Учебное пособие 3000180
.docИндивидуализированное обучение и контроль знаний обучаемых.
Адаптацию процесса обучения к индивидуальным характеристикам обучаемых по уровню знаний и скорости прохождения материала.
Разгрузку преподавателя от ряда трудоемких повторяющихся операций, связанных с предъявлением учебной информации и контролем знаний.
Сбор и анализ разнообразной статистической информации, используемой для совершенствования учебного процесса.
Областью эффективного использования ЭВМ в учебном процессе является диагностика знаний. При помощи ЭВМ можно организовать сдачу промежуточных зачетов по темам, а также генерировать неповторяющиеся серии вопросов практически по всем аспектам темы.
Учебные проверки усвоения, выступая как средство управления учебной деятельностью учащихся и в известной мере деятельностью преподавателей, являются одной из форм организации усвоения, естественно входящей в структуру процесса обучения. Наряду с проверочной функцией учебные проверки усвоения должны выполнять обучающую и корректирующую функции (дополнения, обобщения), а также организационную функцию (проверкой знаний мотивируется работа над изучаемым предметом, направляется внимание на значение определенных навыков и умений, создаются ориентиры для усвоения). При компьютерном обучении усвоение в значительной степени проверяется методами формализованного контроля. Система контроля должна быть построена в соответствии со структурно логической схемой, которая строится исходя из целей контроля. Усвоение можно контролировать различным образом: от тонких не формализуемых оценок, выполняемых непосредственно в процессе учебного занятия по реакции и настроению аудитории, до разветвленных детальных тестовых проверок, при которых задания, выдаваемые студентам, хорошо формализованы и документально зафиксированы, а результаты выполнения этих заданий оцениваются путем сравнения с эталоном.
Логическая схема построения экспертной оценки при непрерывной многоуровневой профессиональной подготовки специалистов должна строиться с учетом особенностей этой системы.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
В.В. Проскурин, Е.И. Асташева, Ю.В. Жукова
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕПРОЦЕССОРА СВЕРЛИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ.
Интересная особенность САП - их высокая степень универсальности. Дело в том, что собственно траектория движения инструмента в пределах одного типа обработки (точение, фрезерование и т.д.) фактически не зависит от вида применяемого оборудования и контроллера ЧПУ. Достаточно знать, что станок в принципе может обеспечить требуемые перемещения рабочих органов. Поэтому применяется следующий подход: геометрическая и технологическая информация хранится в некотором промежуточном формате, называемом CLDATA, а для генерации УП для конкретного станка программа на CLDATA пропускается через постпроцессор этого станка
Подготовка УП требует переработки большого объема специальной информации. Применение ЭВМ для автоматизации программирования и подготовки УП потребовало разработки специального программно-математического обеспечения для решения различных технологических и геометрических задач, встречающихся при подготовке УП.
Препроцессор выполняет ввод информации о детали. Эту информацию обычно вводят с внешнего носителя в виде чертежа, полученного от САПР (система автоматизированного проектирования). САП должна иметь возможность редактирования этого чертежа. В рамках курсового проекта, был разработан препроцессор сверлильной обработки, который считывает входную информацию – программу на языке АРТ и переводит её в блок формирования CLDATA, который подготавливает информацию для работы постпроцессора в виде текста описания обработки на CLDATA.
Применение таких систем, как препроцессор позволяет ускорить процесс и сократить время на создание различных деталей на станках с ЧПУ.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
В.В. Проскурин, Е.И. Асташева, С.И. Новиков
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПРОЦЕССОРА ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ.
При построении моделей процессов, происходящих в сложных производственных системах, при описании их структуры, оценке эффективности и оптимизации этих систем используются различные аналитические и имитационные схемы математического моделирования.
Известно, что построение аналитической модели функционирования производства является очень трудоемким и часто не реализуемым процессом. Единственным выходом в такой ситуации становится метод имитационного моделирования, основанный на моделирующих алгоритмах, которые строятся с использованием различных стандартов, зачастую включая в себя обобщенные методы исследования систем. Одним из таких методов является моделирование систем массового обслуживания.
Геометрический модуль рассчитывает траекторию движения режущего инструмента, причем принимаются во внимание операторы исходной программы, обеспечивающие автоматический расчет эквидистанты (направление смещения от контура – ФР+, ФР-, ФР0) и величина смещения центра инструмента от контура(оператор R). Если требуется, то все негладкосопряженные элементы траектории автоматически скругляются (обычно применяется при коррекции радиуса инструмента).
