CC BY
22
PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, DEBUG PRINTF(...)
#define FILE *f) #define
printf(__VA_ARGS_)
static PORT_InitTypeDef PortInit; static UART_InitTypeDef UART_InitStructure; После выбора источника опорной частоты и настройки порта производятся дополнительные настройки интерфейса UART для работы в режиме приема и передачи:
PortInit.PORT_OE = PORT_OE_OUT;
PortInit.PORT_Pin = PORT_Pin_0;
PORT_Init(MDR_PORTB, &PortInit);
PortInit.PORT_OE = PORT_OE_IN;
PortInit.PORT_Pin = PORT_Pin_1;
PORT_Init(MDR_PORTB, &PortInit); Далее идёт настройка структуры самого UART: UART_InitStructure.UART_BaudRate = 115000; UART_InitStructure.UART_WordLength =
UART_WordLength8b;
UART_InitStructure.UART_StopBits =
UART_StopBits1;
UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Par-ity_No;
UART_InitStructure.UART_FIFOMode =
UART_FIFO_ON;
UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_RXE | UART_Hardware-FlowControl_TXE;
UART_Init(MDR_UART1, &UART_InitStructure); UART_Cmd(MDR_UART1, ENABLE);
В конце программы, после всех стандартных действий, порядок которых сохраняется и в данной лабораторной работе, идёт отправка написанного сообщения по каналу связи:
DEBUG_PRINTF("Hello World!!!\r\n"); Стоит отметить важную и часто используемую функцию, описанную после основной программы и сообщающую о совершении того или иного события. С ее помощью реализуется передача данных, и она использует флаг. В нашем случае функция сообщает об окончании передачи:
PUTCHAR_PROTOTYPE {
UART_SendData(MDR_UART1, (uint8_t) ch);
while (UART_GetFlagStatus(MDR_UART1,
UART_FLAG_TXFF) == SET);
return (ch);
}
Второй цикл обучения будет также состоять из 3-6 лабораторных работ, но на этом этапе обучающемуся предстоит использовать навыки работы с микроконтроллером и его периферией. Эти работы будут содержать задачи по сопряжению внешних устройств с МК. Примером может служить подключение к контроллеру полупроводникового температурного датчика. Причем при составлении программы необходимо на основе входного сигнала АЦП программно реализовать математические функции температурной зависимости сопротивления датчика, а также использовать формулы преобразования получаемых данных в температурные значения.
Заключение. По завершению предложенного цикла работ обучающийся должен, во-первых, научиться быстрой работе в среде программирования, во-вторых, усвоить структуру программы, которая сохранялась от одной лабораторной работе к следующей, и в-третьих, запомнить принцип работы с отдельным периферийным узлом и его программной настройкой на примере нескольких таких узлов.
По усмотрению составителя курса количество лабораторных работ может изменятся от 3 до 6 в зависимости от сложности самих лабораторных работ, а также от сложности индивидуальных заданий к ним.
Составитель может увеличить количество работ, обеспечивая обучающимся получение большого объема знаний по программированию различной периферии микроконтроллера. Если необходимо привить обучающимся большее количество навыков, то составителю лучше ограничить количество работ и, соответственно, число изучаемой периферии, но при этом усложнить поставленные задачи. Таким образом, корректируя количество и объем работ, составитель будет задавать направление развития учащегося в данной области и на этой основе формировать второй цикл обучения, обеспечивая плавный переход от одних навыков к другим.
Волков 61-68. / Труды
/ Труды
ЛИТЕРАТУРА
1. Современные технические решения и проблемы в обеспечении комплексной безопасности С.В., Кулапин В.И., Светлов А.В. / Надежность и качество сложных систем. 2014. № 4 (8). С
2. Реализация цифровых устройств на ПЛИС. Бахмутский А.А., Волков С.В., Колдов А.С. международного симпозиума Надежность и качество. 2007. Т. 2. С. 11-12.
3. Система контроля мобильных средств связи. Волков С.В., Князьков А.В., Кожичкин Е.Ю. международного симпозиума Надежность и качество. 2015. Т. 2. С. 11-13.
