CC BY
283
jae @if2
push r
mov r,di
call hor
pop r
@if2:
cmp si,r
jae @if3
push i
mov i,si
call hor
pop i
@if3:
ret
hor endp
Использование макросов и процедуры в разработанной программе даёт возможность программно объединить несколько алгоритмов сортировки, что в результате позволило обеспечить оптимальную скорость работы программы при обработке массивов различной длины и значительно уменьшить аппаратные затраты. Оптимальная скорость работы программы обеспечивается благодаря динамическому выбору алгоритма сортировки в зависимости от размера обрабатываемого массива.
Вывод. Применение языка ассемблера при программировании алгоритмов сортировки позволяет максимально увеличить скорость выполнения программы на ЭВМ и уменьшить аппаратные затраты. Введение макросов и процедур при программировании на языке ассемблера позволяет сократить временные затраты, связанные с отладкой программы и ее разработкой, а в тех случаях, когда уже имеется отлаженный код в виде макроса или процедуры, уменьшается количество ошибок в процессе разработки программы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Batcher, K. E. Sorting Networks and their applications // Proc. AFIPS SPRING JOINT conf. Afips Press. - New Jersey, 1968. - Vol 32. - P. 307-314.
2. Batcher, K. E. The flip network in staran. New York // Proc Int. Conf. On Parallel Processing. - 1976. - Aug. -P. 65-71.
3. Kautz, W. H. Cellular Interconnection Arrays. IEEE Transactions on Computers // Proc Int. Conf. On Parallel Processing. - 1968. - Vol. 17. - P. 443-451.
4. Ромм, Я. Е. Сортировка слиянием по матрицам сравнений. I // Кибернетика и системный анализ. - 1994. -№ 5. - С. 3-23.
5. Ромм, Я. Е. Сортировка слиянием по матрицам сравнений. II // Кибернетика и системный анализ. - 1995. - № 4. - С. 13-27.
6. Ульман, Д. Д. Вычислительные аспекты СБИС / Д. Д. Ульман. - М.: Радио и связь, 1990.
7. Иванова, Г. С. Основы программирования: учебник для вузов / Г. С. Иванова. - М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2001. - С. 319.
8. Кнут, Д. Э. Искусство программирования для ЭВМ / Д. Э. Кнут. - М.: Мир, 1978. - Т. 3. Сортировка и Поиск. - С. 844.
9. Режим доступа: http://netsoftware.ucoz.ru/news/bystraja_sortirovka_metodom_khora_1992_god/2012-05-14-63
УДК 53.08: 621.38: 378.164 ББК 74.58
В. М. Глушань
ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ
Аннотация. Дается представление о виртуальной лаборатории по электронике, которая в условиях дефицита соответствующего оборудования в педагогическом вузе является удачным решением вопроса с организацией лабораторных работ по курсу «Разработка и создание учебных приборов и оборудования».
Ключевые слова: виртуальная лаборатория, информационные технологии, эффективность, облачные вычисления.
V. M. Glushan
VIRTUALLABORATORIESIN EDUCATIONALPROCESS
Abstract. A snapshot of thevirtual laboratoryforelectro nickel, which isthe shortageofappropriatee-quipmentin pedagogical high schoolisthe bestsolution to the issuewith the organization oflaboratorywork on the course "Development andcreationoftrainingdevices and equipment".
Key words: virtuallaboratory, informationtechnology, efficiency, cloudcomputing.
В статье обсуждаются вопросы использования и возможностей новых информационных технологий, получивших название виртуальных лабораторий, в образовательном процессе. На сегодняшний день уже известно много виртуальных лабораторий по многим предметам как школьной, так и вузовских программ. Виртуальные лаборатории представляют комплект компьютерных программ, которые моделируют процессы выполнения натурных экспериментальных исследований в той или иной предметной области. Они позволяют выполнять лабораторные работы виртуально, т.е. в компьютерной среде - на рабочем столе соответствующей программы. При этом обучающиеся имеют дело не с реальными измерительными приборами, комплектующими элементами и другими атрибутами, используемыми в реальных исследованиях, а с их «изображениями» на экране компьютера. Это позволяет значительно быстрее и с меньшими экономическими затратами выполнять лабораторные работы, делать их более привлекательными для обучающихся, повышать их мотивационную составляющую относительно традиционной формы обучения. Но особую значимость виртуальные лаборатории приобретают для дистанционной формы обучения.
