуальных тренажеров для сборки схемы лабораторного эксперимента. Перспективы развития Flash-тренажеров и концепция приложения «Конструктор Flash-тренажеров»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Баранов П. Ф., Горисев С. А., Ряшенцев И. В., Царева Е. В., Цимбалист Э. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FLASH-SIMULATOR AS AN ELEMENT OF SUCCESSFUL ORGANIZATION OF LABORATORY PRACTICAL WORK

The paper depicts use of Flash technology in the development of virtual simulators for circuit assembly of a laboratory experiment. Prospects for development of Flash-simulators and concept of application «Flash-Designer simulator. »

Текст научной работы на тему «Flash-тренажеры как элемент успешной постановки лабораторного практикума»

удк 3781470044 П.Ф. Баранов, С.А. Горисев,

И.В. Ряшенцев, Е.В. Царева, Э. И. Цимбалист

Flash-тренажеры как элемент успешной постановки лабораторного практикума

В статье рассматривается применение технологии Flash при разработке виртуальных тренажеров для сборки схемы лабораторного эксперимента. Перспективы развития Flash-тренажеров и концепция приложения «Конструктор Flash-тренажеров».

Ключевые слова: самостоятельная работа, Flash-тренажер, виртуальная лаборатория, лабораторный практикум, e-learning, электротехника.

FLASH-SIMULATOR AS AN ELEMENT OF SUCCESSFUL ORGANIZATION OF LABORATORY PRACTICAL WORK

The paper depicts use of Flash technology in the development of virtual simulators for circuit assembly of a laboratory experiment. Prospects for development of Flash-simulators and concept of application «Flash-Designer simulator. » Keywords: Individual work, Flash-simulator, virtual laboratory, laboratory practical work, e-learning, electrical engineer.

Введение

Одним из важных аспектов образовательного процесса в современном техническом университете является постановка самостоятельной работы студентов. Необходимость организации самостоятельной работы студентов обусловлена изменением социального заказа общества в условиях рыночной экономики, которая выдвинула ряд дополнительных требований к выпускникам разных уровней.

Для реализации множества требований, предъявляемых современным социумом, необходимо осуществлять подготовку студентов повышенного творческого потенциала на основе диверсификации и индивидуализации учебного процесса, его интеграции с научными исследованиями, что позволит войти в международное образователь-

ное пространство и реализовать конвертируемость образований и дипломов [1].

Среди профессионально востребованных умений и навыков выпускников направлений, связанных с электротехническим профилем, отметим следующие: выпускник должен уметь выполнять и читать чертежи, разрабатывать принципиальные схемы на основе типовых электрических и электронных устройств, собирать и настраивать их, демонстрируя навыки работы с устройствами и средствами наблюдения.

К сожалению, проходя существующую стандартную образовательную траекторию, студент не получает устойчивых умений и навыков по чтению и сборке принципиальных схем и грамотной расстановке в них средств наблюдений и измерений.

Выправить существующее положение с учетом аудиторных временных ограничений можно за счет активизации самостоятельной деятельности студентов.

Основной целью самостоятельной деятельности студента является формирование и развитие компетенций в области предполагаемой профессиональной деятельности. Научить студента получать знания не только в готовом виде, но и уметь их добывать самостоятельно, воспитывать у студента потребность в постоянном обновлении, расширении и применении этих знаний - основной стержень самостоятельной работы. Таким образом, в ходе самостоятельной работы должна осуществляться главная функция обучения - закрепление знаний, получение новых и превращение их в устойчивые умения.

