Лабораторный практикум как внешний объект изучения интеллектуальной компьютерной обучающей системы Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Граб И.Д. , Затылкин А.В., Горячев Н.В. , Алмаметов В.Б., Юрков Н.К. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ КАК ВНЕШНИЙ ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Существенным аспектом формирования элементов процедурных знаний, а именно умений и навыков является использование автоматизированных лабораторных практикумов. Решением данной задачи в рамках ИКОС возможно на основе введения в архитектуру внешнего объекта изучения в частности физического объекта изучения. В данной статье рассматривается реализация процесса обучения с использованием лабораторного практикума как внешнего объекта изучении.

На сегодняшний день только совокупность теоретического и практического знания позволяет специалисту решать ложные задачи, с которыми он сталкивается в своей профессиональной деятельности. Одним из решений задачи формирования знаний, умений и навыков является использование интеллектуальных компьютерных обучающих систем с внешним объектом изучения [1, 2]. В качестве внешнего объекта изучения могут выступать CAD системы, база знаний, интернет, и физический объект (рис. 1). В данной статье будет рассмотрен лабораторный практикум как физический объект изучения.

Рис. 1 Структура внешнего объекта изучения

Использование лабораторного практикума как внешнего объекта изучения ИКОС позволяет сформировать процедурные знания, умения и навыки [2]. Полученная информация о степени усвоения и закрепления обучаемым изучаемых материалов, а также о приобретенных умениях и навыках, используется ИКОС для более детальной проработки сложных для понимания вопросов, и выработки эффективных стратегий предоставления учебного материала.

Рассмотрим технические аспекты реализации лабораторного практикума в качестве внешнего объекта изучения ИКОС, позволяющего исследовать тепловые поля различных элементов конструкций радиоэлектронных средств (РЭС).

На рисунке 2 приведена структурная схема лабораторного практикума в качестве внешнего объекта изучения, который состоит из блока обработки данных и сменных блоков исследуемого объекта.

Надежность полупроводниковых приборов во многом определяется правильным соблюдением их температурного режима. Поверхность корпуса полупроводникового прибора не всегда может обеспечить необходимую теплоотдачу в окружающую среду, в связи с чем температура перехода при определенных условиях может превысить допустимую. Для уменьшения температуры перехода необходимо увеличение поверхности теплообмена путем использования радиаторов.

Рис. 2 Структурная схема лабораторного практикума как части внешнего объекта изучения

Ядром блока обработки данных является современный микроконтроллер (МК) с архитектурой RISC. МК имеет встроенный ^В драйвер, встроенную двунаправленную двухпроводную шину передачи данных, десяти разрядный, шестнадцати канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Основной блок обработки данных предназначен для преобразования данных полученных от сменных блоков исследуемого объекта и передачи их в ИКОС для дальнейшей обработки. Отображение всей информации необходимой для работы с АЛП осуществляется с помощью ТЕТ индикатора расположенного на передней панели устройства. Взаимодействие со студентом происходит с помощью удобного меню выводимого на индикатор, сенсорного экрана и клавиатуры.

Снятие данных о степени нагрева радиатора происходит с помощью системы датчиков. Сменный блок исследуемого объекта содержит собственное вычислительное ядро на базе МК, который позволяет управлять степенью разогрева исследуемого объекта, и активной системой охлаждения (в данном типе сменного блока исследуемого объекта применена система принудительного охлаждения радиатора на основе конвекции вентилятором). Одновременно МК сменного блока организует предварительную обработку полученных от датчиков данных и передачу результата в основной блок. Подобное построение сменных блоков исследуемого объекта позволило существенно повысить его технологичность и универсальность.

В ходе выполнения лабораторной работы на ТЕТ индикатор выводятся временные и температурные характеристики. Обучаемый с помощью команд меню может контролировать и управлять состоянием лабораторного стенда (управлять нагревательным элементом и принудительной системой охлаждения).

Связь лабораторного блока с ИКОС осуществляется через объектный интерфейс, основным элементом которого является блок управления, посредством которого осуществляется управление работой лабораторного блока и его связь с обучающей средой. блок управления управляемый обучающей средой через блок формирования входного воздействия подает на исследуемый модуль необходимое входное воздействие. Выходной сигнал с исследуемого модуля подается на выходной блок, в котором оцифровывается и подается в блок управления, в котором будет осуществляться предварительная обработка результата перед выдачей его обучающей среде. Также через систему датчиков на блок управления поступает информация о ходе выполнения работы обучаемым. В случае отсутствия блока формирования входного воздействия обучаемый, по заданию ИКОС, устанавливает входное воздействие. На основании полученного результата обучающая среда делает вывод о необходимости более глубокого и детального объяснения учебного материала или о необходимости подсказки.

Использование лабораторного практикума в качестве внешнего объекта изучения интеллектуальной компьютерной обучающей системы позволяет объединить процессы обучения и тренинга, которые дают обучаемым не только профессиональные знания, но и формируют у них профессиональные умения и навыки.

Литература

1. Затылкин А.В., Граб И.Д., Алмаметов В.Б., Юрков Н.К. Архитектура ИКОС с внешним объектом изучения: Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 1: / Под ред. Н.К. Юркова -Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2008, с. 211-213

2. Граб И.Д., Затылкин А.В., Горячев Н.В., Алмаметов В.Б., Юрков Н.К. Лабораторный комплекс в архитектуре ИКОС как основа формирования умений: Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 1: / Под ред. Н.К. Юркова - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2008, с. 213-215.

3. Горячев Н.В., Граб И.Д., Лысенко А.В., Андреев П.Г. Стенд исследования тепловых полей элементов конструкций РЭС: Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 2: / Под ред. Н.К. Юркова - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2008, 393 с.