Эффективность виртуальных лабораторий. В настоящее время информационные технологии (ИТ) прочно заняли свое место в образовательном процессе. И в тоже время это выявило множество проблем, требующих незамедлительного разрешения. Об этом свидетельствует значительное число как кандидатских, так и докторских диссертационных исследований педагогической направленности. Некоторые примеры таких работ приведены в [3-6, 9, 11]. В [11] выделены следующие проблемные противоречия между:
• потребностями современного процесса обучения естественнонаучным и техническим дисциплинам в использовании информационных технологий, ориентированных на компьютерное моделирование и недостаточной разработанностью методики их применения;
• психо лого-педагогическими и программными возможностями интерактивных виртуальных лабораторий и недостаточной разработанностью отечественных электронных образовательных изданий и ресурсов для изучения естественнонаучных и технических дисциплин;
• направленностью современной образовательной системы на активизацию учебно-познавательной и учебно-профессиональной деятельности студентов вузов России и недостаточной разработанностью методов её активизации посредством применения интерактивных виртуальных лабораторий.
В этой связи отмечается, что исследования по выявлению возможностей интерактивных моделей виртуальных лабораторий, и разработка теоретических и практических основ методики их эффективного применения в обучении естественнонаучным и техническим дисциплинам являются на сегодняшний день актуальной задачей. Таким образом, в результате этих исследований должен быть дан ответ на вопрос об эффективности и дидактических возможностях использования интерактивных виртуальных лабораторий в образовательном процессе.
Под эффективностью любого процесса обычно понимаются совокупность некоторых критериев, по которым оценивается эффективность. Поскольку применение виртуальных лабораторий является относительно новой парадигмой в образовательном процессе, то этот вопрос находится в стадии активного научного обсуждения. Так, в [11] предлагается совокупность критериев для определения эффективности применения виртуальных лабораторий в преподавании естественно -научных и технических дисциплин в вузах. В соответствии с [5] эффективность обучения определяется качеством подготовки специалистов при заданном уровне затрат на обеспечение учебного процесса. В свою очередь качество современного специалиста определяется умением использовать вновь приобретенные знания для принятия технически обоснованных решений, подтвержденных нормативной документацией, расчетами или экспериментом.
Критерии качества образовательного процесса чаще всего носят описательный характер и выражаются вербально, что связано с трудностью установления количественных критериев или значительной продолжительностью накопления их количественных значений. Несмотря на это, имеются некоторые сведения о количественных значениях критериев качества при использовании информационных технологий в образовательном процессе. Например, в [8] отмечается, что информационные технологии обучения позволяют повысить эффективность практических и лабораторных занятий не менее, чем на 30%, а объективность контроля знаний студентов - на 20-25 %.
Успеваемость в группах, обучающихся с использованием компьютерных технологий обычно выше в среднем на 0,5 балла.
Личный опыт чтения лекций в форме презентаций с применением мультимедийных средств позволяет утверждать, что время предъявления лекционной части курса можно уменьшить в 1,5-2 раза по сравнению с традиционным способом. Это объясняется тем, что лекционный материал, представленный в форме презентации, заранее четко выверен и скомпонован: текст, таблицы, графики, формулы размещены в поле слайдов именно так, как их проще и быстрее всего можно перенести на поле страниц студенческого конспекта. Это позволяет студентам без суеты и спешки конспектировать лекцию, а преподавателю нет необходимости в многократном повторении одних и тех же фраз текста. Роль преподавателя сводится к необходимым комментариям и разъяснениям наиболее сложных мест лекции. При этом обеспечиваются наиболее комфортные условия комму-кативного общения преподавателя со студентами, что, в целом, способствует более качественному усвоению учебного материала.