П.Ф. Баранов,

аспирант, заведующий лабораторией Тел.: 8 (3822) 42-04-49 E-mail: bpf@tpu.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет www.tpu.ru

С.А. Горисев,

к.т.н., доцент, начальник отдела информатизации образования Тел 8 (3822) 42-13-70 E-mail: gorisevsa@tpu.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет www.tpu.ru

И.В. Ряшенцев,

заведующий лабораторией Тел.: 8 (3822) 42-13-70 E-mail: rishiv@tpu.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет www.tpu.ru

О большой значимости такой деятельности по развитию творческого потенциала студентов свидетельствует тот факт, что объем отводимого на нее времени сейчас составляет более половины суммарных затрат времени на обучение и будет постоянно увеличиваться в связи с тенденцией уменьшения доли аудиторных часов.

Следует отметить, что по природе своей творчество есть динамичный феномен, обладающий социально-коммуникативной природой, возникающий как результат сложнейшего процесса объединения и взаимодействия индивидуального и социального, личностной уникальности и социальной нормативности. Развитие творческого потенциала студентов только за счет постановки самостоятельной работы в ущерб другим видам образовательного процесса может привести к неэффективному результату.

Органично развивать самостоятельную деятельность студентов позволяют технологии дистанционного обучения - e-leaming/ mobile-leaming/smart-leaming [1, 2]. Данные технологии инвариантны и одинаково важны для использования во всех формах обучения и видах занятий. Подтверждением этого является постоянный рост рынка дистанционного обучения, как в корпоративном секторе, так и в академическом.

При постановке самостоятельной работы на основе технологии e-learning требуется сформировать фонд оценочных средств на основе различного рода испытаний для установления уровня освоения дисциплины или ее отдельных модулей. Проверить соответствие или несоответствие уровня подготовки студента ожидаемому результату, который, в свою очередь, обусловлен целями и задачами учебной дисциплины.

В статье [3] описана сетевая виртуальная лаборатория для дистанционного изучения дисциплины электротехника. В ходе выполнения лабораторных практикумов в данной лаборатории нарабатыва-

ются следующие базовые компетенции:

— знание терминов и определений основных понятий по лабораторному практикуму;

— знание способов регулирования и измерения токов и напряжений в исследуемых цепях;

— знание методов расчета токов и напряжений в цепях для определения ожидаемого результата будущих лабораторных исследований;

— умение регистрировать показания СИ и сформировать массивы данных исследования;

— умение осуществить обработку результатов эксперимента с целью подтверждения ожидаемого результата исследований;

— умение представить проделанную работу в виде отчета и сформировать выводы по эксперименту.

Недостаток данной виртуальной лаборатории и аналогичных [4-6] - отсутствие возможности сборки схемы эксперимента, вследствие чего студент не получает устойчивых умений и навыков по чтению и сборке принципиальных схем и грамотной расстановке средств наблюдений и измерений.

Применив технологию Flash, мы дали возможность студентам минимизировать указанную проблему за счет проведения ими индивидуальной самостоятельной деятельности.

1. Немного о технологии Flash

Flash-технологии, или, как их еще называют, технологии интерактивной веб-анимации, были разработаны компанией Macromedia и объединили в себе множество мощных технологических решений в области мультимедийного представления информации. Ориентация на векторную графику в качестве основного инструмента разработки flash-программ позволила реализовать все базовые элементы мультимедиа: движение, звук и интерактивность объектов. При этом размер получающихся программ минимален и результат их работы не зави-

Е.В. Царева,

программист Тел.: 8 (3822) 42-13-70 E-mail: tsareva@tpu.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет www.tpu.ru

Э.И. Цимбалист,

к.т.н., доцент Тел.: 8 (3822) 42-04-49 Национальный исследовательский Томский политехнический университет www.tpu.ru

сит от разрешения экрана у пользователя - а это одни из основных требований, предъявляемых к интернет-проектам.

Неоспоримым достоинством Flash является возможность получения красочно анимированных, динамических, обеспечивающих приближение к заданной функциональности smart-learning интерактивных страниц очень небольшого размера, что является идеальным для использования в интернете [7].