4. Система автоматического контроля и управления параметрами объекта. Волков С.В., Колдов А.С., Захарова О.В., Чапаев В.С. / Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 91-93.
5. Принципы построения систем контроля удаленных объектов на базе GSM-канала. Бахмутский А.А., Волков С.В., Сазыкин П.А. / Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2007. Т. 2. С. 12-14.
6. GSM-телеметрия. Волков С.В., Дудоров М.Ю., Колдов А.С., Чапаев В.С. симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 57-59.
7. GSM-информатор утечки газа. Волков С.В., Никулин Е.Ю., Чапаев В.С. симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 115-117.
8. Университетская программа XILINX в образовательном процессе Волков С.В., Колдов А.С.: Университетское образование (МКУ0-2013) сборник статей XVII Международной научно-методической конференции, посвященной 70-летию образования университета. Под редакцией В. И. Волчихина, Р. М. Печер-ской. 2013. С. 99-100.
9. Спецификация на микросхему 1986ВЕ4У.
10. https://ic.milandr.ru/upload/iblock/8aa/8aa1f04a8 65fb53f2284e6f88 6fea8 9c.pdf
11. Отладочный комплект для микроконтроллера 1986ВЕ4У.
12. https://ic.milandr.ru/upload/iblock/7 07/7 07 6af11e4 4 6516f6835cd6a0104c1a0.pdf
/ Труды международного / Труды международного
УДК 378.147: 37.036.5 Юрков1 Н.К., Якимов2 А.Н.
1ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
2ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического
приборостроения», С.-Петербург, Россия
РАЗВИТИЕ ТВОРЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ В РАМКАХ ВЫСШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Рассмотрен подход к развитию творческих способностей студентов в рамках высшего технического образования, основанный на активных формах проведения занятий, включая компьютерное моделирование Ключевые слова:
СТУДЕНТЫ, ТВОРЧЕСКАЯ СПОСОБНОСТЬ, МОДЕЛИРОВАНИЕ
Введение. Психологи различают два типа мышления: конвергентное (закрытое, нетворческое) и дивергентное (открытое, творческое). Исходя из этого, тип личности с преобладанием конвергентного мышления называют "интеллектуальным", а с преобладанием дивергентного - "креативным". Интеллектуал готов решать задачи, уже кем-то до него поставленные и имеющие известные технологии решения, - так называемые "закрытые задачи". Креатив же способен сам видеть, ставить задачи и стремится выйти за рамки узко поставленного условия. Подавляющее число студентов конформны, бояться самостоятельности и тяготеют не к оригинальной мысли, а к разжеванной и разложенной строго "по полочкам" информации. Неопределенность условия и вариативность решения творческой проблемы их обычно пугает [1].
Развитие творческих способностей студентов заложено в концепцию модернизации российского образования и является важной задачей, решение которой является обязательным условием научно-технического прогресса. В связи с этим, решение проблемы развития творческих способностей в рамках высшего технического образования, безусловно, является актуальным.
Основная часть
Творческое мышление не развивается при решении закрытых задач, такое развитие возможно лишь в рамках открытых задач, к которым можно отнести [1]:
изобретательские задачи, которые ставят перед решателем вопрос: "Как быть?", когда дополнительные условия делают очевидные решения невозможными, когда грамотного применения традиционных знаний (умений, навыков и т. п.) недостаточно;
исследовательские задачи, которые требуют объяснения некоторого явления и выяснения его причины. При этом ключевыми вопросами являются: "Как происходит? Почему?";
конструкторские задачи, которые не содержат острых противоречий и предполагают разработку устройств под заданную цель (функцию);
прогнозные задачи, которые предполагают анализ положительных и отрицательных последствий известных явлений, открытий или решений;
задачи с достраиваемым условием, допускающим несколько истолкований, когда студент сам вводит необходимые данные и ограничения. Разновидностью таких задач можно считать и оценочные задачи.
При решении этих задач и выполнении соответствующих процедур творческой деятельности, у студента формируется творческий потенциал, включающий [2]:
- видение новой проблемы в знакомой ситуации;
- умение видеть новые функции объекта;
- умение выделять структуру объекта, связи между элементами объекта;
- самостоятельный перенос знаний и умений в новую ситуацию;
- самостоятельное комбинирование известных способов деятельности;
- умение видеть альтернативные способы решения конкретной проблемы;
- конструирование принципиально нового способа решения проблемы и др.
Для проектирования содержания научно-педагогической системы, формирующей опыт творческой деятельности у студента, следует исходить из перечня творческих умений, относящихся к высшей (логической) ступени творчества. При этом умения рассматриваются, как способность выполнить следующее:
- сформулировать и проверить гипотезу;
- сравнить различные данные;
- анализировать явления или ситуации;
- абстрагировать, выделить существенное;
- стимулировать фантазию, широко мыслить;
- вести диспут;
- видеть общие черты в различных явлениях;
- замечать существенное различие у достаточно сходных объектов;
- гибко приспосабливаться к фактам;
- отбрасывать не существенное и второстепенное, принятые ходы мысли;
- синтезировать сложные структуры из простых элементов;
- комбинировать элементы;
- отказаться от известного способа или теории;
- учитывать новые данные;
- выдвигать новые вопросы или видеть новые проблемы в стандартных ситуациях;
- вести альтернативный поиск средств и способов решения;
- широко варьировать способ действия;
- подчинять направление поисков целям основной задачи;
- гибко изменять способ действия соответственно задаче.
Эти умения, могут быть использованы для проверки уровня подготовки студентов, а также в качестве формулировок практических заданий, предназначенных для самостоятельной продуктивной творческой деятельности.
Выделяют три стадии становления интереса к творчеству [2]:
1. Эмоционально-импульсный интерес, когда под действием эмоций проявляется интерес человека в определенном направлении.
2. Осознанный интерес, обладающий активным действенным началом, который появляется, когда эмоционально-импульсный интерес дополняется собственным интеллектом.
3. Устойчивый интерес к творчеству, который входит в привычку и проявляется как черта характера, что и определяет в дальнейшем стратегию поведения человека в различных ситуациях и видах деятельности.
Необратимый характер творческого мышления вырабатывается благодаря интенсификации процесса обучения, включающего:
а) предметную фундаментальность (углубленный подход к приобретению знаний);
б) реализацию межпредметных связей, комплексное рассмотрение различных вопросов;
в) обновление знаний, их дополнение и переосмысление;
г) постоянную реализацию этих знаний в практической деятельности.
Все качества мышления творческой личности должны целенаправленно формироваться в учебном процессе. Но для этого необходимо создать соответствующие условия для накопления студентами личного опыта творческой деятельности и развития творческих способностей.
Результатом процесса формирования опыта творческой учебной деятельности является уровень сформированности того или иного качества личности:
- высший уровень, соответствующий абсолютно новому;
- локальная абсолютная новизна соответствует новому в некоторой рассматриваемой области;
- уровень условной новизны устанавливается тогда, когда объект, ранее использованный в некоторой предметной области, некоторое время не использовался, а затем вновь стал использоваться;
- уровень нормативной новизны, оригинальности означает, что данный объект отличается от всех используемых, от общепринятой нормы в данной области.
Творческие способности студента развиваются во всех значимых для него видах деятельности при выполнении следующих условий [3]:
наличие сформированного у студентов интереса к выполнению творческих заданий;
реализация творческих заданий как важнейший компонент не только аудиторной, но и внеаудиторной деятельности студента;
творческая работа должна разворачиваться во взаимодействии студентов друг с другом, проживаться ими в зависимости от конкретных условий в интересных игровых и событийных ситуациях.