Модуль "Геометрический Процессор" формирует файл эквидистанты, который используется модулем "Графический Процессор" для графического моделирования обработки и модулем "Инвариантный Постпроцессор" для генерации управляющей программы. Для удобства отладки модуль генерирует так называемый файл опорных точек траектории движения центра инструмента.
Сгенерированная геометрическая и технологическая информация хранится в некотором промежуточном формате, называемом CLDATA (Cutter Location DATA), а для генерации УП для конкретного станка программа на CLDATA пропускается через постпроцессор этого станка.
Входными данными для технологического процессора является программа на языке APT или чертеж детали в электронном вида. Выходные данные – промежуточная УП в формате CLDATA, предназначенная для дальнейшей обработки в постпроцессоре.
В рамках своего курсового проекта, разработал геометрический процессор фрезерной обработки. Наличие встроенной среды для геометрических 2D посторенний в различных плоскостях с возможностью параметризации дает возможность, как построения вспомогательной геометрии, так и построения объектов обрабатываемой модели. Все двумерные геометрические объекты имеют в системе двоякое представление: графическое и языковое. Между этими представлениями существует однозначная связь. То есть каждому изображенному в графическом окне объекту соответствует строка в программе на языке геометрического процессора и наоборот.
Таким образом, режим двумерных геометрических построений является интерактивной оболочкой, которая обеспечивает доступ к функциям геометрического процессора. Использование интерактивной оболочки позволяет использовать все множество функций без обязательного знания синтаксиса языка. Справочная система создает для пользователей достаточно комфортные условия при работе с процессором.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
В.В. Проскурин, Е.В. Золоторев, А.Н. Чекменев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОСТПРОЦЕССОРА СВЕРЛИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ.
Подготовка УП требует переработки большого объема специальной информации. Применение ЭВМ для автоматизации программирования и подготовки УП потребовало разработки специального программно-математического обеспечения для решения различных технологических и геометрических задач, встречающихся при подготовке УП.
Разработка постпроцессоров является традиционной задачей: еще до появления CAD/CAM-систем постпроцессоры входили в состав САП (систем автоматизации программирования), выполняющих роль средств автоматизации разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. Геометрия обрабатываемой детали и технология обработки описываются в САП в текстовой форме (например, на языке АРТ), после чего выполняется расчет траектории движения инструмента. Для результирующего описания траектории обычно используется стандартный формат CLDATA (Cutter Locations DATA – данные о положении инструмента). Блок формирования CLDATA подготавливает информацию для работы постпроцессора. Данные CLDATA с внешнего носителя ЭВМ считываются постпроцессором. Постпроцессор продолжает переработку промежуточной информации процессора и формирует УП с ориентацией (т. е. с «привязкой») на конкретный станок и систему ЧПУ. Обычно САП содержит набор постпроцессоров, которые обеспечивают формирование УП для конкретных типов станков с ЧПУ. Вызов необходимого постпроцессора осуществляется автоматически по указанию, данному технологом-программистом в тексте исходной программы.
Потребность в разработке большого числа постпроцессоров и значительная трудоемкость их разработки привели к появлению средств автоматизации проектирования постпроцессоров. Эти средства прошли свой путь развития — от библиотек стандартных подпрограмм до специальных автоматизированных систем (генераторов постпроцессоров).
Входными данными для постпроцессора является промежуточная УП, хранимая в формате CLDATA. Выходные данные – готовая УП для конкретного станка (в дальнейшем пропускается через его контроллер) на языке ISO-7bit.
В рамках своего курсового проекта, разработал постпроцессор сверлильной обработки. Справочная система и понятный интерфейс создают для пользователя достаточно комфортные условия при работе.
Новизна данного модуля заключается в использовании в постпроцессоре проектирования современных информационных технологий: создание специализированной оболочки в среде Delphi 7.0 с использованием реляционной БД, позволяющей работать с программой по принципу “клиент-сервер”.
Применение таких систем, как постпроцессор позволяет автоматизировать и, тем самым, ускорить процесс обработки различных заготовок и деталей на станках с ЧПУ.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
В.В. Проскурин, А.И. Бобров, Т.Н. Закиров
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССОРА ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
Система автоматизированного программирования (САП) – это комплекс вычислительных программ и технических средств, позволяющих при наличии исходных данных, получаемых с чертежа детали, осуществлять выпуск управляющих программ с помощью ЭВМ.
