CC BY
93
7. Шабалина О. А., Воробкалов П. Н., Катаев А. В., Тарасенко А. В. 3I-Approach for IT Educational Games Development // Proceedings of the 3rd European Conference on Games-Based Learning, Graz, Austria, 24-30 October 2009. - Graz: FH JOANNEUM University of Applied Science, 2009. P. 339-344.
8. Соловьев А. С., Алимов А. А. Разработка игровых тренажеров для обучения программированию // Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании (ИНФОКОМ-3): Третья международная научно-техническая конференция, Кисловодск, 1-5 мая 2008. - СевКавГТУ, филиал Ставропольского государственного технического университета, 2008. С. 255-267.
9. Eresko D., Shabalina O. Game for learning logical design // Proceedings of IADIS International Conference on Mobile Learning, Porto, Portugal, 19-21 March 2010. ISBN (Book): 978-972-8924-99-XX.
УДК 004.94+621.518.3 ББК 32.973-018
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИ СОЗДАНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
А. С. Бессонов, доцент кафедры информационных систем Тел.: (495) 434-94-45, e-mail: [email protected] Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет) http://www.mirea.ru Ю. Ю. Колбас, директор Тел.: (495) 333-21-69, e-mail: [email protected] Закрытое акционерное общество «Объединение «Исток ЭОС» http://www.istok-eos.ru
The features of application of virtual instruments technology are considered at creation of laboratory practical works for studying complex technical objects on an example of the helium — neon ring laser. Advantages of this technology are emphasized both at use of a practical work, and at its creation. The basic development stages carried out by the authors of the article are described.
Рассмотрены особенности применения технологии виртуальных приборов при создании лабораторных практикумов для изучения сложных технических объектов на примере гелий-неонового кольцевого лазера. Отмечены преимущества этой технологии как при создании практикума, так и при его использовании. Описаны основные этапы разработки, проведенной авторами статьи.
Ключевые слова: электронные образовательные ресурсы, лабораторный практикум, технология виртуальных приборов, сложный технический объект, имитационное моделирование, виртуальная измерительная система, этапы разработки, кольцевой лазер.
Keywords: electronic educational resources, laboratory practical works, technology of virtual instruments, complex technical object, imitation modeling, automated measuring system, development stages, characteristics of the ring laser.
Введение
Использование в высших учебных заведениях электронных образовательных ресурсов (ЭОР) стало уже обычным явлением. Для создания ЭОР используются новейшие информационные технологии. В частности, при разработке лабораторных практикумов по естественнонаучным и техническим дисциплинам широко используется технология виртуальных приборов (ВП). Преимущества этой технологии существенны и проявляются как при использовании ЭОР, так и при их разработке.
В предлагаемой статье описывается подход к созданию лабораторных практикумов для
изучения сложных технических объектов в составе специальных дисциплин на старших курсах обучения. Его особенностью является использование технологии ВП как для создания учебных программных моделей, так и для создания лабораторной измерительной системы, предназначенной для исследования гелий-неонового кольцевого лазера.
1. Виртуальные приборы в лабораторных практикумах
Понятие «виртуальный прибор» в настоящее время не является стандартным. В публикациях всякий раз отмечаются преимущества использования ВП при создании ЭОР, но существуют различия в толковании и использовании этого термина.
В одном случае под ВП подразумевают компьютерную программу [1, 2], которая имеет графический интерфейс пользователя и либо моделирует работу средства измерений, либо обрабатывает предварительно собранную измерительную информацию. Такие программы создаются в специализированных средах графического программирования, среди которых наиболее известной является среда LabVIEW (компания National Instruments, США). В ней всякая программа имеет расширение VI (Virtual Instruments - виртуальные приборы) [2], что подтверждает возможность данного варианта использования термина ВП, который условно назовем виртуальным прибором первого вида.
Во втором случае под ВП понимается реальное средство измерений, которое можно назвать также компьютерной измерительной системой (КИС) или виртуальной измерительной системой (ВИС) [3]. В состав ВП второго вида входит персональный компьютер (ПК), средства измерений, предназначенные для совместной работы с компьютером, и программное обеспечение, которое формирует интерфейс пользователя, осуществляет управление средствами измерений, сбор и обработку измерительной информации. Повсеместное применение ВИС для решения разнообразных измерительных задач характерно для текущего этапа развития измерительной техники [3].
