Поиск:
г.Тамбов, ул. Ленинградская 1
Наши партнеры


Сегодня: 15 декабря 2018 г.
Время:     19 ч. 36 мин.

МАТЕРИАЛЫ
межрегиональной научно-практической конференции
"Информатизация системы образования Тамбовского региона"


Краснянский Михаил Николаевич
ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет"
Доцент кафедры "Автоматизированное проектирование
технологического оборудования", к.т.н., доцент

Карпушкин Сергей Викторович
ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет"
Доцент кафедры "Автоматизированное проектирование
технологического оборудования", д.т.н., доцент

Классификация и структура автоматизированных лабораторных практикумов

В основе преподавания многих дисциплин лежит изучение и демонстрация материала с использованием лабораторных приборов и установок различной сложности и стоимости. Особую роль в данном педагогическом процессе играют активные действия обучающегося при освоении знаний. В настоящее время разработка, проектирование и создание лабораторных приборов и установок сопряжено с целым рядом трудностей, таких как высокая стоимость аппаратной базы, сокращение количества предприятий-производителей, уникальность лабораторного оборудования и др. Основное количество лабораторных стендов, разработанных ранее, на протяжении последних лет устаревает как физически, так и морально. При этом обеспечение услуг различных форм обучения требует предоставления возможности обучающимся наблюдать в реальном режиме времени и самостоятельно проводить лабораторные эксперименты. Для решения данной проблемы целесообразно использовать автоматизированные лабораторные практикумы (АЛП).
Проведем классификацию АЛП в зависимости от целей практикума, способов доступа, используемого аппаратного и программного обеспечения и др.
По степени удаленности обучающегося от аппаратного и (или) программного обеспечения практикумы можно разделить:
  • АЛП удаленного доступа - обучающийся находится в любой точке пространства; передача данных при проведении АЛП осуществляется по каналам сети Internet;
  • корпоративные АЛП - проведение практикума осуществляется на базе компьютерных классов образовательного учреждения, в котором и размещается АЛП; передача данных осуществляется по каналам локальной сети (Intranet) учреждения.
  • локальные АЛП - проведение практикума территориально привязано к месту размещения лабораторной установки или его программное обеспечение не функционирует в сетевом режиме.
По программно-аппаратному обеспечению практикума, которое необходимо для снятия данных в ходе проводимого эксперимента:
  • расчетно-исследовательские АЛП - в ходе данного практикума обучающийся получает задание по проведению определенных расчетов и исследованию поведения объекта на основе известной математической модели. При этом не используется специализированное программное и аппаратное обеспечение. Обучающийся выполняет практикум в соответствии с полученным заданием на базе традиционных программных продуктов или алгоритмических языков программирования.
  • АЛП на базе математических имитационных моделей - обучающийся выполняет практикум с использованием специализированного программного обеспечения, имитирующего функционирование объекта исследования в соответствии с математической моделью, заложенной в алгоритм работы программы-имитатора.
  • АЛП с использованием ранее накопленных данных - при проведении подобных практикумов результаты для обучающегося формируются на основе ранее проводимых экспериментов. Весь накопленный материал при этом систематизирован и хранится в виде электронных баз данных.
  • АЛП на базе лабораторного оборудования - практикум проводится на лабораторном стенде с использованием специализированного программного обеспечения, осуществляющего возможность сбора и передачи необходимой информации, а также управления работой стенда.
  • АЛП на базе промышленного оборудования - обучающийся выполняет практикум на реально действующей промышленной системе. Специализированное программное обеспечение дает возможность наблюдать ход технологического процесса, а также проводить сбор и анализ интересующей информации.
По согласованию времени проведения практикума:
  • on-line АЛП без предварительного согласования времени проведения - практикум может быть проведен в любое время суток, так как объект исследования и все необходимое обеспечение находится постоянно в рабочем режиме и позволяет, как правило, поддерживать многопользовательский режим функционирования.
  • on-line АЛП с предварительным согласованием времени проведения - для проведения практикума обучающемуся необходимо предварительно согласовать дату и время проведения эксперимента с администратором практикума, или подстроиться под общее расписание работы практикума. В этом случае объект исследования и (или) программное обеспечение подключается только в часы, которые были согласованы заранее.
  • off-line АЛП - при выполнении такого практикума обучающийся предварительно формирует необходимые массивы данных для его проведения, передает их администратору практикума, который через некоторый промежуток времени (период проведения эксперимента) возвращает обучающемуся результаты.
По степени воздействия обучающегося на ход эксперимента:
  • АЛП с возможностью сбора и анализа информации - в ходе данного практикума осуществляется только сбор необходимой информации для последующего исследования. Обучающийся не имеет возможности активно влиять на ход эксперимента.
  • АЛП с возможностью сбора и контроля состояния объекта исследования - обучающийся в ходе эксперимента имеет возможность не только снимать необходимые данные, но и изменять режимные параметры, проводить коррекцию характеристик, воздействовать на органы управления.
По количеству обучающихся одновременно выполняющих практикум:
  • индивидуальные АЛП - лабораторный практикум выполняет один обучающийся или подгруппа (как единое целое).
  • АЛП группового доступа - программное и аппаратное обеспечение практикума позволяет организовать его выполнение несколькими обучающимися или подгруппами одновременно с использованием компьютерных классов, локальной сети образовательного учреждения или сети Internet.
По задачам, решаемым в рамках выполнения АЛП:
  • узкоспециализированные АЛП - при создании таких практикумов разработчики закладывают возможность изучения строго определенного объекта, процесса или явления без возможности их оперативной замены.
  • многоцелевые АЛП - основные модули таких АЛП позволяют исследовать различные объекты без существенной коррекции программного или технического обеспечения практикума.
  • исследовательские АЛП - в рамках таких практикумов проводятся научно-исследовательские эксперименты, необходимые не только для изучения базовой программы дисциплины, но и более глубокого исследования объекта.
  • тренажерные АЛП - при проведении таких практикумов обучающийся приобретает навыки управления объектом в различных моделируемых ситуациях.
В настоящее время наиболее актуальны автоматизированные лабораторные практикумы с возможностью многопользовательского удаленного компьютерного доступа. Призванные, в первую очередь, обеспечивать доступ к лабораторным ресурсам в системе открытого дистанционного образования, они также позволяют решить проблемы физического, морального старения лабораторного оборудования и нехватки финансовых ресурсов на его разработку и тиражирование. Использование АЛП на базе дорогостоящего уникального оборудования, разработанного различными учебными заведениями (а при необходимости и промышленными организациями), возможно не только при дистанционном, но и всех других формах обучения.
АЛП с удаленным компьютерным доступом представляют собой комплекс технических, программных и методических средств, обеспечивающих автоматизированное проведение лабораторных работ и экспериментальных исследований непосредственно на физических объектах и (или) имитационных математических моделях. При этом управление режимами функционирования физического объекта и (или) параметрами математических моделей осуществляется с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта.
В качестве объекта АЛП выступает физический объект (лабораторный стенд, промышленная установка и т.д.), математическая модель или массив накопленных данных, используемые для обучения или экспериментального исследования. Субъектом АЛП является пользователь (обучающийся, преподаватель, лаборант и т.д.), работающий в настоящий момент с объектом.
При организации АЛП необходимо предусматривать создание следующих подсистем:
  1. Подсистема объекта или подсистема нижнего уровня, территориально размещаемая вблизи объекта АЛП и непосредственно с ним связанная. Задачи подсистемы - обеспечение процесса проведения лабораторной работы или экспериментального исследования. Включает в себя физический объект, датчики, исполнительные механизмы органов управления и др.
  2. Подсистема измерения осуществляет обеспечение измерений текущих параметров лабораторного эксперимента. Включает в себя электронные элементы преобразования электрических сигналов в кодированную информацию.
  3. Подсистема автоматизированного управления осуществляет оперативное управление объектом АЛП, устанавливает и поддерживает заданные режимы лабораторного эксперимента. Включает в себя электронные элементы мониторинга и управления выходными электрическими сигналами.
  4. Подсистема сбора, передачи и обработки данных предназначена для координации работы измерительных и управляющих устройств объектового уровня, накопления, предварительной обработки, передачи, представления и хранения текущих и накопленных данных лабораторного эксперимента. Включает в себя информационно-вычислительное устройство (ПК, микропроцессорный контроллер, устройства ввода/вывода информации и передачи данных и др.) и специализированное программное обеспечение.
  5. Рабочее место пользователя, которое служит для обеспечения интерактивного взаимодействия субъекта АЛП с изучаемым объектом. Представляет собой ПК и специализированное программное обеспечение.
АЛП, включающие перечисленные подсистемы, позволяют организовать автоматизированное измерение исследуемых параметров и управление физическим объектом; накопление, передачу и обработку данных; коллективное использование лабораторного и научно-исследовательского оборудования. Отметим, что при разработке АЛП необходимо также обеспечивать единообразие технического, программного и информационного обеспечения для унификации и стандартизации отдельных модулей системы.
Новости
14.11.2007 Конференция!


17.10.2007Внимание конкурс!


01.09.2007Поздравляем всех с 1 сентября!
Ждем Вашего активного участия в работе Клуба в новом учебном году!


22.06.2007Итоги конкурса!


20.06.2007Добавлены новые мультимедийные учебно-методические материалы


16.04.2007


Визит А.А. Фурсенко

Министр образования и науки РФ Андрей Александрович Фурсенко


28.03.2007Внимание конкурс!


24.11.2006В ТРЦ ФИО состоялся выпуск юбилейного 5000-го слушателя


21.11.2006Итоги конкурса!


01.11.2006


Фотоальбом
Видеофильм

Семинар


10.10.2006Внимание конкурс!


05.09.2006


Фотоальбом
Видеофильм

Торжественное открытие клуба


01.07.2006Запуск сайта


15.06.2006Начало работы над сайтом



Вход для редакторов
Copyright © ТГТУ, 2006 г.
Сейчас на сайте посетителей - 2