Технологический блок предусмотрен в основном в специализированных САП. Выполняемые им функции сильно зависят от области применения САП. В основном технологический блок выполняет разделение обработки на ряд проходов, определяет последовательность переходов, рассчитывает оптимальные режимы резания с учетом ограничений, накладываемых стойкостью инструмента, мощностью привода станка, стружкообразованием, охлаждением и т.д. Технологический процессор выполняет также в соответствии с указанной схемой автоматическую генерацию: участков подхода к контуру при контурной обработке, траектории врезания в материал и траектории многопроходной черновой выборки сплошного материала.
Технологический процессор реализует следующие переходы:
точение;
растачивание;
подрезка;
точение канавок;
фасонное точение;
сверление;
глубокое сверление;
нарезание резьбы резцом;
нарезание резьбы метчиком;
отрезание.
В итоге совместной работы геометрического и технологического блоков САП генерирует промежуточную УП в формате CLDATA, а для генерации УП для конкретного станка программа на CLDATA пропускается через постпроцессор этого станка.
Входными данными для технологического процессора является программа на языке APT или чертеж детали в электронном вида. Выходные данные – промежуточная УП в формате CLDATA, предназначенная для дальнейшей обработки в постпроцессоре.
В рамках своего курсового проекта, разработал технологический процессор токарной обработки. Данный технологический процессор обеспечивает автоматическое проектирование первичных и производных структурных составляющих операции. Автоматизирует и облегчает создание специализированных управляющих программ для конкретных станков с ЧПУ. Справочная система создает для пользователей достаточно комфортные условия при работе с процессором.
Воронежский государственный технический университет
УДК. 681.3
А.В. Паринов, О.А Печенкина, А.Н. Чекменев
ВНЕДРЕНИЕ КОМПОНЕНТНО-ЗАВИСИМОГО ПОДХОДА В РАМКАХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Процесс перехода от индустриального к информационному обществу требуют кардинальных изменений во многих сферах деятельности государства. В первую очередь это касается обучения. В развитых странах предусмотрено обеспечение развития образования на основе прогрессивных концепций, создание новой системы информационного обеспечения образования, вхождение каждого государства в трансконтинентальную систему компьютерной информации.
Для обеспечения этих целей необходимо быстрыми темпами развивать дистанционное образование, введение которого позволяет перейти на качественно новый уровень обучения. Перспективным направлением является обучение через Интернет с использованием специально разработанных педагогических программных сред (далее ППС) для каждого отдельно взятого предмета. Такой подход позволяет более полно изучить конкретную предметную область, обеспечивая выполнение различных видов учебной деятельности. Необходимость разработки отдельных ППС для каждого предмета влечет за собой большие накладные расходы, поэтому актуальной является задача разработки технологий, которые обеспечивают переход от курса к курсу с минимальным количеством изменений. Решение этой проблемы заключается в выделении общих функций для произвольных ППС и написании специфических компонент для реализации каждой из них. При таком подходе легко модифицировать и расширять созданную систему в зависимости от дидактических потребностей и появления новых знаний.
Анализ конкретной предметной области позволяет выделить компоненты, которые необходимы для правильной и полноценной организации учебной деятельности. Рассмотрим более детально основные из них (для естественно-математических дисциплин).
1. Компонент для реализации входа в систему. С помощью этого компонента реализуется аутентификация пользователей, и разделение пользователей на группы.
2. Компонент безопасности. Служит для авторизации пользователей и разделения прав доступа в зависимости от группы к которой принадлежит пользователь.
3. Компонент администрирования. Служит для общего управления всем узлом дистанционного обучения и организации взаимодействия отдельных компонент. Функциональность предполагает также добавление, удаление, редактирование информации о пользователях, определение прав пользователей на доступ к отдельным компонентам.
Эти три модуля играют особую роль, поскольку образуют мощный каркас, который обеспечивает легкое внедрение и удобное взаимодействие компонент предназначенных для организации процесса обучения. Рассмотрим теперь их.
4. Компонент «Учебное пособие». Представляет собой модуль для работы со структурированным гипертекстом. С помощью него учащийся получает необходимую теоретическую помощь.
5. Компонент «Задачник». Служит хранилищем задач для конкретного предмета. Может быть структурно и функционально объединен с компонентом «Учебное пособие». Функциональные возможности позволяют преподавателям добавлять и редактировать задания, а учащимся загружать задачи себе в тетрадь.