В лабораторных практикумах широко используются оба вида ВП.
ЭОР на основе ВП первого вида представляет собой хороший учебный тренажер, который способен имитировать работу практически любой реальной измерительной системы и объекта исследования [1, 4-6]. Студенты, имея только ПК, могут изучить теоретическую часть, выполнить лабораторные работы и сформировать отчеты.
Видимые части моделей и их функционирование при запуске программы здесь в большой степени соответствуют реальным прототипам [4], а погрешности измерений и внешние факторы могут при необходимости моделироваться [1]. Однако и получение идеальных результатов может оказаться весьма полезным при изучении сути происходящих процессов, в то время как присутствующие методическая и инструментальная погрешности, искажающие результаты, могут мешать пониманию материала. Конечно, существенным недостатком в данном случае является отсутствие возможности наблюдения реальных процессов измерения и управления, но такой вариант экономичен, легко реализуется и используется при самоподготовке.
ЭОР второго вида - это полноценная автоматизированная измерительная система. При очном обучении студенты имеют возможность видеть объект исследования, средства измерений и управлять ходом происходящих процессов [4, 7]. Данный вариант обеспечивает высокое качество обучения, но требует существенных затрат на разработку, изготовление ВИС и поддержку учебного процесса. Учебное время в лаборатории становится дорогим.
2. Лабораторный практикум для изучения сложных технических объектов
Использование ВП первого вида в качестве учебных тренажеров характерно для случая, когда объект исследования и, следовательно, лабораторное оборудование отличаются высокой сложностью. Известна методика [8], в которой проведение лабораторных работ осуществляется в два этапа. Вначале в соответствии с заданием производятся исследования на программных моделях, а затем происходит дальнейшее выполнение задания в реальных условиях. При этом студенты могут выполнять работу первого этапа дома, отчитываться перед преподавателем о ее выполнении и получать допуск для работы в лаборатории. Тогда уровень и значимость самостоятельной работы студентов повышается, а загрузка лаборатории рутинной работой уменьшается.
Развивая данную идею, авторы настоящей статьи решили создать лабораторный практикум для изучения сложного технического объекта, в котором использовались бы ВП в виде программных моделей, изучаемых при самостоятельной подготовке, и ВИС, служащая для проведения занятий в лабораторных условиях. В качестве объекта исследования был выбран гелий-неоновый кольцевой лазер, являющийся датчиком угловой скорости. На основе этих дат-
чиков строятся лазерные гироскопы [9], применяемые в современных инерциальных навигационных системах.
Было установлено, что в первой части практикума на основе программных моделей должны быть изучены режимы работы и характеристики кольцевого лазера. Поскольку задания отличаются высокой сложностью и объемностью, модели должны сопровождаться учебным пособием, в котором подробно освещаются необходимые теоретические вопросы, приведены описания используемых технических и программных средств, лабораторные задания и разъяснена последовательность выполнения работы. Следует отметить, что в этом случае первую часть можно будет считать независимым ЭОР и распространять при необходимости подобно практикуму [10] в виде учебного пособия и компакт-диска с комплектом программных моделей.
Студенты, прошедшие необходимую подготовку, проделав первую часть практикума, должны получать допуск ко второй части, выполняемой с помощью ВИС. Им следует проделать аналогичные работы, но на лабораторном оборудовании. При этом состав лабораторного задания, ход его выполнения, последовательность действий, интерфейсы пользователя, формируемые программным обеспечением (ПО) системы на экране, должны в значительной мере соответствовать «модельному» варианту, проделанному дома.
В заключительной части студенты сравнивают результаты выполнения первой и второй частей лабораторных работ между собой. Такое сравнение результатов моделирования, отражающего идеальные процессы, и реального эксперимента, в котором проявляются методические и инструментальные погрешности и на который оказывают влияние внешние факторы, представляет большой интерес.
3. Этапы разработки лабораторного практикума
Преимущества технологии ВП проявляются не только при использовании ЭОР, но и при его создании. Изучив поставленные задачи, мы предприняли попытку использовать такую последовательность этапов выполнения проекта, которая способствовала бы повышению эффективности проводимых работ, увеличивала бы взаимосвязь этапов и понижала бы их трудоемкость.