Основу развития творческих способностей студентов технического профиля должно составлять развитие технического мышления и технической культуры. Естественно на первоначальном этапе необходимо определить уровень развития технического мышления и технической культуры каждого студента. Это необходимо для того, чтобы задания по развитию творческих способностей соответствовали уровню его возможностей. Поскольку успешное выполнение творческого задания вселяет веру студента в свои возможности и способности, а заведомо сложное задание формирует неприязнь к творческим заданиям. Кроме того, такое разделение при групповой форме работы позволяет объединить студентов в творческие группы, в которых каждый будет задействован и от каждого потребуются максимальные усилия. В процессе взаимодействия студенты будут обучать друг друга, развивая навыки кооперации и сотрудничества. Роль преподавателя при реализации творческих заданий сводится к руководству поиском нужной информации, стимуляции студентов к выявлению необходимых фактов, гипотез и теорий, которые позволят им лучше понять особенности задания.
В силу специфики обучения студентов технического профиля, основная нагрузка на формирование творческих способностей должна приходиться на междисциплинарные курсы и профессиональные модули. Именно они содержат знания передовых областей науки и техники, а также позволяют предлагать собственные методы решения различных научных проблем. Кроме того, техническое творчество требует от студента глубоких знаний по основным предметам, которые достигаются на старших курсах [3].
Широкое использование компьютерной техники практически во всех сферах деятельности человека предъявляет к квалификации современного специалиста ряд дополнительных требований, заключающихся в овладении новыми информационными технологиями профессионального труда. Однако сущность профессиональной квалификации остается прежней и заключается не только и даже не столько во владении формализованными методами решения профессиональных задач, сколько в развитой интуиции, так называемом «профессиональном чутье», опирающемся на знание фундаментальных физических свойств объектов и процессов в соответствующей отрасли и умение глубоко анализировать эти свойства [4].
Для развития профессиональных качеств в состав комплексов компьютерных средств поддержки профессиональной подготовки включают, наряду с традиционными средствами электронного обучения (электронными учебниками и пакетами прикладных программ), программно-информационные системы, называемые интеллектуальными тренажерами и которые в контексте данного обсуждения можно трактовать как компьютерные игры-тренажеры профессиональной направленности (КИТПН).
Рассматриваемые тренажеры базируются на математических моделях изучаемых объектов и процессов. Существенной частью КИТПН является дидактический интерфейс, позволяющий проводить интерактивную учебную работу по решению учебных задач с элементами компьютерной игры.
При построении КИТПН реализуются: выбор типовой интересной и поучительной задачи или класса задач;
организация циклического, замкнутого управления познавательной деятельности;
обязательное эвристическое решение задач, предлагаемых при работе с тренажером, с последующим сопоставлением результатов с машинным вариантом решения.
Особый интерес для развития творческих способностей у студентов представляет эвристическое проектирование. Оно предполагает диалог с компьютером: студент генерирует варианты проекта, а компьютер проводит анализ предлагаемых вариантов и оценивает их по выбранному критерию эффективности. Заметим, что при «ручных» расчетах проанализировать много вариантов проекта невозможно. Быстрая же качественная оценка, не говоря уже о количественной оценке, недоступна порой даже опытному преподавателю-проектировщику.
Применение компьютера позволяет автоматизировать трудоемкие рутинные вычисления и оставить за студентом только те функции, которые требуют интеллекта, т.е. функции осмысления результатов и принятия решений. Количество анализируемых вариантов проекта резко увеличивается и вместе с тем увеличивается объем накопленных знаний об объекте или процессе проектирования при неизменном времени обучения.
Рациональное проектное решение может быть получено и с помощью машинной оптимизации, например с использованием методов нелинейного программирования. Однако и в этом случае эвристическое проектирование должно предшествовать машинной оптимизации. В ходе диалога студента с компьютером целесообразно предоставлять ему сначала лишь информацию о критерии эффективности оптимального проекта, чтобы активизировать эвристический процесс решения проектной задачи, а полную машинную оптимизацию давать возможность использовать лишь после выполнения определенного числа попыток эвристического проектирования. Такая последовательность учебной работы позволяет студентам проявлять и развивать свои творческие способности, в полной мере оценивать достоинства, а порой и недостатки машинной оптимизации. На завершающем этапе целесообразно планировать анализ наиболее интересных и поучительных проектных задач рассматриваемого класса [4]. Заключение
Таким образом, активная творческая форма проведения занятий студентов на основе инструментальных программных комплексов моделирования позволяет повысить качество преподавания и результаты учебной деятельности. Результатом обучения будет знание, полученное активным творческим путем, что способствует развитию творческих способностей студентов. Это особенно важно, т.к. компьютерное моделирование составляет неотъемлемую часть не только современной науки и техники, но и образования, причем по важности для вузовского образования оно приобретает в настоящее время первостепенное значение [5, 6].
ЛИТЕРАТУРА
1. Гин, А.А. О творческих учебных задачах/ А.А. Гин. - URL: http://www.trizminsk.org/e/23 4 0 01.htm (дата обращения: 14.04.2018).
2. Логинов, И.А. Формирование творческого потенциала обучающихся на занятиях по профессиональным дисциплинам. - URL: http://agrosursk.ru/home/2 012-12-17-05-21-33/2 015-03-3 0-10-4 6-2 6/312-2 015-1116-11-31-05 (дата обращения: 14.04.2018).
3. Быков, А.А. Развитие творческих способностей студентов технического профиля/ А.А. Быков// Педагогические науки. - 2016 - №53-1. - URL: https://novainfo.ru/article/8 0 81 (дата обращения: 14.04.2018).
4. Соловов, А.В. Компьютерные игры-тренажеры как средства креативного развития в профессиональной подготовке/ А.В. Соловов// Труды международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодежи «Развитие творческого потенциала студентов в компетентностной парадигме высшего образования с использованием информационных технологий (Творческий потенциал-2011). - Самара, 2011. - С. 270-274.
5. Юрков, Н.К. Компьютерное моделирование и его роль в современном вузовском образовании/ Н.К. Юрков, А.Н. Якимов // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2017. - Т 2. -С. 373-374.
6. Юрков, Н.К. Модельное представление электронных средств/ Н.К. Юрков, А.Н. Якимов // Сборник трудов IX Международной научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Протвино, 27 июня - 01 июля 2016г.) / под ред. Ю.А. Романенко, Н.А. Анисинкиной, О.А. Солошенко, С.А. Чвелёвой. - Протвино: АО «НПО «Турботех-ника», 2016. - С. 403-405.
УДК 681.7.068
Кашаганова1 Г.Б., Амиргалиева2 С.Н., Калижанова3 А.У., Картбаев2 Т.С., Козбакова2 А.Х.
1Казахско-Американский университет, Институт информационных и вычислительных технологий КН МОН РК Алматы, Казахстан
2Институт информационных и вычислительных технологий КН МОН РК, Алматы, Казахстан ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛОКОННОЙ РЕШЕТКИ БРЭГГА В СРЕДЕ МАИАВ
В данной работе проведен анализ математических моделей и решеток Брэгга.
Ключевые слова:
ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, ВОЛОКОННЫЕ РЕШЕТКИ БРЭГГА, ТЕЛЯ, МЕТОД МАТРИЦЫ РАССЕЯНИЯ, МЕТОД РУАРДА
Волоконная оптика является одной из интенсивно развивающихся областей современной науки, её достижения в настоящий момент востребованы как во многих научных исследованиях, так и в практических приложениях [1]. Одним из наиболее ярких достижений волоконной оптики является создание волоконных датчиков, лазеров, имеющих широкий круг различных применений, таких как волоконно-оптические линии связи, медицина, метрология, спектроскопия, промышленная обработка материалов и т.д.
Несмотря на улучшения технологий производства оптического волокна и продвижения в области в целом, соединить основные оптические устройства, как зеркала, длинноволновые фильтры и частичные отражатели, с оптическим волокном оставалось многообещающей, но не решённой задачей. Однако, с появлением возможности изменять показатель преломления в одномодовом оптическом волокне путём поглощения ультрафиолетового излучения, дело приобрело другой характер. Фоточувствительность оптических волокон позволяет создавать фазовые структуры, называемые решетками Брэгга, непосредственно в сердцевине волокна. Волоконные решетки Брэгга (ВРБ) могут выполнять много важных функций, например, отражение и фильтрация с большой эффективностью и низкими потерями. Это свойство стало основой для многих значительных инноваций. При изготовлении ВБР к их параметрам предъявляются жесткие требования. Наиболее важными параметрами волоконных решеток являются распределение амплитуды модуляции показателя преломления Дп (х) и закон изменения периода ДЛ(х) решетки вдоль продольной оси волокна. Отклонение этих параметров от требуемых значений приводит к ухудшению спектральных характеристик ВБР и работы волоконно-оптической линии связи в целом.
ВБР могут изготавливаться (записываться) различными методами, каждый из которых применяется для конкретных структур решеток и имеет свои достоинства и недостатки. К современным тенденциям в развитии методов изготовления ВБР следует отнести:
- обработку оптических волокон газообразным водородом при высоком давлении для повышения их фоточувствительности;
- активное применение сверхкоротких лазерных импульсов для изготовления решеток;
- запись ВБР непосредственно в процессе вытяжки волоконного световода и ряд других.
В настоящее время наиболее часто используются следующие методы записи ВБР [2]:
- интерференционные методы (однолучевой и двухлучевой);
- метод фазовой маски;
- метод поточечного изготовления.
В силу малого периода ВБР их изготавливают, как правило, с использованием интерференционных методов. Так как процесс записи необходимой решеточной структуры может длиться несколько десятков минут, изготовление качественной решетки
методов, позволяющих проводить расчет параметров волоконных
ТЕОРИЯ СВЯЗАННЫХ МОД, МЕТОД ЭФФЕКТИВНОГО ПОКАЗА-
возможно лишь при высокой стабильности интерференционной картины. Такие условия могут быть обеспечены лишь при хорошей пространственной и временной когерентности фотоиндуцирующего излучения, что накладывает жесткие требования на источники излучения для записи ВБР [3] .
Спектральные свойства являются одной из важнейших характеристик волоконных решеток Брэгга. Как правило, при изготовлении и эксплуатации ВБР регистрируют спектры отражения/пропускания решеток, а также динамику изменения спектров. В первую очередь обращают внимание на такие спектральные параметры, как положение пика отражения/пропускания, его ширина и глубина. Вместе с тем, интерес представляют и другие характеристики, например, глубина и отстройка боковых лепестков, селективные коротковолновые потери, обусловленные связью с оболочечными модами, и т.д.
Для понятия и вычисления этих характеристик мы используем математическое моделирование.
Для анализа распространения электромагнитных волн в световодах, содержащих решетки Брэгга, был разработан ряд методов [4]. Взаимодействие мод световода обычно описывается с помощью теории связанных мод, в рамках которой предполагается, что на определенной длине волны только две моды удовлетворяют условию фазового синхронизма и, таким образом, могут эффективно передавать друг другу энергию. Кроме того, предполагается, что поля мод в присутствии слабого периодического возмущения остаются неизменными. Изначально теория связанных мод была разработана для однородных решеток, однако Когельник [5] распространил модель и на апериодические структуры. Метод формализма связанных мод применяется только в наиболее общих случаях, поскольку система связанных дифференциальных уравнений для неоднородных решеток не будет иметь аналитического решения. Также для анализа решеток были разработаны матричные методы, такие как метод эффективного показателя (effective index method - EIM) [6] и метод матрицы рассеяния (transfer matrix method - ТММ) [7]. В методе EIM решетка делится на секции, длина каждой из которых намного меньше наименьшего значения периода возмущения. Поля рассчитываются внутри каждой секции с использованием метода эффективного показателя преломления из интегральной оптики. При этом считается, что показатель преломления в ее пределах остаётся постоянным. Поля внутри каждой секции согласуются с полями предыдущих и последующих секций, образуя матрицу отношений между левой и правой частями каждой секции. Общая матрица, полученная умножением индивидуальных матриц этих секций, характеризует полную структуру. Этот подход чрезвычайно удобен для описания интегрально-оптических решёток, где максимальная длина структуры составляет всего несколько миллиметров. Однако в случае волоконных решеток,