Возможности программы Electronicsworkbench. В трехсеместровом курсе РиСУПиО значительное число часов (более 30 %) отводится под лабораторный практикум. В тематическом плане примерно 2/3 этого времени приходится на разработку и создание электронных приборов. Обеспечить соответствующее количество полноценных лабораторных работ по курсу представляет непростую задачу для любого технического вуза, и тем более задача обостряется для педагогического вуза. Выходом из создавшейся ситуации является виртуальная лаборатория Electronics-workbench, разработанная канадской фирмой InteractivelmageTechnologiesLtd в 1989 г. Эта виртуальная лаборатория представляет пакет программ схемотехнического моделирования и анализа электрических и электронных схем.
Пакет программ ElectronicsWorkBench имеет множество возможностей. Но самая главная ее достопримечательность состоит в том, что, «нарисовав» схему на ее рабочем столе, мы можем тут же проверить ее работоспособность точно также, как если бы мы собрали схему на реальном макете. Благодаря виртуальной лаборатории ElectronicsWorkBench процесс разработки и отладки электронных схем превратился в их сборку и отладку в рабочем окне программы, представленного на рис. 1.
Temp: 27
Рис. 1. Рабочий стол программы Electronicsworkbench
В рабочем окне во вкладках находятся богатый арсенал радиоэлементов и инструменты для исследования работы схемы. Некоторые из этих вкладок приведены на рис. 2. Приведенные на рис. 2 вкладки источников сигналов (Sources), основных компонентов (Basic), логических элементов (LogicCates) и анализаторов сигналов (Instruments) открываются щелчком мышки соответственно по иконкам: J и ^ I
Рис. 2. Основные вкладки, радиоэлементы и инструменты
Чтобы дать четкое представление о возможностях и преимуществах виртуальной электроники, приведем пример построения и исследования логической схемы традиционным способом, применявшимся в недавнем прошлом, и с помощью программы ЕкйготсБ'гоэгкЬепсЬ.
Предположим, что необходимо исследовать схему мультиплексора (мультиплексор - схема коммутации сигналов с разных входов на один выход) на четыре информационных и два управляющих входа. Схема такого мультиплексора строится по логическому уравнению
У = Хо^ТЛ, V Х^ТЛ, V Х2У1У2 V Х3У1У2.
Упрощенная теоретическая схема мультиплексора, построенная по приведенной логической формуле, приведена на рис. 3
Рис. 3. Теоретическая схема мультиплексора
При традиционном способе проектирования для проверки работоспособности схемы сначала собирался лабораторный макет, например, такой, как представлен на рис. 4 и 5 на двух сторонах печатной платы. Затем макет отлаживался в натурных условиях на стенде с применением соответствующих электронных приборов - рис. 6. Весь этот процесс требовал значительных как временных, так и материальных затрат.
Рис. 4. Печатная плата со стороны элементов
Рис. 5. Печатная mama со стороны проводников
м,
Рис. 6. Натурные условия отладки макета
Практическая схема того же мультиплексора с источниками входных сигналов и осциллографом, подключенным к выходу схемы, которую нужно «нарисовать» на рабочем столе программы, приведена на рис. 7.
Рис. 7. Практическая схема мультиплексора
После включения кнопки «Пуск»[Е°1Ш|, расположенной на рис. 1 в правом верхнем углу панели инструментов рабочего окна программы, на экране виртуального осциллографа будет разворачиваться временная диаграмма выходного сигнала, соответствующая подключению к выходу
мультиплексора одного из четырех входных сигналов (рис. 8). Изменяя управляющие сигналы V ^
и 1^2 положением ключей - и - " , на экране виртуального осциллографа будем наблюдать выходные сигналы с разных входов мультиплексора.