В результате были установлены следующие этапы:
1. Разработка и согласование технического задания.
2. Разработка программных моделей лабораторных работ.
3. Написание учебного пособия.
4. Доведение разработки моделей до уровня ЭОР в виде комплекта программных моделей и учебного пособия.
5. Представление промежуточных результатов заказчику и окончательное согласование требований к ВИС.
6. Разработка аппаратной части ВИС.
7. Разработка протокола взаимодействия ПК и средств управления и измерения.
8. Разработка программного обеспечения ВИС.
Анализ последовательности этапов позволяет понять, за счет чего происходит повышение эффективности выполнения проекта.
Во-первых, перед разработкой ВИС фактически происходит ее всестороннее исследование путем моделирования, что исключает многие ошибки проектирования, сокращает сроки разработки и отладки. Во-вторых, большая часть программных модулей, созданных на этапе 2, может использоваться на этапе 8 и разработка ПО обеих частей практикума представляет собой единый, взаимосвязанный процесс. В-третьих, программные модели являются прекрасным презентационным материалом, который удобно демонстрировать заказчику (см. п. 5) перед наиболее дорогостоящими этапами разработки ВИС. Это способствует, в частности, благоприятному решению важнейших вопросов продолжения работ и их финансирования.
Следует также отметить, перечисленные этапы выполнения проекта не отражают специфику объекта исследования и характерны для процесса разработки любого практикума, который строится на основе методики с использованием ВП разных видов. Поэтому данным этапам можно следовать и при выполнении других подобных проектов.
4. Список лабораторных работ
Разработка и согласование технического задания с заказчиком должны осуществляться группой специалистов в различных областях: теории и практики использования объекта исследования, аппаратной части ВИС, ПО ВИС, методического обеспечения лабораторного практи-
кума. В результате сначала составляется список лабораторных работ и соответствующий список режимов функционирования системы. Лабораторные работы должны обеспечивать всестороннее изучение сложного объекта исследования, отражать его специфику, с тем чтобы студентами, изучающими специальную дисциплину, были получены необходимые теоретические знания и практические навыки.
Затем устанавливаются требования к аппаратной и программной частям измерительной системы. При этом следует учитывать, что ВИС часто имеет прототип, который используется на производстве объектов исследования и удовлетворяет поставленным требованиям. Тогда возможно использование готовых решений, что снижает трудоемкость и способствует обеспечению связи с производством.
В рассматриваемом случае было установлено, что для всестороннего исследования кольцевого лазера необходимо проводить лазерные и гироскопические измерения, а названиям измерений удобно поставить в соответствие названия лабораторных работ. Поэтому список лабораторных работ принял следующий вид.
А. Лазерные измерения.
1. Измерение вольтамперной характеристики газоразрядного промежутка.
2. Определение порогового тока генерации.
3. Измерение кривой контура усиления.
4. Исследование эффекта Зеемана.
Б. Гироскопические измерения.
5. Измерение выходной характеристики лазерного гироскопа.
6. Измерение угла поворота объекта с использованием лазерного гироскопа. Расчет масштабного коэффициента.
7. Определение направления на север, широты места и угловой скорости вращения Земли.
Пояснения, касающиеся физической сущности изучаемых явлений и измерений, проводимых во время выполнения лабораторных работ, в статье не приводятся, поскольку ее цель и задачи этого не требуют, а наличие указанных сведений значительно увеличило бы объем материала.
5. Разработка программных моделей лабораторных работ
Как уже было отмечено выше, разработка ПО для обеих частей практикума представляет собой единый процесс. Поэтому при создании программных моделей следует учитывать особенности будущей ВИС и стремиться к тому, чтобы существенная часть программных модулей могла бы быть использована позднее в составе ПО ВИС. Такой подход вполне реален и может быть осуществлен на практике [1].
Лабораторные работы первой части практикума должны обеспечить возможность изучения необходимых теоретических основ и получения практических навыков проведения измерительного эксперимента. Большую роль здесь играет графический интерфейс пользователя, который формируется при выполнении лабораторных работ и представляет собой сменные экраны. Кроме того, алгоритмы функционирования программных моделей должны быть такими, чтобы производилась точная имитация работы ВИС, которую предполагается создать на более поздних этапах.
