CC BY
49
70
ОБУЧЕНИЕ И ВОСПИТАНИЕ: МЕТОДИКИ И ПРАКТИКА
3. Конюшенко С.М. Информационная культура педагога в свете концепции индивидуальности человека // Информатика и образование. - 2004. -№ 7. - С. 102-105.
4. Урсова О.В. К вопросу о формировании и развитии ИКТ-компетентности учителя-предметника // Развитие региональной образовательной информационной среды «РОИС-2006»: Материалы межрегиональной научнопрактической конференции (http://rois.loiro.ru). - СПб., 2006. - С. 51-53.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «РАДИОСВЯЗЬ, РАДИОВЕЩАНИЕ И ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
© Немкин В.И.*
Филиал Военного учебно-научного центра ВМФ «Военно-морская академия», г. Владивосток
В статье рассматриваются структура и содержание учебной дисциплины «Компьютерное моделирование» для специальности 210721 среднего профессионального образования. Приводится пример комплексного задания, позволяющего оценить уровень знаний и навыков, сформированных у обучаемых в результате изучения дисциплины.
Ключевые слова компьютерное моделирование, системы массового обслуживания, имитационные модели.
В соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) среднего профессионального образования по специальности 210721 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» обязательной дисциплиной является «Компьютерное моделирование», входящая в состав математического и общего естественнонаучного цикла. Основная профессиональная образовательная программа по специальности 210721 предусматривает изучение данной дисциплины в течение 78 аудиторных часов во 2 семестре.
Согласно ФГОС дисциплина участвует в формировании у обучаемых 10 общих и 11 профессиональных компетенций, которыми должен обладать выпускник. Также стандарт определяет конкретные знания и умения, которыми должен овладеть обучаемый в результате изучения дисциплины (табл. 1). Анализ перечня знаний и умений показывает, что формируемые способности охватывают три предметные области:
- программное и техническое обеспечение вычислительных систем;
- основы теории массового обслуживания;
- имитационное моделирование в среде GPSS World.
* Доцент кафедры Информационных технологий, кандидат технических наук, доцент.
Современные информационные технологии в образовательной деятельности 71
Таблица 1
Знания и умения, формируемые дисциплиной «Компьютерное моделирование»
Знания и умения Разделы дисциплины
1 2 3
Знать основные приемы и методы автоматизированной обработки информации +
Знать общий состав и структуру вычислительных систем +
Знать и уметь использовать базовые системные продукты и пакеты прикладных программ +
Знать области применения имитационного моделирования и уметь осуществлять такое моделирование +
Знать характеристики систем массового обслуживания различных типов и уметь решать задачи из теории массового обслуживания +
Знать структуру GPSS World, уметь запускать, сохранять и открывать файлы в GPSS World +
Знать примеры непроизводственных и производственных систем и уметь моделировать такие системы с применением GPSS World + +
Перечисленные предметные области изучаются в трех соответствующих разделах дисциплины. Распределение учебного времени по разделам и видам занятий показано в табл. 2.
Таблица 2
Распределение учебного времени по разделам и видам занятий
Разделы дисциплины Количество аудиторных часов
лекции Практические занятия Семинары, контрольные и расчетно-графические работы Всего
1. Вычислительные машины и сети 12 12 2 26
2. Системы массового обслуживания 8 14 2 24
3. Имитационное моделирование 8 14 6 28
Всего 28 40 10 78
В первом разделе дисциплины изучается программное и техническое обеспечение ЭВМ, принципы построения локальных и глобальных компьютерных сетей, обеспечение безопасности информации в вычислительных системах [1-3]. На практических занятиях курсанты приобретают навыки работы в среде операционных систем семейства Windows, создания вебсайтов и изучают руководящие документы по защите информации. Рубежный контроль по разделу осуществляется на семинаре.
Второй раздел включает в себя основы компьютерного моделирования и теории массового обслуживания, а также использование электронных таблиц Excel для осуществления аналитического моделирования [4-7]. Практика по разделу заключается в расчете показателей эффективности многоканальных систем массового обслуживания (СМО) с отказами и ожиданием в
72
ОБУЧЕНИЕ И ВОСПИТАНИЕ: МЕТОДИКИ И ПРАКТИКА
среде Excel. Рубежный контроль по разделу проводится в форме контрольной работы.
В третьем разделе рассматривается прикладной пакет имитационного моделирования GPSS World, примеры моделирования в его среде производственных и непроизводственных систем, в том числе и СМО [7-9]. На практических занятиях обучаемые приобретают навыки создания имитационных моделей и проведения моделирования в среде GPSS World, а также интерпретации результатов моделирования.
В качестве рубежного контроля в последнем разделе выступает расчетно-графическая работа, при выполнении которой курсанты должны продемонстрировать свой уровень учебных достижений по всей дисциплине в целом. Обучаемым предлагается решить комплексную задачу по проведению аналитического и имитационного моделирования типовой СМО.
Рассмотрим пример решения подобной задачи. Постановка задачи выглядит следующим образом. В подразделении установлена 5-канальная автоматическая телефонная станция (АТС), которая работает круглосуточно. Интервал поступления телефонных вызовов распределен по экспоненциальному закону со средним значением 40 секунд. Если все каналы АТС, то заявка получает отказ в обслуживании. Продолжительность телефонного разговора распределена по экспоненциальному закону со средним значением 2 мин.
Требуется:
- классифицировать АТС как СМО, определить исходные данные для моделирования и рассчитываемые показатели эффективности;
- провести аналитическое моделирование СМО в среде Excel;
- провести имитационное моделирование 100 часов работы СМО в среде GPSS World;
- интерпретировать результаты аналитического и имитационного моделирования.
АТС представляет собой многоканальную СМО с отказами. Исходными данными для моделирования подобной СМО являются:
- интенсивность входящего потока заявок А (90 заявок в час);
- интенсивность выходящего потока заявок, обслуженных одним каналом, р (30 заявок в час);
- количество каналов N (5).
Показатели эффективности у данной СМО следующие:
- относительная пропускная способность Q;
- абсолютная пропускная способность A;
- среднее число занятых каналов N3aH.
Аналитическая модель создается путем ввода в ячейки рабочего листа Excel соответствующих математических выражений, преобразующих исходные данные в результаты. Вариант оформления решения рассматриваемой задачи иллюстрируется на рис. 1.
Современные информационные технологии в образовательной деятельности 73
ГГ
Исходные данные
С ] D I Е I F G
Расчет многоканальной СМО с отказами
Интенсивность входящего потока А 90 заявок в час
Интенсивность выходящего потока д 30 заявок в час
Количество каналов N 5 каналов
Промежуточные вычисления
Нагрузка р Каналы 1
1/\! 1
///! 1
Ряд1 Ряд2
Вероятность Ро Показатели эффективности
3
2 3 4 5
0,5 0,166667 0,041667 0,008333 1 0,5 0,166667 0,041667
17,4 49,125 0,054348
Вероятность отказа 0,110
Относительная пропускная способность Q 0,890 ,
Абсолютная пропускная способность Л 80,095 заявок в час Среднее число занятых каналов /VMH 2,670 каналов
Рис. 1. Вид листа Excel с результатами расчета показателей эффективности АТС
Модель, имитирующая работу АТС, создается на языке GPSS (рис. 2). Модель состоит из двух сегментов: первый имитирует работу АТС, второй задает время моделирования и вычисляет относительную пропускную способность Q.
; Объявление многоканального устройства на 5 каналов
ATS STORAGE 5
; Сегмент имитации работы АТС
GENERATE (eiponential(l,0,0.667)) ; поступление вызова
Ко 11 GATE SNE ATS, met ; есть свободный канал в АТС?
Ко 12 ENTER ATS ; занятие канала
ADVANCE (espo иentia 1(1,0,2)) ; телефонный разговор
LEAVE ATS ; освобождение канала
met TERMINATE ; удаление вызова
; Сегмент задания времени моделирования (100 часов) и вычисления Q
GENERATE 6000
SAVEVALUE QSMO,(N$Kol2/N$Koll) ; вычисление Q
TERMINATE 1
Рис. 2. Модель имитации работы АТС на языке GPSS
После успешной трансляции имитационной модели и запуска ее на выполнение в среде GPSS World получим отчет о моделировании (рис. 3). В результате интерпретации отчета получаем искомые величины:
74
ОБУЧЕНИЕ И ВОСПИТАНИЕ: МЕТОДИКИ И ПРАКТИКА
- относительную пропускную способность (раздел SAVEVALUE, значение параметра VALUE);
- абсолютную пропускную способность (раздел STORAGE, значение параметра ENTRIES, деленное на 100);
- среднее число занятых каналов (раздел STORAGE, значение параметра AVE.C.).
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 9015 0 0
KOL1 2 GATE 9015 0 0
KOL2 3 ENTER 8079 0 0
4 ADVANCE 8079 3 0
5 LEAVE 8076 0 0
МЕТ 6 TERMINATE 9012 0 0
7 GENERATE 1 0 0
8 SAVEVALUE 1 0 0
9 TERMINATE 1 0 0
STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY
ATS 5 2 0 5 8079 1 2.694 0.539 0 0
SAVEVALUE RETRY VALUE
QSMO 0 0.096
Рис. 3. Фрагмент отчета о моделировании АТС в среде GPSS World
В табл. 3 приведены сравнительные результаты аналитического и имитационного моделирования рассмотренного примера многоканальной СМО с отказами.
Результаты моделирования работы АТС
Таблица 3
Показатели эффективности Аналитическая модель Имитационная модель
Относительная пропускная способность Q 0,89 0,90
Абсолютная пропускная способность A, вызовов в час 80,10 80,79
Среднее число занятых каналов NtaH, каналов 2,67 2,69
Оформленный в текстовом редакторе Word отчет о расчетно-графической работе и прилагаемые файлы с результатами моделирования позволяет в полной мере оценить уровень всех требуемых знаний и навыков (см. табл. 1), сформированных у курсанта в результате изучения дисциплины «Компьютерное моделирование».
Промежуточная аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена, на котором аттестуемому также предлагается решить практическую задачу по аналитическому или имитационному моделированию типовой производственной (непроизводственной) системы.
Современные информационные технологии в образовательной деятельности 75
Список литературы:
1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. -СПб.: Питер, 2007. - 703 с.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов. - 2-е изд. - СПб.: Питер, 2005. - 864 с.
3. Гайзюмов А.А., Немкин В.И. Информатика. Ч. 1. Компьютеры и компьютерные сети: самоучитель. - Владивосток: ТОВМИ им. С.О. Макарова, 2009. - 164 с.
4. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания: пер. англ. - М.: Машиностроение, 1979. - 432 с.
5. Саати Т.Л. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения: пер. с англ. - 3-е изд. - М: ЛИБРОКОМ, 2010. - 520 с.
6. Гайзюмов А.А., Подопригора В.Д., Рожкова Е.А. Решение научно-технических задач с использованием электронных таблиц: учебно-методическое пособие. - Владивосток: ТОВМИ им. С.О. Макарова, 2009. - 60 с.
7. Немкин В.И. Моделирование систем массового обслуживания: учеб-но-метод. пособие. - Владивосток: Филиал ВУНЦ ВМФ «ВМА им. Н.Г. Кузнецова», 2013. - 76 с.
8. Боев В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World: учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 368 с.
9. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. - М.: ДМК Пресс, 2004. - 320 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
© Сеитова Л.Р.*
Карачаево-Черкесский государственный университет им. У.Д. Алиева,
г. Карачаевск
Интернет все больше входит в нашу жизнь. В эпоху общества информационных технологий государство заинтересовано в том, чтобы его граждане были способны грамотно работать с информацией, самостоятельно, активно действовать, принимать решения, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни, поэтому современный учитель должен не только научить школьника учиться, но и воспитать личность, ориентированную на саморазвитие.
Учитель математики АНОО «Частная школа «Медина».