Рис. 8. Временная диаграмма на экране виртуального осциллографа
Достоинства и недостатки виртуальной лаборатории. При определенном навыке использования программы Е1ес1готс8'^гкЬепсЬ любую электрическую схему, равную по сложности приведенному на рис. 7 мультиплексору, можно «нарисовать» за 15-20 минут. Это несравненно меньше, чем требуется для подготовки схемы к исследованию при традиционном способе проектирования. Сам процесс исследования также протекает значительно быстрее, а обработка экспериментальных данных (построение таблиц, графиков) и оформление отчета по лабораторной работе, как отмечено в[8],может осуществляться на том же самом компьютере более качественно и с большим эффектом мотивации.
Существенное преимущество виртуальной лаборатории Е1ес1готс8'тоэгкЬепсЬ состоит в том, что этот пакет программ распространяется бесплатно. Его можно скопировать (именно скопировать, а не поставить на компьютер, обладающий скромными ресурсами - наличие ОЗУ объемом не менее 16 Мб и процессора АТ486 и старше) на любой компьютер. Это позволяет студентам закончить или продолжить выполнение лабораторной работы на домашнем компьютере. Особую важность такая возможность дает для дистанционной и заочной форм обучения.
Действительно, при заочной форме в ущерб качеству обучения принято, что лекционные курсы и лабораторные работы выполняются в существенно сокращенном объеме по сравнению с дневной формой обучения. Виртуальные же лаборатории позволяют уменьшить этот перекос, предоставив возможность студентам-заочникам выполнять большее количество или даже все лабораторные работы в домашних условиях до прибытия на сессию. Еще более значительные возможности виртуальные лаборатории предоставляют для набирающей все большую популярность дистанционной формы обучения.
Поводом для написания данной статьи послужили некоторые проблемы обеспечения циклом лабораторных работ курса «Разработка и создание учебных приборов и оборудования», который читается студентам ТГПИ дневной и заочной форм обучения специальности «технологии и предпринимательство». Поиски разрешения этой проблемы привели к рассмотренной в статье программе Е1ес1готс8'тоэгкЬепсЬ. В соответствии с программой указанного курса, ознакомлением и изучением возможностей программы E1ectronicsworkbench была разработана первая часть учебно -методического пособия, состоящего из шести лабораторных работ, посвященных исследованию основных схем цифровой техники. В последующем предполагается разработка лабораторных работ по исследованию аналоговых схем.
Первый опыт проведения лабораторных работ с помощью виртуальной лаборатории Е1ес-tronicsworkbench показал, что студенты достаточно быстро освоили основные приемы работы с программой, с хорошим настроем, интересом и пониманием выполняют предложенные работы.
Из приведенного содержания статьи несомненно следует, что виртуальные лаборатории имеют множество достоинств. Однако нельзя утверждать, что они совершенно лишены недостатков. Какие бы инновации не использовались, недостатки всегда можно найти. Так в [10] отмечены следующие недостатки виртуальных лабораторий:
1) невозможность реальных исследований;
2) отсутствие предметной наглядности;
3) отсутствие практических навыков работы с конкретным оборудованием.
Если второй и третий недостатки трудно подвергнуть сомнению, то этого нельзя сказать о первом «недостатке», поскольку на практике и, особенно в науке, исследование многих объектов или явлений реального мира осуществляется именно с помощью моделей и моделирования. Применение виртуальных лабораторий тоже основано на моделировании. Поэтому перефразировку
первого «недостатка» на «использование моделирования при невозможности или трудности реальных исследований» следует считать достоинством.
В заключение следует отметить перспективы использования виртуальных лабораторий в образовательном процессе. Во-первых, как уже отмечалось выше, их роль будет иметь огромное значение в дистанционном образовании. И в этой связи интерес представляют исследования, приведенные в [1; 2; 7]. В этих работах рассматривается парадигма облачных вычислений в совокупности с виртуальными лабораториями в образовательном процессе.