Методика, положенная в основу создания практикума, требует, чтобы модули интерфейсов пользователя использовались практически без изменений в составе ПО ВИС с сохранением всей логики функционирования. Тогда программные модели могут имитировать работу реальной системы и стать своего рода учебным тренажером, с помощью которого можно научиться работать с лабораторным оборудованием. Поэтому программные модули интерфейса пользователя должны быть тщательно продуманы и детально проработаны.
Повторно использоваться в составе ПО ВИС должны также программные модули обработки данных. Разница состоит только в том, что на их входы в программах первой части практикума поступают данные от моделируемых источников измерительной информации, а во второй части - от реальных средств измерений.
На рис. 1 и 2 показан интерфейс пользователя, формируемый при выполнении лабораторных работ практикума для изучения кольцевого лазера. Все программные модели были созданы в среде ЬаЬУШЖ 7.1.
При лазерных измерениях (рис. 1) сначала выбирается режим исследования, система включается (кнопка «Включить/Выключить»), при необходимости устанавливаются параметры управления и измерения объекта исследования и запускается выполнение режима (кнопка «Пуск»), во время которого автоматически производится сбор измерительной информации.
При этом объект исследования моделируемым внешним воздействием не подвергается.
Urop, В 800.0
800.0 -p 790.0780.0770.0760.0750.0740.0730.0720.0710.0700.0690.0680.0670.0660.0650.0-
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.5
Irop, мА
Выключить
Записать файл
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 ie периметра
Кривая усиления
Изменение периметра A L, Л. 5_qq
[
Записать файл
¡Правая поляризация (+) Выключить
Изменение периметра Д|_, X 5.00
пуск Записать файл
в) г)
Рис. 1. Интерфейс пользователя, формируемый при выполнении лазерных измерений:
а) при измерении вольтамперной характеристики газоразрядного промежутка;
б) при определении порогового тока генерации;
в) при измерении кривой контура усиления;
г) при исследовании эффекта Зеемана
При гироскопических измерениях (рис. 2) объект исследования требуется ставить в нужной последовательности в различные положения, с тем чтобы измерять составляющие скорости вращения Земли, или вращать в том или иной направлении на поворотном столике. Одновременно должна собираться измерительная информация. Эти процедуры требуют от пользователя выполнения определенных действий. Поэтому на формируемых экранах (см. рис. 2 б, в) должны присутствовать текстовые поля с указаниями, какое действие нужно в данный момент выполнять. Конечно, данные указания при моделировании не выполняются, поскольку реальный объект исследования отсутствует.
Вся получаемая измерительная информация обрабатывается и отображается в текстовой и графической форме. После этого ее следует сохранить в файле (кнопка «Записать файл») для дальнейшей обработки. Обработка файлов проводится в так называемом рабочем журнале, формируемом в программе Excel.
Набор программных моделей представляют собой пакет прикладных программ, оформленных в виде исполняемых приложений операционной системы Windows. Их число равно семи, так как каждая программа соответствует одной из лабораторных работ, выполняемых путем имитационного моделирования.
6. Учебное пособие
По мнению авторов, наиболее удачным можно считать принцип построения учебного пособия с комплектом программных моделей [10], который обеспечивает повышение удобства освоения теоретического и практического материала и расширение возможностей самоподготовки.
В состав пособия вошли следующие сведения:
- назначение, основные характеристики и область применения объекта исследования;
- теоретическое описание принципа действия и режимов функционирования объекта исследования;
- описание режимов работы и схемы включения объекта исследования;
- характеристики лабораторного оборудования;
- описание измерительного эксперимента;
- лабораторное задание;
- ход выполнения лабораторной работы;
- требования к отчету;
- контрольные вопросы.
Измеренная угловая скорость °/чаС I -5.1Е+3
5000.04000 3000 ^ 2000 " 1000
3 О 2
§ -1000 ^ -2000 -3000 -1000 -5000
I 1-в
Амплитуда подставки
Включить
Медленный меандр
■
Пвр, °/чае -5.00Е+3
а)
Установите ось Л Г вертикально (В). Нажмите на кнопку "Пуск", подождите 1 м е кнопку.
Количество импульсов N+-N1-
ЛГ
Ориентация ЛГ Среднее значение А N+-14-
Б 223
Г1 152
гз -152
Г2 0
Записать файл
Составляющие скорости вращения Земли, град.Уч.
Пв Пг1 Пг2 ПгЗ Пзв п-5Г1 Пзг2
12.4 8.44 О -8.44 12.44 8.44 0
Скорость вращения Земли С}'', . град./ч.
Широта У, град. 1НИ
Азимут А, град.
Рассчитать
в)
Рис. 2. Интерфейс пользователя, формируемый при выполнении гироскопических измерений:
а) при измерении выходной характеристики лазерного гироскопа - вольтамперной характеристики газоразрядного промежутка;
б) при измерении угла поворота объекта и расчете масштабного коэффициента;
в) при определении направления на север, широты места и угловой скорости вращения Земли
В отличие от практикума по основам измерительных технологий [10], имеющего только программные модели, в тексте рассматриваемого учебного пособия должны быть указаны отличия при выполнении первой и второй частей практикума. Данные отличия в соответствии с используемой методикой не могут быть существенными, но без них полностью обойтись вряд ли удастся. Их лучше всего добавить в текст (возможно, в виде замечаний или дополнений) после завершения проекта, когда ВИС будет изготовлена и апробирована.
7. Разработка аппаратной части измерительной системы
При разработке аппаратной части ВИС авторы стремились в первую очередь к снижению затрат и трудоемкости. Для этого использовалось свойственное виртуальным системам модульное построение при высоком содержании модулей общего назначения, которые можно приобрести в готовом виде. Однако, поскольку исследованию подвергается сложный и, возможно, уникальный объект, без блоков специального назначения, требующих разработки и самостоятельного изготовления, обойтись невозможно. Задача упрощается, если имеется связь с производством, где имеется промышленный прототип, и можно повторно использовать отработанные технические решения построения аппаратных средств.
С другой стороны, разрабатываемая система должна обладать гибкостью, многофункциональностью, возможностями перепрограммирования и простотой отладки, с тем чтобы обеспечить ее долгосрочное использование и дальнейшее развитие. Как правило, перечисленными свойствами обладают системы, в которых велика роль программных средств, способных к изменению в течение жизненного цикла. Именно это и является характерной особенностью ВИС.
И, наконец, при разработке подобных систем необходимо предусматривать защиту от человеческого фактора. ВИС здесь имеет преимущество в программном управлении и отсутствии передних панелей у средств измерений. Это означает, что становится затруднительным поставить неправильный режим работы, сломать органы управления или как-то по-другому вывести лабораторное оборудование из строя.
Обобщенная структурная схема ВИС, приведенная на рис. 3, удовлетворяет перечисленным требованиям. В состав схемы входит персональный компьютер ПК, средство управления и измерения СУИ и вспомогательное устройство (или устройства) ВУ. Основу СУИ составляет одноплатный компьютер или контроллер ОПК, который управляет блоками общего назначения БОН и блоками специального назначения БСН. В свою очередь, в состав БОН могут входить в зависимости от вида объекта исследования (ОИ) цифровые порты ввода-вывода, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. БОН в зависимости от конкретного случая могут осуществлять управление функционированием ОИ и сбор измерительной информации. Назначение БСН - жизнеобеспечение ОИ, управление и сбор измерительной информации.
Вспомогательные средства ВС обеспечивают внешнее воздействие ВВ, с тем чтобы появилась возможность определения характеристик ОИ. Поскольку в нашем примере кольцевой лазер является датчиком угловой скорости, то в качестве ВС используется поворотный столик. Кроме этого, на датчик действуют вращение Земли, также измеряемое в одной из лабораторных работ, и внешнее магнитное поле.
На ПК установлено программное обеспечение ПО1, основу которого составляют пользовательские приложения операционной системы Windows. В ОПК загружено программное обеспечение ПО2. ПО1 и ПО2 можно изменять в процессе разработки и при модификации системы,
выпуская новые версии.
ПК и СУИ соединены между собой с помощью стандартного компьютерного интерфейса СКИ. СКИ должен обеспечивать подключение к любому компьютеру. Наиболее универсальным интерфейсом на сегодняшний день можно считать интерфейс USB. Если же ОПК (например, контроллер CPU188-5 фирмы Fastwel) его не имеет, а имеет порт интерфейса RS-232, то следует использовать преобразователь интерфейсов (например, фирмы FTDI [11]).
8. Разработка протокола взаимодействия персонального компьютера и средства управления и измерения
Средство управления и измерения в составе ВИС - это чисто компьютерное аппаратное средство, которое не имеет передней панели и не может функционировать автономно. При функционировании системы ПК управляет работой СУИ, посылая туда команды и принимая отклики с результатами выполнения команд.
Протокол взаимодействия между ПК и СУИ прежде всего должен быть таков, чтобы имелась возможность работы ВИС во всех установленных режимах и выполнения лабораторных заданий в полном объеме. Команды и отклики в программах лабораторных работ обычно скрываются от студентов, а для отладки системы следует использовать дополнительную служебную программу.
Команды удобно разделять на команды асинхронного и синхронного обмена данными.
Команды асинхронного обмена приводят к однократным действиям, к которым относятся включение/выключение напряжения питания ОИ, включение/выключение того или иного режима работы ОИ, установка параметров управляющих воздействий (токов, напряжений) ОИ и однократное измерение какого-либо значения.
Команда включения синхронного обмена приводит к тому, что СУИ начинает передавать данные в ПК непрерывно в соответствии со своим внутренним циклом опроса данных, то есть через одинаковые, установленные с высокой точностью интервалы времени. В ПК собираются
Рис. 3. Обобщенная структурная схема виртуальной измерительной системы
массивы измерительной информации, по которым можно судить после обработки об изменении состояния ОИ. Команда прекращения синхронного обмена этот процесс останавливает.
Конечно, без синхронного обмена данными можно обойтись, если ОПК обладает достаточной памятью. Тогда массивы измерительной информации в течение желаемого времени формируются в СУИ, потом считываются в ПК. Однако стоимость такого ОПК и аппаратной части системы в целом будет выше.
При взаимодействии ПК и СУИ обязателен контроль ошибок, для чего в большинстве случаев используется подсчет контрольных сумм по тому или иному алгоритму [12]. Для них в составе команд и откликов должны быть отведены соответствующие поля.
И, наконец, при составлении протокола взаимодействия с любым программируемым средством измерений следует стремиться к использованию системы стандартных команд SCPI -Standard Commands for Programmable Instruments [12]. Для обмена здесь чаще всего используются ASCII-коды. Например, стандартная команда считывания массива собранной информации имеет следующий вид: SENS:DATA?
9. Разработка программного обеспечения
Основное ПО ВИС создается в характерной для технологии ВП среде графического программирования. Программирование осуществляется на высоком уровне с использованием имеющихся в составе среды многочисленных функций, готовых к использованию.
Трудоемкость этого этапа уменьшается за счет повторного использования готовых программных модулей. Как уже отмечалось, одна их часть должна быть разработана еще при создании первой части практикума. В их числе модули интерфейса пользователя и модули обработки измерительной информации. Другая часть программных модулей может быть взята для повторного использования на производстве, если, конечно, такая возможность имеется.
Для создания ПО ВИС практикума для изучения кольцевого лазера также использовалась среда LabVIEW, о преимуществах которой для автоматизации измерений говорится во многих публикациях [4, 6-8]. Разработка ПО для ПК проводилась обычными для этой среды методами. Сменные экраны, формируемые ПО, полностью совпадают с интерфейсом пользователя моделей (рис. 1 и 2).
Программа для ОПК, входящего в состав СУИ, также разрабатывалась с помощью обычных средств. Использовалась среда BorlandC++ 3.1, функционирующая в операционной системе MS DOS.
Таким образом, основное ПО ВИС для изучения кольцевого лазера было представлено в виде пакета программ, в состав которого вошли исполняемые приложения, способные функционировать в современных версиях операционной системы Windows. Общее число приложений второй части практикума равно восьми, семь из которых реализуют соответственно семь лабораторных работ, а восьмая программа имеет служебное назначение - проверку работоспособности системы и ее наладку. В результате для обеих частей практикума в среде LabVIEW версии 7.1 было разработано пятнадцать прикладных программ.