Данная технология была выбрана по трем основным причинам:

- Flash-продукты отображаются в любом браузере;

- Flash-продукты являются «легкими» с точки зрения размера конечного файла;

- Flash-продукты имеют в своем составе функции интерактивного вмешательства пользователя, что делает их бо-

лее соответствующими развитию e-learning в направлении к smart-learning и привлекательными для конечных клиентов, в том числе с точки зрения эрго-нимики и пед. дизайна.

2. Flash-тренажер для сборки лабораторного макета

Выполнение любого лабораторного практикума начинается с изучения лекционного материала и ответов на вопросы самоконтроля, когда у студента сформируется ясное понимание: технологии процесса эксперимента (что и как делать?); ожидаемых результатов по каждому пункту лабораторной практикума (что должно получиться?), осуществляется сборка схемы эксперимента.

На рис. 1 представлен реальный макет, на котором дистанционно студент выполняет лабораторную работу; на рис. 2 показана

Рис. 1. Лабораторный стенд NI ELVIS (собрана схема лабораторного эксперимента)

Рис. 2. Схема эксперимента

схема эксперимента, которую должен собрать студент; разработанный авторами виртуальный тренажер ^^Ьфайл в формате .swf) для сборки схемы эксперимента представлен на рис. 3.

Тренажер функционально состоит из верхней панели, имитирующей фрагмент лабораторного макета (см. рис. 1), и нижней панели, которая включает набор компонентов, необходимых для сборки электрической схемы.

Студент в процессе сборки должен правильно соединить гибкими проводниками клеммы стенда, то есть выполнить точно такую же операцию, как и при работе с реальным макетом.

Для проверки правильности сборки в программе предусмотрена кнопка «Проверить», которая сбрасывает неправильно установленные проводники. На данную кнопку наложено ограничение - она активизируется только после добавления определенного процента проводников на сборочную часть тренажера. В тренажере предусмотрены всплывающие подсказки, в которых содержатся предупреждения о грубых нарушениях

при операции сборки схемы. Также в тренажере предусмотрен переход в начальное состояние (кнопка «Сброс»). Измерительные приборы

можно увеличить при наведении на них курсором мыши и рассмотреть их тип, диапазон шкалы, класс точности и т.д.

Конечный результат сборки виртуального макета приведен на рис. 4.

3. Перспективы развития

Для создания учебного тренажера по сборке схемы эксперимента с использованием технологий Flash необходимо пройти следующие этапы разработки:

1) определить предметную область и выделить в ней перечень требуемых компетенций;

2) разработать дизайн, создать элементы;

3) выстроить логическую цепочку действий и реакцию на нее;

4) описать расположение объектов и их свойства на языке программирования;

5) описать интерактивные действия над объектами на языке программирования;

6) создать конечный файл тренажера в формате .swf.

Данный процесс очень трудоемкий и требует специальных

Рис. 4. Конечное состояние виртуального тренажера

Публикация swf-ропика

Рис. 5. Блок-схема программы «Конструктор Flash-тренажеров»

профессиональных познаний в области программирования на языке ActionScript 3.0. Создание такого учебного тренажера под силу только профессиональному программисту. Учитывая острую потребность в подобных интерактивных продуктах, работающих в сети интернет, в дальнейшем целесообразно разработать информационно-программный комплекс (ИПК) «Конструктор Flash-тренажеров».

В целом, «Конструктор Flash-тренажеров» - это программа, реализованная на технологиях Flash ActionScript 3.0, которая позволит разработчику-преподавателю, не обладающему глубокими познаниями в области программирования, построить учебный интерактивный тренажер, как из предложенных элементов, так и из собственных.

За тестовую модель программы может быть выбрана задача правильной расстановки элементов на свои места. «Конструктор Flash-тренажеров» должен обладать следующими функциональными возможностями:

- загрузка и сохранение проектов;

- загрузка изображений;

- установка параметров рабочего макета;

- расположение элементов на рабочем макете;

- назначение функциональных возможностей выбранным элементам;

- определение логики работы с учебным тренажером (построение логического дерева, создание сообщений и т.д.);

- генерация исполняемых файлов (формат jsfl).

Следует заметить, что Flash-продукты ввиду их сетевого использования, в целях безопасности, существенно ограничивают работу с файловой системой, поэтому генерация конечного файла в формате .swf непосредственно из конструктора очень затруднительна. Основываясь на вышесказанном, для генерации может использоваться промежуточный исполняемый файл в формате .jsfl, который выполняется в программном продукте Adobe Flash Professional CS4, где и создается конечный файл интерактивного ролика-тренажера.

Блок-схема программы «Конструктор Flash-тренажеров» приведена на рис. 5.

Для работы с программой «Конструктор Flash-тренажеров» на машине разработчика должно быть установлено следующее программное обеспечение:

- AIR 1.5 или выше (для работы конструктора);

- Adobe Flash Professional CS4 и выше (для генерации конечного Flash-тренажера и создания библиотек объектов);

- Flash Player 10 и выше.

Заключение

Системной целью при преподавании любой дисциплины электротехнического профиля является формирование такого состояния обучаемого, при котором он в дальнейшем обучении и в будущей профессиональной деятельности не имел бы серьезных проблем за счет своего постоянного самосовершенствования.

К сожалению, проходя существующую стандартную образовательную траекторию, выпускник не формирует устойчивых умений по выполнению и чтению чертежей, разработке принципиальных схемы на основе типовых электрических и электронных устройств, сборке и настройке их, использованию средств измерений.

Для выправления существующего положения с учетом аудиторных временных ограничений было предложено использовать, при постановке самостоятельной деятельности студентов, виртуальные Flash-тренажеры для наработки устойчивых навыков по чтению и сборке принципиальных схем и расстановке средств измерений.

Следуют отметить, что Flash-тренажеры могут применяться не только в дисциплинах электротехнического профиля, но также в таких предметных областях, как химия, механика, молекулярная физике и т.д.

Универсализация ИПК «Конструктор Flash-тренажеров», с точки зрения его инвариантности к предметной области, может позволить использовать его в различных направлениях (не только электротехника) генерации тренажеров, сходных по своей «логистике/схемотехнике» построения и требуемой интерактивности.

Список литературы

1. Никулина И.Е., Лисицин В.М., Цимбалист Э.И., Винокуров Б.Б. Организация самостоятельной работы студентов в техническом университете // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-14-2008): Доклады (материалы) 14-й Международной научно-практической конференции. - Омск, 6-8 октября 2008. -Томск: САН ВШ; В-Спектр, 2008. - С. 114-121.

2. Баранов П.Ф., Бориков В.Н., Цимбалист Э.И. E-Learning при организации самостоятельной работы студентов в лабораторном цикле по электротехнике // Уровневая подготовка специалистов: государственные и международные стандарты инженерного образования: Сборник трудов научно-методической конференции. - Томск, 10-12 марта 2011. - Томск: Изд-во ТПУ, 2011. - C. 123-125.

3. Баранов П.Ф., Бориков В.Н., Горисев С.А., Ряшенцев И.В., Цимбалист Э.И. Сетевая виртуальная лаборатория удаленного доступа по электротехнике // Открытое образование. - 2011. - №4(87). - C. 19-24.

4. Бессонов А.С., Колбас Ю.Ю. Применение технологии виртуальных приборов при создании лабораторных практикумов для изучения сложных технических объектов // Открытое образование. - 2010. - №6. - C. 26-34.

5. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом (АЛП УД) [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://lud.bmstu.ru свободный. - Загл. с экрана.

6. МИРЭА [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.niedcenter.mirea.ru/obshee.html свободный. -Загл. с экрана.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Власов А.И., к.т.н., доцент кафедры ИУ4 «Проектирование и технология производства электронновычислительных и телекоммуникационных систем» МГТУ им. Н.Э. Баумана [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://citforum.ru/internet/flash_intro/index.shtml свободный. - Загл. с экрана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.