Облачные вычисления на сегодняшний день рассматриваются как одна из наиболее перспективных отраслей ИТ-рынка. «Облако» представляет собой динамически масштабируемый способ доступа к внешним вычислительным ресурсам в виде сервиса, предоставляемого посредством Интернета. При этом пользователю не требуется никаких особых знаний об инфраструктуре "облака" или навыков управления этой "облачной" технологией. Для фирм-заказчиков становится не так важно, чтобы их программное обеспечение находилось именно «на их территории». За счёт выведения обслуживания бизнес-процессов в «облачную среду» компании получают очевидные преимущества - это снижение требований к собственным ИТ-ресурсам и, как следствие, рациональное управление затратами.Это направление, очевидно, является перспективным, о чем свидетельствует уже многолетний опыт его успешного применения в Международном Университете природы, общества и человека «Дубна», расположенном в подмосковном г. Дубна.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белов, М. А. Опыт использования открытого программного обеспечения в виртуальной компьютерной лаборатории на основе технологии облачных вычислений / М. А. Белов, О. Е. Антипов // Проблемы и перспективы развития образования в России: сб. науч. тр. VI Международ. науч.-практ. конф. - Новосибирск: ЦРНС, 2010.
2. Белов, М. А. Принципы проектирования виртуальной компьютерной лаборатории на основе технологии облачных вычислений / М. А. Белов, О. Е. Антипов // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2010: сб. науч. тр. Международ. конф. - Одесса: УКРНИИМФ, 2010.
3. Володин, A. A. Компьютерное имитационное моделирование при изучении основ цифровой техники будущими учителями технологии: автореф. дис. ... канд. пед. наук / А. А. Володин. - Воронеж, 2005. - 24 с.
4. Гомулина, H. H. Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании: дис. ... канд. пед. наук / Н. Н. Гомулина. - М., 2003. - 332 с.
5. Григорьева, С. В. Условия эффективного применения виртуальных лабораторий при дистанционном образовании в военно-учебных заведениях: дис. ... канд. пед. наук / С. В. Григорьева. - СПб., 2008. - 156 с.
6. Назаров, А. И. Информационные и коммуникационные технологии в системе открытого обучения физике в региональном вузе: автореф. дис. ... д-ра пед. наук / А. И. Назаров. - СПб., 2005. - 20 с.
7. Сорокин, А. В. Использование облачных технологий в образовании // Информационно-инновационные технологии: интеграция науки, образования и бизнеса: тр. II Международ. конф. - Алматы: Изд-во Ка-захск. нац. техн. ун-та имени К.И. Сатпаева, 2011.
8. Сохатюк, Ю. В. Использование виртуальных лабораторий - фактор повышения качества и эффективности формирования профессиональных компетенций у студентов // Педагогика: традиции и инновации: мат-лы Международ. науч. конф., октябрь 2011 г., Челябинск. - Челябинск: Два комсомольца, 2011. - Т. II. -С. 146-150.
9. Ходанович, А. И. Концептуально-методические аспекты информатизации общего физического образования на современном этапе: дис. ... д-ра пед. наук / А. И. Ходанович. - СПб., 2003. - 354 с.
10. Режим доступа: mggu-sh.ru/sites/default/files/statya_1_i_2. doc.
11. Якимова, Л. Г. Применение интерактивной модели виртуальной лаборатории в учебном процессе вузов МЧС России: автореф. дис. ... канд.пед. наук / Л. Г. Якимова. - СПб., 2012.
УДК 37.02 ББК 74.202
В. Ф. Горбатюк
ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ САМООРГАНИЗАЦИИ НА ДИАГРАММАХ ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ
Аннотация. В статье рассмотрены новые авторские методы обработки данных электронного журнала преподавателя: диаграммы времени и время выполнения задания как инструменты исследования динамики процессов самоорганизации-самообучения в учебных группах. Приведены результаты обработки экспериментальных данных для одного из предметов.
Ключевые слова: электронный журнал, диаграмма времени выполнения задания, динамика, синергетика, самообучение.