Заключение
Технология ВП является в настоящее время одним из основных средств создания ЭОР в технических вузах. Она позволяет реализовывать новые методики обучения, в частности сочетающие моделирование и лабораторный эксперимент. Эффективность обучения при использовании таких ЭОР повышается за счет повышения удобства освоения теоретического и практического материала, расширения возможностей самоподготовки, рационального использования лабораторного времени, что наиболее важно при изучении сложных технических объектов.
Преимущества технологии ВП, проявляющиеся при разработке ЭОР, авторы могли наблюдать и анализировать при создании лабораторного практикума для изучения кольцевого лазера. Повышение эффективности этого процесса достигалось за счет повторного использования аппаратных и программных решений, их отработки на имитационных моделях, модульного построения системы и расширенного использования программных средств. Разработанная ВИС практикума отличается высокой гибкостью, способностью к развитию и повышенной защитой от влияния человеческого фактора.
Описанный проект находится в стадии завершения, и в ближайшее время планируется апробация полученных результатов в учебном процессе. Можно утверждать, что рассмотренный в статье подход к созданию лабораторных практикумов для изучения сложных технических
объектов проверен на практике и показал свою эффективность. Он обладает достаточной универсальностью и может быть рекомендован для использования.
Литература
1. Алексеев В. В. Виртуальные средства измерений // Приборы, 2009. № 6 (108). С. 1-7.
2. LabVIEW [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/LabVIEW.
3. Раннев Г. Г. Измерительные информационные системы: Учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Академия, 2010.
4. Батоврин В. К., Бессонов А. С., Мошкин В. В. Опыт разработки открытых образовательных ресурсов на основе технологии виртуальных приборов // Открытое образование, 2009. № 5 (76). С. 117-124.
5. Бессонов А. С. Разработка лабораторных практикумов по обработке сигналов на основе компьютерного моделирования // Открытое образование, 2009. № 5 (76). С. 76-83.
6. Кехтарнаваз Н., Ким Н. Цифровая обработка сигналов на системном уровне с использованием LabVIEW. - М.: Додэка-XXI, 2007.
7. Глинченко А. С. и др. Исследование параметров и характеристик полупроводниковых приборов с использованием интернет-технологий: Учебное пособие. - М.: ДМК Пресс, 2008.
8. Федосов В. П., Цветков Ф. А. Сочетание реального и виртуального в подготовке бакалавров, специалистов и магистров по направлению «Радиотехника» // Открытое образование, 2009. № 5 (76). С. 6-18.
9. Бычков С. И. и др. Лазерный гироскоп / Под ред. С. И. Бычкова. - М.: Советское радио, 1975.
10. Батоврин В. К. и др. LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий / Под ред. В. К. Батоврина. - М.: ДМК Пресс, 2009.
11. Агуров П. В. Интерфейс USB. Практика использования и программирования. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
12. Агуров П. В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
УДК 377.1 ББК 70/79Ч
ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПРОВЕДЕНИЮ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И МУЛЬТИМЕДИА
Ю. К. Евдокимов, д. т. н., заведующий кафедрой радиоэлектроники и информационно-
измерительной техники Тел.: (843) 238-94-16, e-mail: [email protected] Р. Г. Насырова, к. т. н., доцент кафедры радиоэлектроники и информационно-
измерительной техники Тел.: (843) 238-94-16 Д. В. Погодин, к. т. н., доцент кафедры радиоэлектроники и информационно-
измерительной техники Тел.: (843) 238-94-16, e-mail:[email protected] А. Ю. Кирсанов, к. т. н., доцент кафедры радиоэлектроники и информационно-
измерительной техники Тел.: (843)238-94-16, e-mail: [email protected] А. Ш. Салахова, аспирант кафедры радиоэлектроники и информационно-
измерительной техники Тел.: (843)238-94-16, e-mail: [email protected] Р. И. Насыров, к. т. н., ассистент кафедры систем информационной безопасности Казанский государственный технический университет им. А. Н. Туполева
www.kai.ru
The role of industrial practice in preparations of specialist of engineering specialities is considered. In the article the laboratory practicum developed in Kazan State Technical University named after A.N. Tupolev on the basis of installation of electric equipment of aircrafts on the basis of technology of virtual devices and multimedia means is presented. The content and structure of a laboratory practical work and a technique of carrying out of industrial practice are described.