6. Компонент «Конспект». Служит для хранения и работы с задачами отдельного учащегося. Позволяет увидеть решена ли задача, самостоятельно ли решена, оценку за решение. Из конспекта учащийся может загрузить задачу в среду решения задач.
7. Компонент «Среда решения задач». Представляет собой узко специализированный модуль для решения некоторого класса задач конкретного предмета. Важной особенностью среды решения является то, что она должна предоставлять инструментарий для решения задач данной конкретной области и уметь проверять правильность на каждом шаге решения, предоставляя помощь в случае необходимости. Внешний интерфейс взаимодействия с тетрадью от изменения предмета меняться не должен.
8. Компонент для проведения мониторинга. Позволяет собирать данные и проводить статистический анализ для постоянного контроля эффективности обучения.
9. Компонент группового обсуждения проблем. Организуется в виде форума, где можно задать вопрос и получить на него ответ или обсудить конкретные проблемы.
Построенная таким образом система легко модифицируема. Изменение содержания «Учебного пособия» и замена компонента «Среда решения задач» в зависимости от дидактических потребностей курса не влечет за собой изменений в архитектуре и взаимодействии всех остальных компонент. Таким образом, для систем дистанционного обучения реализуется принцип открытой архитектуры.
Воронежский государственный технический университет
УДК. 681.3
А.В. Паринов, М.В. Сергеев, А.Н. Чекменев
ОРГАНИЗАЦИЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ В СРЕДЕ INTERNET НА БАЗЕ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОГО ЦЕНТРА ДО
Создание многофункционального межрегионального интерактивного ресурса Дистанционного Обучения (ДО) коллективного пользования на базе web-сервера в среде INTERNET определяется не только характерными для России особенностями, но и традиционными факторами социально-экономического развития:
экономические проблемы, не позволяющие многим желающим приезжать и учиться в крупных центрах;
неравномерность распределения людских и материальных ресурсов;
постепенное, но существенное, уменьшение численности квалифицированных кадров;
территориальная удаленность проживания потенциальных учащихся от ведущих учебных заведений России;
учебная база и квалификация преподавателей на периферии порой не достаточны для получения современного образования;
проблемы получения образования молодыми людьми с ограниченными возможностями передвижения (инвалиды);
неэффективность традиционного заочного обучения, сводящего на нет время общения обучающегося с преподавателем;
постоянный спрос на образовательные услуги ведущих учебных центров России.
Подобные проблемы существуют во многих странах мира. Однако масштабность и одновременность их появления в современной России просто уникальны.
В последнее время все большую актуальность приобретает технология дистанционного обучения. Раскрыть которую в полной мере возможно только используя телекоммуникационные и информационные ресурсы сети INTERNET, так как основная цель ДО – донести до территориально удаленного потребителя образовательных услуг весь объем учебного материала вне зависимости от степени его технической оснащенности.
Разрабатываемый ресурс межрегионального учебно-методического центра дистанционного обучения имеет следующую модульную структуру:
регистрация / авторизация пользователей при входе в систему;
просмотр, добавление, обновление и удаление учебных курсов;
организация непрерывных консультаций по всем предметам (форумы);
выполнение, добавление, обновление и удаление учебных тестовых заданий и сохранение результатов тестов;
доступ преподавателей каждой школы (ВУЗа) к результатам тестов учащихся этой школы (ВУЗа) и формирование сертификатов с подписью преподавателя;
формирование обобщенной статистики по различным показателям.
Вся система построена с учетом возможности расширения её функциональности, внедрения и адаптации под сайт любого дизайна, не меняя при этом исходные коды.
Прикладные программы ресурса используют JavaScript, что позволяет увеличить наглядность, удобство и скорость работы, одновременно сокращая трафик данных (что особенно важно при работе с дорогим или низко-пропускным INTERNET).
Важной особенностью системы является возможность сложного (не бинарного) оценивания результатов теста. В частности, за более трудные вопросы может начисляться более высокий балл, чем за лёгкие, возможно начисление определённого количества баллов за «не абсолютно верные» ответы. На базе этих данных можно строить сколь угодно сложные системы оценивания результатов. Также возможно выставление оценки непосредственно преподавателем.
