CC BY
12Решетневские чтения
УДК 62-83 : 621.313.3 : 004.94
Е. М. Скрипачев Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
Рассмотрены возможности имитационного моделирования для анализа учебного процесса в университете.
Имитационное моделирование в настоящее время становится важным инструментом при исследовании и проектировании организационных объектов различного типа. Существует класс языков имитационного моделирования, в рамках которого можно создать имитационные модели учебного процесса. Из всего разнообразия существующих программных сред для имитационного моделирования была выбрана классическая программная система GPSS World, предназначенная для работы в современных операционных системах. Первоначально он использовался для имитационного моделирования организационных процессов в технических системах, например, при проектировании сборочных операций, процессов снабжения и т. п. Постепенно его применение расширилось до моделирования любых систем массового обслуживания. В настоящее время накопленный опыт, в том числе отраженный в литературе, может служить базой для использования методов имитационного моделирования при исследовании и проектировании любых организационных объектов. Не является исключением и организация учебного процесса.
Учебный процесс можно представить себе как совокупность учебных дисциплин, развёртывающихся во времени и пространстве. Развертывание во времени происходит в течение некоторого временного промежутка - учебного семестра, учебного года, цикла обучения (пятилетнего для специалистов, четырехлетнего для бакалавров, двухлетнего для магистров). Развертывание в пространстве означает использование аудиторий.
Целью учебного процесса является приобретение знаний, умений и навыков в соответствии с действующими государственными стандартами образования (ГОС), конкретизированными в учебных планах соответствующих специальностей и направлений подготовки.
Учебный процесс включает в себя совокупность учебных дисциплин, каждая из которых содержит лекционные курсы, практические и лабораторные занятия, самостоятельную работу студентов (например, курсовые работы и проекты, задания для самостоятельной работы), а также формы промежуточного контроля - экзамены и зачеты.
Учебный процесс имеет три обобщенных вида ресурсов: преподавателей, учебно-методическое обеспечение, материальное обеспечение.
Преподаватели обладают той или иной квалификацией (т. е. способностью представить изучаемый материал в доступной для студентов форме), работоспособностью (например, возможностью с одинаковой результативностью проводить нужное количество занятий), разносторонностью (возможностью преподавать различные учебные дисциплины), надежностью (способностью выполнять порученную работу в различных условиях внешних воздействий, например, с минимальной подверженностью заболеваниям и т. п.).
Учебно-методическое обеспечение (пособия, компьютерные программы и т. п.) обладают следующими показателями: изложением необходимого для изучения материала; доступностью изложения; необходимым для изучения временем.
Материальное обеспечение включает помещения (определённой вместимости), лабораторные стенды, компьютеры.
Учебный материал по каждой дисциплине характеризуется объемом материала и сложностью его усвоения. Весь объем можно разделить на фрагменты (дидактические единицы) и каждому из них сопоставить время, требующееся для освоения. Это относится как к теоретической части (лекционной), так и к практической (практические и лабораторные занятия, курсовое проектирование). В одинаковой мере это касается аудиторных занятий и самостоятельной работы.
В течение учебного процесса учебные дисциплины начинают между собой взаимодействовать через общие элементы, которыми могут быть аудитории, преподаватели, лабораторная база, учебно-методическое обеспечение (например, книги из библиотеки). Непересекающимся параметром является время, так как в одно и то же время невозможно изучать разные учебные дисциплины.
Поскольку целью учебного процесса является увеличение объёма хорошо усвоенных знаний, появляется задача оптимизации - максимизации объема знаний при ограниченных ресурсах (временных и материальных).
Информатика и информационно-управляющие системы
Каждую учебную дисциплину также можно представить процессом. Процесс учебной дисциплины разделяется на подпроцессы по виду учебных занятий: лекции, практические занятия, лабораторные занятия, самостоятельная работа студентов, экзамен, зачёт. Самостоятельная работа студентов может подразделяться на освоение теоретического курса, подготовку к лабораторным занятиям, выполнение курсового проекта (курсовой работы), специальных заданий.
Увязка всех учебных дисциплин в единый учебный процесс всегда представляла собой сложную многостадийную работу, выполняемую заведующим кафедрой. При этом существуют следующие проблемы.
Материал отдельных учебных дисциплин должен быть увязан между собой во времени, так как часто одна из учебных дисциплин является в некотором смысле продолжением предыдущей и фундаментом для последующей. Когда эти дисциплины разнесены по курсам и семестрам, такая
увязка обеспечивается автоматически. Но иногда приходится проводить учебные дисциплины параллельно в одном семестре. Тогда можно говорить о ведущей и ведомой дисциплинах. В рамках ведущей дисциплины дается материал, который затем используется в ведомой дисциплине. В этом случае необходимо согласовать последовательность подачи материала. В некоторых случаях могут происходить сбои (например, из-за срывов занятий ввиду праздничных дней, болезни преподавателя или других причин). Тогда необходимо предусматривать перераспределение материала по зависимой дисциплине или давать в ее рамках тот материал, который должен был быть дан в ведущей дисциплине.
На кафедре САПР ПИ СФУ разрабатывается пакет имитационных моделей для анализа учебного процесса в рамках учебных дисциплин, составными частями которых являются лекции, практические занятия, лабораторные занятия, зачет и экзамен.
E. M. Skripachev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
USE OF IMITATING MODELING FOR THE ANALYSIS OF EDUCATIONAL PROCESS
Possibilities of imitating modeling for the analysis of educational process at university are considered.
© CKpnnaneB E. M., 2009
УДК 004.932
С. С. Смоленцева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА С УЧЕТОМ ПРЕГРАД НА МЕСТНОСТИ
Рассмотрены основные способы имитации снежного покрова. Приведен алгоритм распределения снежного покрова на горном ландшафте и местности с преградами. Результаты алгоритма демонстрируют реалистичные трехмерные изображения накопления снега с имитацией сугробов, борозд, и тонкого слоя снега на ветреных и затененные областях.
Имитация природных эффектов является неотъемлемой частью компьютерных игр, географических информационных систем, ландшафтного дизайна. Существующие методы, используемые для моделирования снежных сугробов, показывают хорошие результаты, однако, особенности ландшафтного рельефа, как правило, не учитывается при распределении снежного покрова на местности. Алгоритм представляет методику для
моделирования снежных сугробов, сформированных около зданий и других препятствий.
Предполагается, что на поверхности имеется некоторый слой снега, и алгоритм позволяет производить его распределение с учетом движения потока воздуха и освещенности некоторых участков. Первым шагом будут вычисления преград на местности для того, чтобы составить представление о маленьких впадинах и долинах на ландшаф-