В работе развивается подход к формальному описанию замкнутой технологии оценочной деятельности, основанный на использовании математических структур, моделируемых в теории нечетких множеств для описания сложных систем; логических принципов, выходящих за рамки классической бинарной логики, которые позволяют создавать модели оценочной деятельности в условиях неопределенности и нечеткости.
Разработанная система дистанционного обучения предоставляет возможность учащемуся в любое удобное для него время вне зависимости от территориальной расположенности и технической оснащенности получать необходимую информацию для самостоятельной проработки. В режиме «OnLine» выполнять контрольные задания, задавать вопросы преподавателю и получать ответы на них, участвовать в тематических конференциях. Преподавателю такая форма обучения обеспечивает быстрый и оперативный контроль усвоения материала каждым учащимся и при необходимости позволяет адекватно корректировать процесс обучения.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, О.А. Самолыга, Е.Д. Федорков
ВНЕДРЕНИЕ СТАНДАРТОВ ПОДГОТОВКИ ИТ-СПЕЦИАЛИСТОВ НА БАЗЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО КУРСА
В настоящее время актуальной является задача подготовки специалистов, бакалавров и магистров, владеющих современными параллельными вычислительными и суперкомпьютерными технологиями и способных эффективно применять их при проведении фундаментальных и прикладных исследований. Актуальность данной задачи обусловлена следующими основными причинами: массовое производство персональных компьютеров на базе многоядерных процессоров, широкое распространение кластерных вычислительных систем и грид-вычислений.
Компьютер на базе многоядерного процессора фактически является многопроцессорной вычислительной системой. Таким образом, в настоящее время осуществляется повсеместный и массовый переход на компьютеры с параллельной архитектурой. Кластер - это связанный набор полноценных компьютеров, используемый в качестве единого вычислительного ресурса. Кластеры могут быть построены из стандартных рабочих станций с использованием стандартного сетевого оборудования и стандартного программного обеспечения. Подобные кластеры сочетают в себе экономичность и высокую вычислительную мощность и в соответствии с рейтингом TOP500 самых мощных суперкомпьютеров мира в настоящее время претендуют на доминирующее положение в области высокопроизводительных вычислений. С помощью свободно доступного программного обеспечения обычные рабочие станции и/или высокопроизводительные кластеры, подключенные к сети Интернет, могут быть объединены в единую распределенную вычислительную систему. В то же время существующие образовательные стандарты подготовки ИТ-специалистов не обеспечивают в полной мере освоение студентами современных параллельных вычислительных технологий. В настоящее время образование в области параллельных вычислений базируется на трех дисциплинах: архитектура вычислительных систем, программирование и вычислительная математика. В то же время ряд основополагающих фактов, методов и технологий решения больших задач на больших вычислительных системах возник как результат исследований на стыке нескольких предметных областей. В силу этого излагаемые в соответствующих курсах сведения оказываются недостаточными для формирования целостной системы знаний, ориентированной на эффективное построение параллельных процессов, когда ресурсы конкретной вычислительной системы на конкретной задаче используются для достижения максимально возможного ускорения. Образовательные курсы, связанные с вычислительной техникой или ее использованием, могут быть разделены на две группы: базовые и специальные. Базовые курсы носят универсальный характер и не классифицируются по типам вычислительной техники. Они сформировались на основе знаний о последовательных машинах и последовательных вычислениях и с течением времени практически не меняются. В рамках курса по программированию базовые сведения начинают читаться с первого или второго семестра, в рамках курса по численным методам примерно с третьего семестра. Специальные курсы, относящиеся к параллельным вычислительным системам, начинают читаться довольно поздно (как правило, не ранее седьмого или даже девятого семестра). В силу этого, как правило, не удается вызвать у студентов интерес к параллельным вычислительным алгоритмам и показать перспективу работы с ними.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, М.В. Ришко, Е.Д.Федорков
РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ НА БАЗЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
Между параметрами оснащаемой детали и формируемой технологической оснасткой существует информационно-функциональная взаимосвязь. Аналогичные взаимосвязи существуют также между технологическими решениями по производству детали и информационными моделями этой детали. Всё это создаёт предпосылки для комплексной автоматизации: деталь технологический процесс изготовления детали – проектирование и изготовление технологической оснастки – изготовление детали. В связи с этим при автоматизации проектирования приспособлений и был определён метод построения технологического оснащения на базе информационной модели, получившей название синтеза конструкций.
В основу этого метода положены следующие принципы: