авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство связи Учебно-методическое объединение высших учебных заведений РФ по ...»

-- [ Страница 4 ] --

Данный комплект в совокупности с программными средствами LabVIEW по зволяет разрабатывать широкий спектр аппаратно-программных моделей инфоком муникационных систем, которые являются чрезвычайно полезными при изучении теории, техники и методов проектирования современных инфокоммуникационных систем. В настоящее время данный комплект в тестовом режиме используется при проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Теория электри ческой связи» и «Основы теории систем связи с подвижными объектами».

Кроме того, в рамках лаборатории «Инновационных методов модельно ориентированного проектирования инфокоммуникационных систем для авиационной и ракетно-космической техники» осуществляется обучение методам исследования и проектирования инфокоммуникационных систем в среде MATLAB/Simulink, включая разработку имитационных моделей инфокоммуникационных систем, автоматическую генерацию HDL- и C-кодов, быстрое прототипирование и тестирование разработан ных алгоритмов на ПЛИС и микроконтроллерах. Поставлен и проводится комплекс практических и лабораторных занятий по изучению методов модельно ориентированного проектирования инфокоммуникационных систем в среде MATLAB/Simulink.

В качестве одного из основных направлений развития лабораторного комплек са кафедры в настоящее время рассматривается развитие направления программных средств сквозного автоматизированного проектирования инфокоммуникационных систем на основе ПЛИС, СБИС и программно-реализуемых микропроцессоров.

Изучение спектра гауссовского импульса с использованием инженерного пакета Microsoft Office Excel в рамках изучения курса «Многоканальные телекоммуникационные системы»

М.С. Тверецкий, mes@mtuci.ru, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия Современные многоканальные телекоммуникационные системы в своем боль шинстве реализуются как волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). В этих системах принятый сигнал поступает на фотодетектор, на выходе которого получают огибающую входных оптических импульсов, представляющую собой униполярные импульсы напряжения или тока. Эти импульсы, прежде чем будет раскрываться пе реносимая ими информация, подвергают определённой обработке: усиливают и кор ректируют. Очевидно, что при изучении ВОСП необходимо знать свойства данных импульсов с тем, чтобы отчётливо представлять себе функции соответствующих уз лов оборудования.

Считается, что в большинстве случаев форма импульса на выходе фотодетек тора приёмного оборудования близка к гауссовской [1]. Считается также, что такие импульсы практически не изменяют своей формы при прохождении по оптическому тракту;

уменьшается лишь их площадь из-за потерь энергии и увеличивается средне квадратическая ширина из-за дисперсии в оптическом волокне (ОВ). Огибающая час тотного спектра таких импульсов также описывается гауссовским распределением.

Составлен цикл компьютерных упражнений, направленных на изучение взаи мосвязи таких параметров, как амплитуда, ширина на различных уровнях, спектраль ный состав и взаимное влияние импульсов. Данные компьютерные упражнения, по мимо чётко сформулированных заданий, позволяют учащемуся установить для себя как порядок, так и объем дополнительных экспериментов, расширяющих представле ние об изучаемом предмете.

Заключительным упражнением данного цикла компьютерных упражнений яв ляется упражнение, в котором осуществляется построение гауссовских импульсов с различными параметрами и нахождение для них частотных спектров, а также провер ки соответствия огибающих спектров гауссовской функции распределения плотности вероятности.

На первом этапе выполнения упражнения осуществляется расчёт мгновенных значений импульса по заданным параметрам: коэффициенту заполнения и относи тельному уширению. На этом этапе особое внимание уделяется корректности формы импульса для последующего быстрого преобразования Фурье (БПФ) [2]. Особенно стью формы импульса является то, что исследуемый импульс как бы вырезается из бесконечной импульсной последовательности, а потому при расчёте его мгновенных значений должно быть учтено влияние как предыдущих, так и последующих импуль сов. Это тем более важно, что гауссовские импульсы имеют большую длительность последействия.

Как показывает опыт, для корректного анализа достаточно 16-и спектральных составляющих (32 мгновенных значений). БПФ осуществляется функцией Анализ Фурье из инженерного пакета Microsoft Office Excel. Результаты анализа преобразу ются к виду амплитудно-частотного спектра, симметричного относительно постоян ной составляющей.

Соответствие огибающей этого спектра гауссовской функции проверяется сле дующим образом.

Известно, что гауссовская функция у(х), симметричная относительно начала координат характеризуется двумя параметрами: А (амплитудой) и (среднеквадрати ческим отклонением). Эти параметры можно определить логарифмируя функцию у(х) и, использовав мгновенные значения (у1, у2) двух спектральных составляющих (х1, х2), составить и решить систему из двух линейных уравнений.

Для проверки сделанного предположения в выражение для у(х) следует подста вить полученные параметры А и, а также третье значение x3. Вычисляя получившее ся соотношение, получаем величину y3. Очевидно, если вычисленное значение y3 не равно полученному в результате БПФ, то или огибающая не является гауссовской функцией, или в вычислениях допущена ошибка Для проверки правильности проделанных операций осуществляется обратное БПФ (ОБПФ). При этом мгновенные значения импульсов, полученных в результате ОБПФ, должны отвечать исходным значениям.

Особый интерес представляет наблюдение формы импульсов, восстановленных посредством ОБПФ, при «фильтрации» спектра. «Фильтрация» осуществляется ис ключением из спектра, перед тем, как будет произведено ОБПФ, тех или иных спек тральных составляющих. Такая методика не вполне корректна, поскольку не учиты вает фазовой характеристики фильтра, однако, как показывают точные расчёты, кар тина для сильного ограничения спектра сверху, что характерно для малошумящих усилителей фотоприёмников, обладает хорошей наглядностью.

Выбор приложения Microsoft Office Excel продиктован тем, что данное прило жение весьма распространено и большинство пользователей ПК имеет навыки работы с ним. Широкое распространение этого приложения позволяет выполнять эти упраж нения, как в домашних условиях, так и практически в любых компьютерных классах.

Кроме того, расчёты посредством этого приложения корректны, наглядны и не требуют специальных уточнений относительно скрытой от пользователя цифровиза ции данных, как, например, в приложениях LabView или Mathcad. Конечно, выбран ное приложение не свободно от недостатков, однако большинство этих недостатков преодолеваются по мере накопления навыка работы с приложением.

Литература Г. Агравал. Нелинейная волоконная оптика. Пер. с англ. / М.: Мир – 1996 – 1.

с.:ил.

2. М.С. Тверецкий. Многоканальные телекоммуникационные системы (компью терные упражнения). Ч. 1. Методические указания по выполнению упражнений.

Учебное пособие / МТУСИ. – М., 2011. – 30 с.: ил.

Организация лабораторного практикума по дисциплинам профессионального цикла на основе тренажеров А.Ю. Чернышев, ChernyshevAY@marstu.net Марийский государственный технический университет, Йошкар-Ола, Россия Одним из эффективных способов получения, совершенствования и закрепления практических умений и навыков в процессе обучения является выполнение лабора торных работ, объединяемых, как правило, в сквозные практикумы. При отсутствии по различным причинам лабораторных стендов и макетов наиболее эффективной ка жется организация лабораторного практикума на базе комплекса программ тренажеров.

Программа-тренажер представляет собой функционально завершенную про грамму, адекватно имитирующую работу какой-либо системы, какого-либо устройст ва или протекающий в них процесс. В отличие от серийного оборудования или лабо раторных стендов и макетов на его основе тренажер позволяет наблюдать и анализи ровать не только входные воздействия и внешние реакции, но и внутренние процес сы, непосредственное наблюдение которых, как правило, часто в серийном оборудо вании не доступно. В отличие же от математических и более конкретных по сравне нию с ними функциональных моделей тренажеры, во-первых, дают более детальное предметное представление об объекте изучения (исследования) и происходящих в нем процессах и, во-вторых, имеют более удобный и наглядный интерфейс.

Неоспоримы достоинства тренажеров и с методической точки зрения. По срав нению со стендами и макетами они абсолютно электрически безопасны, т.к. пред ставляют собой всего лишь программы для надежных и безопасных персональных ЭВМ. Математическое моделирование требует достаточно высокого уровня подго товки обучающихся по математическим и естественно-научным дисциплинам, ана литического образа мышления и навыков синтеза моделей. Обычно эти качества окончательно формируются у студентов, причем даже не у всех, на этапе выполнения выпускной квалификационной работы. Функциональное моделирование требует зна ния или освоения в сжатые сроки дополнительных программных средств, в среде ко торых моделирование осуществляется. Тренажер же является готовой реализацией модели и потому не требует ни навыков математического моделирования, ни освое ния специфических программ.

Особенностью тренажеров также является возможность варьирования моделей и их параметров, что немаловажно при организации лабораторного практикума в боль ших студенческих коллективах, где велика вероятность дублирования и подмены ре зультатов. Кроме того, наличие избыточного количества программ-тренажеров и ла бораторных работ на их основе позволяет существенно разнообразить лабораторный практикум и сделать его более гибким с учетом особенностей контингента обучаю щихся, специализации и других признаков.

Естественно, не верно заключение, что тренажеры – это единственно правиль ный и эффективный способ организации лабораторного практикума. Необходимо еще раз подчеркнуть, что тренажеры эффективны как замена лабораторным стендам и ма кетам. Именно в таком аспекте они внедрены и используются в дисциплинах «Защита информации в телекоммуникационных системах» для направлений подготовки маги стров «Телекоммуникации» и «Инфокоммуникационные технологии и системы свя зи» и «Защищенные телекоммуникационные системы» для направления подготовки бакалавров «Телекоммуникации». Применение лабораторных стендов в указанных дисциплинах невозможно вследствие либо высокой стоимости оборудования, либо низкой информативности возможных стендовых работ.

В настоящее время разработаны, внедрены, апробированы и интенсивно исполь зуются тренажеры «Блоковое помехоустойчивое кодирование», «Сверточное кодиро вание», «Псевдослучайные последовательности», «Скремблирование в линиях связи»

и «Циклические избыточные коды». На основе каждого из тренажеров организовано выполнение от одной до трех лабораторных работ. Например, тренажер «Блоковое помехоустойчивое кодирование» используется при выполнении лабораторных работ «Линейные блоковые коды», «Декодирование блоковых кодов по минимуму кодовых расстояний», «Синдромное декодирование линейных блоковых кодов». На основе тренажера «Сверточное кодирование» выполняются работы «Исследование характе ристик сверточных кодов» и «Изучение принципов работы сверточного кодера». Все го на пяти тренажерах организовано выполнение восьми лабораторных работ.

Исполняемые модули тренажеров доступны студентам в лаборатории «Совре менные телекоммуникационные системы» кафедры радиотехники и связи МарГТУ.

Для работы с тренажерами не требуются никакие специфические программные и ап паратные средства. Методические указания доступны либо в электронном формате в указанной лаборатории, либо в виде лабораторного практикума, изданного в МарГТУ (доступен также в электронном формате в электронной библиотечной системе Мар ГТУ).

Все перечисленные тренажеры отличаются простотой освоения и использования студентами, наличием встроенных справочно-информационных подсистем, гибко стью варьирования параметров моделируемых объектов и органично вписались в структуру учебного процесса. Тренажеры созданы и отлажены в среде программиро вания Delphi 7. Создание и внедрение тренажеров происходило последовательно, на чиная с 2006 года (тренажеры «Сверточное кодирование» и «Блоковое помехоустой чивое кодирование»). За прошедший период с учетом замечаний и предложений, вы сказанных специалистами предприятий и организаций, которые специально знакоми лись с тренажерами, преподавателями и студентами, вовлеченными в учебный про цесс, почти все тренажеры претерпели существенное изменение по сравнению с пер воначальными версиями.

Кроме версий, используемых в учебном процессе, также разработаны версии с расширенными функциональными возможностями, используемые в научных иссле дованиях, в том числе в научно-исследовательской работе студентов. В них реализо ваны новые методы и алгоритмы, полученные в рамках прикладных научных иссле дований, например, алгоритм взаимного преобразования порождающих и провероч ных матриц систематических линейных блоковых кодов с произвольной конфигура цией, методы линейного блокового кодирования в недвоичных пространствах, алго ритмы поиска оптимальных порождающих матриц линейных блоковых кодов и т.п.

На некоторые из этих программ, отличающиеся оригинальными названиями, получе ны свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Развитие экспериментально-лабораторной базы подготовки студентов на основе технологии LabView А.В. Зуев, ZuevAV@marstu.net, Н.В. Рябова, RyabovaNV@marstu.net Марийский государственный технический университет, Йошкар-Ола, Россия Динамичное развитие инфокоммуникационных технологий предъявляет жест кие требования к модернизации лабораторной базы учебного процесса в системе высшего образования. В соответствии с ФГОС большого внимания требует проблема развития практических навыков студентов. Есть несколько путей повышения качест ва лабораторной базы. Первый путь очевиден – закупка современного оборудования.

Но этот путь связан с довольно большими расходами. В последние годы появилась еще одна возможность – использование программно-аппаратных комплексов для соз дания виртуальной лабораторной среды (например технология LabView). Этот ком плекс предполагает возможность путем графического функционально ориентированного программирования, использующего функционально-логический принцип конструирования (рисования) и графического представления алгоритмов программ, создавать виртуальные приборы, которые затем с помощью специальных переходных плат можно подключать в комплекс с физическими приборами для про ведения лабораторных исследований.

LabView является открытой системой программирования и имеет встроенную поддержку всех применяемых в настоящее время программных интерфейсов, таких как Win32 DLL, COM.NET, DDE, сетевых протоколов на базе IP, DataSocket и др. В состав LabView входят библиотеки управления различными аппаратными средствами и интерфейсами, такими как PCI, CompactPCI/PXI, VME, VXI, GPIB (КОП), PLC, VISA, системами технического зрения и др. Программные продукты, созданные с ис пользованием LabView, могут быть дополнены фрагментами, разработанными на тра диционных языках программирования, например C/С++, Pascal, Basic, FORTRAN. И наоборот, можно использовать модули, разработанные в LabView в проектах, созда ваемых в других системах программирования. Таким образом, LabView позволяет разрабатывать практически любые приложения, взаимодействующие с различными видами аппаратных средств, поддерживаемых операционной системой компьютера.

Используя технологию виртуальных приборов, можно превратить стандартный персональный компьютер и набор произвольного контрольно-измерительного обору дования в многофункциональный измерительно-вычислительный комплекс.

В основе использования технологии LabView лежит комбинированное модели рование систем на ЭВМ, включающее аналитическое, имитационное и натурное. Для аналитического моделирования характерно то, что алгоритм функционирования сис темы записывается в виде некоторых аналитических соотношений (алгебраических, интегро-дифференциальных, конечно – разностных и т.п.) или логических условий.

При имитационном моделировании алгоритм функционирования системы воспроиз водится во времени с сохранением логической структуры и последовательности про текания элементарных явлений, составляющих процесс. В настоящее время имитаци онное моделирование – наиболее эффективный метод исследования систем, а часто и единственный практически доступный метод получения информации о поведении системы, особенно на этапе ее проектирования.

Натурное моделирование включает проведение исследования на реальном объ екте с возможностью вмешательства человека в процесс проведения эксперимента и последующей обработки результатов эксперимента на компьютере. Отличие модель ного эксперимента от реального заключается в том, что в модельном эксперименте могут быть реализованы любые ситуации, в том числе «невозможные» и аварийные, что в силу разных причин бывает недопустимо при работе с реальными объектами.

Все представленные виды моделирования могут быть реализованы с использованием системы программирования LabView, которая может успешно применяться в образо вательных и научных целях, при промышленной автоматизации, в проектных и ком мерческих структурах, связанных с тестированием и измерением каких-либо пара метров, их анализом, визуализацией результатов, созданием баз данных, использова нием компьютерных сетей.

Система LabView включает в себя:

· ядро, обеспечивающее работоспособность программных процессов, разде ление аппаратных ресурсов между процессами;

· компилятор графического языка программирования «G»;

· интегрированную графическую среду разработки, выполнения и отладки программ;

· набор библиотек элементов программирования в LabView, в том числе биб лиотеки графических элементов пользовательского интерфейса, библиотеки функций и подпрограмм, библиотеки драйверов, библиотеки программ для организации взаи модействия с измерительно-управляющими аппаратными средствами и т.п.;

· развитую справочную систему;

· обширный набор программ-примеров с возможностью как тематического, так и алфавитного поиска.

Программирование в системе LabView максимально приближено к понятию алгоритм. После того, как разработчик представит функционирование, алгоритм ра боты своей будущей программы, изображается блок-схема этого алгоритма с исполь зованием графического языка программирования «G». При этом не требуется думать о портах ввода-вывода, прерываниях и иных атрибутах системного программирова ния. Данные будут передаваться от блока к блоку по заданным «проводам», обраба тываться, отображаться, сохраняться в соответствии с определенным алгоритмом.

Ядро LabView может автоматически использовать эффективные современные вычис лительные возможности, такие как многозадачность, многопоточность и т.п.

Процесс программирования в LabView можно сравнить со сборкой какой-либо модели из конструктора. Программист формирует пользовательский интерфейс про граммы – выбирает из наглядных палитр-меню нужные элементы (кнопки, регулято ры, графики) и помещает их на рабочее поле программы. Аналогично «рисуется» ал горитм – из палитр-меню выбираются нужные подпрограммы, функции, конструкции программирования (циклы, условные конструкции и проч.). Затем также устанавли ваются связи между элементами – создаются виртуальные провода, по которым дан ные будут следовать от источника к приемнику. Помимо библиотек, входящих в со став системы LabView, существует множество дополнительно разработанных про грамм. Многие из них свободно доступны через Internet. Собственные разработки пользователей, накопленные в процессе работы, могут размещаться в новых библио теках и могут быть многократно использованы в дальнейшем.

Система программирования LabView имеет встроенный механизм отладки приложений. В процессе отладки разработчик может назначать точки останова про граммы, выполнять программу «по шагам», визуализировать процесс исполнения программы и контролировать любые данные в любом месте программы.

Система позволяет защитить программы от несанкционированного изменения или просмотра их исходного кода. При этом разработчик может либо использовать пароли на доступ к приложениям, либо вовсе удалить исходный код из работающего приложения.

Виртуальные приборы (англ. Virtual Instrumentation) – концепция, в соответст вии с которой организуются программно-управляемые системы сбора данных и управления техническими объектами и технологическими процессами.

Система организуется в виде программной модели некоторого реально сущест вующего или гипотетического прибора, причём программно реализуются не только средства управления (рукоятки, кнопки, лампочки и т.п.), но и логика работы прибо ра. Связь программы с техническими объектами осуществляется через интерфейсные узлы, представляющие собой драйвера внешних устройств – АЦП, ЦАП, контролле ров промышленных интерфейсов и т.п.

Предшественницей концепции виртуальных приборов служила концепция сле пых приборов, предусматривающая организацию системы в виде физического уст ройства («черного ящика», реализующего логику работы прибора, но не имеющего пользовательского интерфейса), и программно-реализуемых средств управления (представляющих собой HMI).

Концепция виртуальных приборов применяется в качестве базовой в таких продуктах, как:

· LabView фирмы National Instruments (США) (http://www.natinst.com);

· DASYLab фирмы DATALOG GmbH (Германия) (http://www.dasylab.com);

· DIAdem фирмы GfS mbH (Германия).

В настоящее время торговые марки DASYLab и DiaDem также принадлежат National Instruments.

LabView используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами. Идеологиче ски LabView очень близка к SCADA-системам, но в отличие от них в большей степе ни ориентирована на решение задач не столько в области АСУ ТП, сколько в области АСНИ.

На кафедре радиотехники и связи Марийского государственного технического университета за годы подготовки кадров по специальности «Радиосвязь, радиовеща ние и телевидение», а затем по направлению «Телекоммуникации» (сейчас «Инфо коммуникационные технологии и системы связи») накоплен большой потенциал в области лабораторных комплексов и методического обеспечения. В настоящее время разработана и реализуется программа развития лабораторной базы на основе техноло гии LabView. Это позволяет соединить возможности макетирования и имитационного моделирования для увеличения возможностей создания комплексов технических средств. Внедрение технологии LabView позволит в дальнейшем развить направление дистанционного обучения в плане разработки виртуальных лабораторий для органи зации практикумов по естественнонаучным, общепрофессиональным и специальным дисциплинам.

Литература 1. Н.А. Виноградова, Я.И. Листратов, Е.В. Свиридов. «Разработка прикладного про граммного обеспечения в среде LabView». Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2005.

2. http://russia.ni.com/ 3. http://www.automationlabs.ru/ 4. http://digital.ni.com/ 5. http://www.LabView.ru/ Роль виртуальных лабораторных работ при изучении курсов «Общая теория связи» и «Основы схемотехники»

В.С. Дубровин, dvs8937@saransk.ru, В.В. Никулин, nikulinvv@mail.ru Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, Саранск, Россия Обязанность преподавателя – научить студентов активно мыслить, сформиро вать у них умение самим находить знания. Постоянное пополнение и обновление зна ний – важнейшая сторона профессиональной деятельности любого специалиста. Объ ем информации, необходимый для плодотворной работы по специальности, возраста ет с большой скоростью, а изучаемый материал быстро устаревает и нуждается в об новлении. Экспериментально установлено, что при равных условиях в памяти чело века запечатлевается лишь 10% того, что он слышит, до 50% того, что он видит, 90% того, что он делает [1-2].

Основная особенность технического образования – организация и проведение лабораторных практикумов с применением реального исследовательского оборудова ния. Подготовка инженеров невозможна без организации и проведения лабораторных практикумов по базовым учебным дисциплинам общей профессиональной и специ альной подготовки. Важность этого вида учебных занятий подтверждается дейст вующими государственными образовательными стандартами.

Пока в высшем профессиональном образовании преобладают традиционные формы проведения лабораторного практикума, с использованием стендовых лабора торных работ (СЛР), поскольку они, как правило, просты в использовании и понятны.

Традиционное образование, будучи наиболее массовым, является вместе с тем и од ним из самых консервативных, поэтому можно сказать, что форма обучения с исполь зованием только СЛР морально устаревает. СЛР являются наиболее дорогостоящим видом учебных занятий (затраты могут составлять до 80% всех затрат на подготовку специалистов). Кроме того, смена технологий и поколений электронных компонентов происходит очень быстро, а обновление лабораторной базы, как правило, отстает.

В настоящее время приоритетной задачей высшего технического образования является формирование современных инновационных образовательных технологий.

Актуальность этой задачи заключается в том, что в соответствии с федеральными го сударственными образовательными стандартами нового поколения резко возрастает доля интерактивного представления материала с использованием компьютерных технологий.

Коренные изменения в сфере российского высшего технического образования связаны с интеграцией России в европейское и международное образовательное со общество с учетом национальных особенностей и потребностей развития страны.

Приоритетные направления политики в области образования отражены в документах, относящихся к Болонскому процессу, в «Национальной доктрине развития образова ния», в «Концепции модернизации Российского образования до 2020 года».

В настоящее время российское общество в соответствии с Болонским соглаше нием осуществляет переход к инновационной модели развития науки, техники и тех нологий. При этом наивысший приоритет получило направление информационно телекоммуникационных технологий и электроники [3]. Информатизация должна ох ватывать все формы учебного процесса, в том числе такую важную компоненту, как лабораторный практикум.

Компьютерные технологии, наряду с традиционными методами образования, помогают более понятно и наглядно излагать учебный материал, формируют компе тенции, необходимые для дальнейшего профессионального развития. Моделирование способствует лучшему пониманию процессов, происходящих в реальных электрон ных устройствах. Эксперименты на моделях позволяют исследовать режимы, недо пустимые при натурных испытаниях устройств, замедлить или ускорить развитие ис следуемых процессов, что позволяет, в конечном итоге, более глубоко усвоить их сущность [4].

При проведении лабораторных работ все чаще используют виртуальные лабо раторные практикумы, суть которых заключается в замене реального натурного ис следования на математическое моделирование изучаемых физических процессов.

Компьютер значительно расширяет возможности информационного обеспечения учебного процесса.

Виртуальная лабораторная работа – информационная система, интерактивно моделирующая реальный технический объект и его существенные для изучения свой ства с применением средств компьютерной визуализации.

Лабораторные тренажеры позволяют подобрать оптимальные для проведения эксперимента параметры, приобрести первоначальный опыт и навыки на подготови тельном этапе, облегчить и ускорить работу с реальными экспериментальными уста новками и объектами.

Предпосылки к внедрению и преимущества виртуальных лабораторных ра бот:

стендовые лабораторные работы требуют постоянного обслуживания и, по возможности, усовершенствования, которое приводит к дополнительным финансо вым затратам;

виртуальные лабораторные работы безопаснее СЛР;

виртуальные работы обеспечивают универсальность и многофункциональ ность, а также гибкость и простоту адаптации к различным объектам;

появляется возможность осуществить эксперимент, который в обычных усло виях невозможен или его проведение сопряжено с большими временными и матери альными затратами;

использование персонального компьютера дает возможность получить более прочные и глубокие знания, поскольку упрощается контроль не только за выполнени ем, но и за подготовкой студента к проведению конкретной лабораторной работы;

использование компьютера дает возможность хорошо успевающим студентам быстрее осваивать материал и не ждать отстающих;

многоцветная графика дисплея способствует понижению субъективной слож ности ряда математических задач, переводя их из мира абстрактных информационных символов в конкретный мир реалий;

уменьшение затрат на создание лабораторных работ позволяет в короткие сро ки значительно расширить их базу и обеспечить тем самым большую гибкость в обу чении.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерное моде лирование и анализ схем электронных устройств с использованием таких программ, как Electronics Workbench, DesignLab, Aplac, P-Spice, Micro-Logic, LabVIEW, NI Multisim, Proteus и др.

На кафедре сетей связи и систем коммутации при изучении курсов «Теория электрической связи» и «Основы схемотехники» широко используется программа PSIM, которая позволяет значительно расширить возможности стендовых лаборатор ных работ, а во многих случаях – полностью исключить необходимость их примене ния.

При этом:

не требуется привлечение дополнительных специалистов к разработке и ис пользованию комплекса в учебном процессе;

при изучении дисциплин обеспечивается повышение качества и эффективности формирования профессиональных компетенций у студентов, что позволяет в полной мере реализовать требования образовательных стандартов 3 поколения.

Основное предназначение программы PSIM – моделирование процессов, про исходящих в силовых полупроводниковых преобразователях, но имеющийся набор библиотек позволяет их использовать в достаточной мере для построения отдельных устройств и систем в целом и для телекоммуникационных приложений.

Практически используются библиотеки, содержащие:

логические элементы, сумматоры, электронные ключи, мультиплексоры, эле менты задержки и ограничения, счетчик длительности импульсов, фиксатор нулевого уровня, одновибраторы, RS- JK- и D-триггеры, элементы для построе ния цифровых фильтров, источники различных сигналов;

блоки дискретизация и квантования, аналоговые и цифровые интеграторы и дифференциаторы, блоки умножения и деления, готовые блоки аналоговых и цифровых фильтров Бесселя, Баутерворта, Чебышева (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ);

блоки АЦП и ЦАП;

блок извлечения квадратного корня, блоки для вычисления среднеквадратиче ского значения сигналов (RMS) и блок для проведения спектрального анализа с помощью быстрых преобразований Фурье (FFT), блок для измерения суммар ного коэффициента гармоник (СКГ).

Прежде чем приступить к моделированию в среде PSIM, студент должен само стоятельно проработать лекционный материал по теме работы, изучить основные теоретические положения и расчетные соотношения, приведенные в описании рабо ты, выполнить расчет параметров для установки при моделировании схем устройств.

Перейти к выполнению виртуальной лабораторной работы студент сможет только по сле прохождения тестового «контроля на допуск».

PSIM позволяет: значительно сократить временные затраты на подготовку и проведение экспериментов;

исследовать статические и динамические процессы в ли нейных и нелинейных схемах;

применять имитаторы приборов, которые в реальной лаборатории отсутствуют;

исследовать идеализированные процессы, которые на фи зический стендах реализовать невозможно.

В алгоритме решения дифференциальных уравнений заложен принцип трапе ций, который при достаточно высокой точности вычислений, обеспечивает высокое быстродействие. При этом шаг интегрирования практически не требуется подбирать, поскольку программа сама, в случае необходимости, предлагает его изменить.

На базе имеющихся виртуальных элементов уже реализованы и включены в учебный процесс такие лабораторные работы, как:

Анализ и синтез сигналов треугольной, прямоугольной и трапецеидальной формы.

Исследование различных видов модуляции и манипуляции.

Исследование ЦАП с «взвешенными» резисторами и с матрицей R-2R.

АЦП с промежуточным преобразованием аналоговой величины в интервал времени и частоту.

Последовательные АЦП с единичным преобразованием.

Сигма-дельта преобразователи.

Изучение LC–генераторов (незатухающие колебания в LC-контуре с потерями).

Функциональные управляемые генераторы периодических колебаний.

Аналоговая система связи.

Цифровая система передачи данных.

Возможности PSIM далеко не ограничиваются перечисленным перечнем.

Выводы:

Показана возможность использования виртуальных лабораторных работ при 1.

проведении лабораторного практикума в курсах «Теория электрической связи» и «Основы схемотехники».

Оптимизация методов обучения, внедрение в учебный процесс новых образо 2.

вательных технологий, с применением виртуальных лабораторий, является важным направлением повышения качества подготовки специалистов.

Приобретение навыков использования современного оборудования и освое 3.

ние виртуального компьютерного пространства способствует формированию профес сионализма будущего специалиста.

Применение технологии виртуальных инструментов позволяет перейти на ка 4.

чественно новый, современный уровень обучения, с акцентом на практическое ис пользование знаний.

Одним из главных направлений развития высшего технического профессио 5.

нального образования сегодня являются разработка и внедрение образовательных технологий, способствующих становлению самостоятельной и творческой личности.

Литература 1. Бобрышев С. В. Методы активизации процесса обучения : учеб. пособие / С. В. Бобрышев, М. В. Смагина. – Ставрополь, 2010. – 256 с.

2. Грановская Р. М. Элементы практической психологии / Р. М. Грановская – 2-е издание. – Ленинград. Изд-во Ленинградского ун-та, 1988. – 560 с.

3. Основы политики Российской Федерации в области развития науки и техно логий на период до 2020 года и дальнейшую перспективу (Проект документа) // По иск. №31-32 (1157-1158), 12 августа 2011г.

4. Батенькина О. В. Виртуальные лабораторные работы: Методы и технология управления информацией в образовательном процессе / О. В. Батенькина, О. В. Мат веюк / ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет». http://info alt.ru/2009-08-04-18-05-05.

Разработка приложения по управлению доступом к ресурсам компьютерных сетей образовательных учреждений А.В. Козачок, П.М. Землянко, kosachok@bk.ru Академия ФСО России, Орел, Россия Осуществление образовательного процесса напрямую связано с доступом к информационным ресурсам посредством компьютерных сетей (КС). Основ ными отличительными особенностями данных сетей являются: необходимость обеспечения доступа как к внутренним, так и внешним (в том числе Интернет) ресурсам;

необходимость динамического изменения полномочий пользовате лей, связанная с различным характером выполняемых на занятиях задач;

необ ходимость использования при проведении обучения разнородных информаци онных ресурсов (мультимедиа, исполняемый код и т. п.) и обусловленная этим высокая степень разнотипности программного обеспечения.

С целью повышения эффективности образовательного процесса, актуаль ной является задача по программной реализации системы управления доступом на основе ролевой политики безопасности [1].

Для реализации механизмов ролевого управления доступом используется рас пределенная архитектура приложения: консоль/менеджер/агент. Сетевое взаимодей ствие реализовано на базе транспортного протокола TCP с предварительным установ лением соединения, осуществляющим надежную передачу потока управляющих ко манд.

Административная консоль, представляет собой графический пользователь ский интерфейс для управления менеджерами и используется для выполнения сле дующих задач:

управления регистрационными записями пользователей на менеджере управ ления доступом;

определения пользовательских полномочий в распределенной системе управ ления доступом;

создания и изменения политик безопасности;

активизации политик безопасности на контролируемых узлах сети;

отображения результатов выполнения изменения политик безопасности.

Программные агенты, в виде службы устанавливаются на каждом контро лируемом узле сети, и отвечают за реконфигурацию текущих ролей пользова теля.

При этом менеджер управления доступом принимает необходимые пара метры от административной консоли в виде идентификаторов, необходимых в данный момент дисциплины и занятия. Исходя из полученных данных, менед жер управления доступом формирует соответствующий список директорий и файлов, к которым пользователю будет разрешен доступ в соответствии с при своенной ролью (рисунок 1).

В свою очередь, для работы со списками избирательного контроля досту па (DACL), контролируемыми владельцем объекта и регламентирующих права пользователей и групп на действия с объектом (чтение, запись, удаление и т. д.) на пользовательских ПЭВМ, программные агенты используют API-функции библиотек aclapi.h и AccessFlags.h.

Рисунок 1- Механизм формирования роли Для установления прав доступа к указанным объектам (директориям, файлам) используются следующие API-функции:

SetEntriesInAcl создает новый список контроля доступа (ACL), объединяя но вые системы контроля доступа или информации, аудита управления в существующей структуре ACL;

SetNamedSecurityInfo устанавливает указанные параметры информационной безопасности в дескриптор безопасности указанного объекта;

BuildExplicitAccessWithName инициализирует структуру EXPLICIT_ACCESS, которая определяет контроль доступа к информации для указанного доверенного ли ца, с данными, указанными при вызове.

Административная консоль, как и менеджер управления доступом, уста навливается на сервер преподавателя. Программные агенты функционируют в виде службы, запущенной с правами администратора, на компьютерах обу чающихся, что исключает ее выгрузку из памяти.

Таким образом, с применением программного обеспечения С++ Builder XE была программно реализована системы управления доступом к информаци онным ресурсам, которая в зависимости от вида занятия позволяет динамиче ски назначать права обучающимся на доступ только к той информации и про граммным средствам, которые в данный момент времени необходимы для обу чения.

Литература 1. Козачок А.В., Землянко П.М. Разработка предложения по управлению досту пом к ресурсам компьютерных сетей образовательных учреждений. Современ ные проблемы информатизации в моделировании и социальных технологиях:

Сб. трудов. Вып. 17. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2012. – С. 145 147.

Методы оценки информационных рисков в сетях учебного назначения А.И. Козачок, Ю.А. Левицкая, yulenok372@mail.ru Академия ФСО России, Орел, Россия Увеличение информационных потребностей образовательных учреждений при водит к превращению информации и информационно-вычислительной сети (ИВС) учебного назначения в важнейший аспект реализации образовательного процесса ву за. Одной из основных задач в процессе функционирования данной ИВС является обеспечение информационной безопасности (ИБ). В свою очередь, бурное развитие механизмов защиты информации, а также сложность задач по обеспечению ИБ ИВС привели к необходимости совершенствования процесса управления ею, важной ча стью которого является методы оценки уровня информационных рисков и механизмы снижения его до приемлемого.

Информационные риски определяются вероятностью причинения ущерба и величиной ущерба, наносимого ИВС учебного назначения в случае реализации угро зы безопасности, которые могут быть реализованы через ряд уязвимостей на актив.

Под активом информационной системы в целом понимается часть общей системы, в которую образовательное учреждение вкладывает средства и требует защиты с ее стороны. Поскольку деятельность образовательного учреждения напрямую зависит от инновационных технологий, то ИВС учебного назначения становится уязвимой по отношению к угрозам различного рода. Все чаще реализуются такие угрозы, как вре дительство, заражения компьютерных информационных систем вредоносными про граммами и др. Поэтому информационные активы учреждений, подобно любым дру гим активам нуждаются в сохранности. Помимо информационных активов можно также выделить: аппаратные средства, программное обеспечение, программно аппаратные комплексы, а также оборудование, обеспечивающее необходимые усло вия работы учреждения. Проанализируем риски в сетях учебного назначения.

Цель оценки риска состоит в том, чтобы определить риск утечки информации.

Процесс оценки риска проводится в два этапа. На первом этапе определяют границы сети для анализа и детальную конфигурацию сети учебного назначения, т.е. определяется модель компьютерной сети образовательного учреждения.

На втором этапе проводится анализ риска. Анализ риска разбивается на идентификацию ценностей, угроз и уязвимых мест, оценку вероятностей и измерение риска. Показатели ресурсов, значимости угроз и уязвимостей, эффектив ности средств защиты могут быть определены как количественными методами (на пример, при определении стоимостных характеристик), так и качественными (напри мер, учитывающими штатные или чрезвычайно опасные воздействия внешней сре ды).

В настоящее время существует ряд подходов к измерению рисков, наиболее распространенными из которых является оценка рисков по двум и трем факторам.

При двухфакторной оценке рассматривается вероятность происшествия и тяжесть возможных последствий. Суть данной оценки может быть представлена формулой:

.

P (1) Данная формула уместна, если переменные являются количественными вели чинами, при предъявлении более высоких требований используется модель оценки рисков по трем факторам: угроза, уязвимость, цена потерь P P. (2)..

Безусловно, точно определить вероятность угрозы, величину риска или размер ущерба на практике обычно не представляется возможным, поэтому речь может идти только о числовых диапазонах величин. Каждому количественному диапазону можно сопоставить определенный качественный уровень риска.

При анализе и оценке рисков традиционно используются математические ме тоды поддержки принятия решений: табличный метод, метод анализа иерархий, ме тод экспертных оценок. Рассмотрим эти методы, чтобы определить, какой из них больше подходит для оценки рисков ИВС учебного назначения.

Табличный метод – метод, опирающийся на таблицу, которая является схемой связей между угрозами, уязвимостями и ресурсами. Количественные и качественные показатели оцениваются при помощи балльных шкал. Качественные оценки исполь зуются в случаях, когда количественные оценки по ряду причин затруднены.

Относящиеся к каждому типу негативных воздействий уровни рисков, соответ ствующих показателям ценности ресурсов, а также показателям угроз и уязвимостей, оцениваются при помощи таблицы. Количественный показатель риска определяется в фиксированной шкале. Для каждого ресурса рассматриваются относящиеся к нему уязвимые места и соответствующие им угрозы. Каждая строка в таблице определяет ся показателем ресурса, а каждый столбец – степенью опасности угрозы и уязвимо сти.

Как правило, значения риска находятся в определённой линейной зависимости от показателей ценности ресурса, угроз и уязвимостей. Шкалы качественных показа телей при этом легко конвертируются в шкалы с численными значениями.

Описанный метод позволяет провести классификацию рассматриваемых рис ков, кроме того, метод даёт возможность наглядно отразить в таблице связь между угрозами, негативными воздействиям и возможностями реализации. Для этого необ ходимо множить показатель негативного воздействия каждой угрозы на реальность её реализации. Оба эти показателя предварительно оцениваются по фиксированной шкале. По итогам вычисления проводится ранжирование угроз.

Метод анализа иерархий – метод, применение которого сводит исследование практически любых сложных систем к последовательности попарных сравнений ком понент данных систем. Иерархия в данном случае – система наслаиваемых уровней, каждый из которых состоит из многих элементов, или факторов. Иначе говоря, иерар хия – структура, копирующая естественный ход человеческого мышления, при кото ром разум объединяет множество элементов, отражающих сложную ситуацию, в группы в соответствии с распределением некоторых свойств между элементами.

Центральным вопросом на языке иерархии является следующий: насколько сильно влияют отдельные факторы самого низкого уровня иерархии на вершину – общую цель? Неравномерность влияния по всем факторам приводит к необходимости определения интенсивности влияния, или приоритетов факторов.

Модель должна включать в себя и позволять измерять все важные количест венные и качественные факторы. Однако метод работает лишь в том случае, когда практически все эти факторы измерены объективно и в полном объёме, значения по казателей непротиворечивы, результаты задач принятия решений однозначны и соот ветствуют мнению эксперта. Иначе можно ожидать появления систематических и случайных ошибок в оценках.

Метод экспертных оценок – метод, в центре которого лежит декомпозиция сложной трудноформализуемой задачи на последовательность более простых подза дач, соответствующих определённому числу элементарных экспертиз. Оценка пара метров входит в число наиболее распространённых элементарных экспертиз.

Как правило, под оценкой нечисловой информации понимается приписывание нечи словым характеристикам количественных или качественных значений по выбранной шкале измерений.

В общем случае оценка заключается в назначении вероятностей совершения событий, реализации угрозы, дат событий или весов. Определение весовых коэффи циентов рисков используется для их упорядочения и определения первоочередных действий по защите. Затем для определения степени безопасности системы на осно вании уже определённых параметров используется линейный метод взвешивания и подсчёта.

У описанных методов есть ряд недостатков, в целом, не являющихся критиче скими. Перечислим недостатки подробнее.

Во-первых, методы, особенно метод анализа иерархий, требуют предоставле ния исчерпывающей исходной информации об объекте оценки. Однако для этого не обходимо проанализировать большое количество разнородных параметров состояния.

Исчерпывающее количественное описание состояния исследуемой системы в этом случае получить невозможно, поскольку за время, необходимое для его получения, обстановка внутри и вне системы может значительно измениться.

Оценка всегда зависит от субъективных суждений эксперта, его знаний и опыта. В целом, влияние субъективности при обработке субъективных данных не избежно и даже полезно. Однако возможны случаи отрицательного влияния субъек тивности, и в таких случаях должны быть надёжные механизмы для коррекции субъ ективности.

Наконец, для проведения аудита при помощи указанных методов и реализующих их средств эксперт должен обладать достаточно большим опытом ау дита и навыками работы с системой. Средства, реализующие описанные методы, яв ляются средствами поддержки принятия решений. К самостоятельным действиям, на правленным на накопление собственного опыта, коррекцию субъективности при оценивании и поиск оптимального решения поставленной задачи они не способны.

При оценке рисков сети учебного назначения целесообразно воспользоваться табличным методом, так как он является простым в использовании, наглядным, а также позволяет произвести классификацию рассматриваемых рисков. Табличный метод позволит в дальнейшем наиболее эффективно выбрать дополнительные меры защиты для обеспечения заданного уровня безопасности информационно вычислительной сети образовательного учреждения.

Управление защищённостью в учебных компьютерных сетях Д.Л. Беляев, Д.В. Нешин Академия ФСО России, Орёл, Россия В настоящее время компьютеризация учебного процесса становится все более необходима для обеспечения высокого уровня профессиональной подготовки студен тов и управления ВУЗом. Для повышения эффективности и увеличения производи тельности работы и неизбежно появляется необходимость объединения ПЭВМ в ло кальные сети. Локальные сети для своего корректного функционировании требуют выполнения множества факторов, наиболее важным из которых является обеспечение информационной безопасности как от внешних так и от внутренних нарушителей.

Значимое место в проблеме обеспечения защищенности информации при досту пе пользователей к различным типам информационных ресурсов занимает управле ние средствами защиты информации в локальных автоматизированных системах.

Доступ к информационным ресурсам осуществляют посредством небольшого набора компьютерных программ и приложений, каждое из которых может использоваться для различных видов доступа.

Однако одновременный запуск нескольких программных продуктов на персо нальном компьютере может привести как к снижению, так к повышению состояния защищенности всей системы в целом. Одновременный доступ пользователя к инфор мационным ресурсам разной степени важности приводит к появлению дополнитель ных угроз.


Например, в процессе работы системы доступ к текстовой информации, разме щенной как в конфиденциальной, так и в открытой сетях, обычно осуществляется при помощи одного и того же текстового редактора. Что в свою очередь увеличивает рис ки и требует разных уровней обеспечения безопасности. Так же стоит обратить вни мание на возможность проникновения в систему нарушителей, которые могут поста вить своей целью искажение, уничтожение или внесение заведомо ложной информа ции. Касательно высшего учебного заведения можно предположить что данные на рушители могут попытаться получить доступ к данным учащихся и преподавателей, изменить или даже уничтожить данные учебного характера. В том числе нарушитель может организовать реализацию угрозы отказа доступа пользователей к ресурсам се ти. Под угрозой отказа в доступе будем понимать приведение локальной сети в нера бочее состояние.

Так же стоит учитывать что многие информационные ресурсы необходимые для образовательного процесса располагаются в сети интернет. Поэтому существует не обходимость обеспечения безопасности внутренней сети ВУЗа от проникновения в нее внешнего нарушителя. Этого можно достигнуть путем организации отключения рабочего места от внутренней сети при подключении к Интернету. Этим обеспечива ется невозможность нарушителю проникновения во внутреннюю сеть ВУЗа но не ис ключает возможности воздействия на сам, подключенный к интернету компьютер.

Безопасность рабочего места в свою очередь зависит от действий пользователя, от ус тановленных и запущенных программных продуктов и требует дополнительной ком плексной оценки.

Таким образом, в каждый конкретный момент времени необходимо обеспечить защищенность автоматизированной системы в допустимых пределах при условии предоставления пользователю доступа к информационным ресурсам, требующимся ему в данный момент времени. При этом обеспечение безопасности и защищенности системы должно обладать возможностью быстрой и гибкой адаптации к возможным изменениям угроз.

В настоящее время ни в международных, ни в отечественных руководящих до кументах не представлено алгоритмы и методики оценки защищённости автоматизи рованных систем, осуществляющих доступ к компьютерным сетям разного уровня доверия. Поэтому существует необходимость разработки новых методов оценки за щищенности автоматизированных систем. Эти методы должны позволять получать оценку защищенности системы в каждый определенный момент времени и динамиче ски управлять параметрами системы в зависимости от информационной безопасности и действий пользователя.

Для оценки информационной безопасности компьютерной сети ВУЗа предлага ется использовать методику, построенную на основе методов экспертного опроса, теорий нечетких множеств, управляемых цепей Маркова и стохастического опти мального управления. Данная методика управления информационной безопасностью пользователя представляет собой последовательность применения математических методов, состоящую из четырёх этапов:

На первом этапе проводят экспертный опрос, в результате которого устанавли вают соответствие любого возможного сочетания одновременно используемых ин формационных ресурсов какому-либо состоянию защищенности. При этом эксперты указывают состояние защищенности, наиболее соответствующее каждому реализуе мому набору видов доступа к информационным ресурсам и свою степень уверенно сти в этом.

На втором этапе обрабатывается экспертная информация. При этом рассчиты вают значения вектора вероятностей начальных состояний и матрицы переходных ве роятностей, где переменными являются: воздействия пользователя, заключающиеся в установлении подключений к информационным ресурсам;

управляющие воздействия, ограничивающие доступ к информационным ресурсам и задействующие средства за щиты информации;

вероятности перехода системы в разные состояния защищенно сти. Процесс изменения защищенности компьютерной сети представляется с помо щью матриц одношаговых переходных вероятностей.

Третий этап. Учитывая, что использование пользователем информационных ре сурсов изменяет состояние защищенности компьютерной сети по случайному закону, причем состояние защищенности на новом шаге зависит лишь от состояния защи щенности на предыдущем шаге и значения целевой функции. Процесс смены состоя ний защищенности сети аппроксимируется аппаратом управляемых цепей Маркова.

Состояние защищенности компьютерной сети рассчитывают при известном со стоянии на предыдущем шаге, конкретном значении характеризующем потребность пользователя в доступе к информационному ресурсу, и каждом возможном значении управления ресурсами компьютерной сети. В результате вычислений на третьем этапе получают прогноз состояний защищенности при управляющих воздействиях, то есть происходит оценка изменения состояний защищенности в зависимости от действий пользователя.

На четвёртом этапе выполняется сравнение прогнозных значений состояний за щищённости и выбор управляющего воздействия, соответствующего переходу АС в максимально высокое состояние защищённости. При этом блокируется доступ поль зователя к тем информационным ресурсам, продолжение использования которых снижает защищённость и автоматически задействуются те СЗИ, применение которых приведёт к переходу автоматизированной системы в наиболее высокое состояние за щищённости.

Данная методика может использоваться для оценки информационной защищен ности и обеспечения безопасности компьютерной сети ВУЗа, так же на ее основе предлагается разработать специальный программный продукт. При этом необходимо преследовать не только цель оценки защищенности локальной сети и в то же время необходимость выдачи рекомендаций для улучшения безопасности сети в зависимо сти от используемых пользователем программ и адекватного соотношения между ин формационными потребностями пользователей и количеством применяемых средств защиты.

Литература 1. Иванов, В. А. Прогнозирование состояния защищённости компьютерных систем на основе нечетких множеств, аппарата управляемых цепей Маркова и экс пертно-рискового метода / В. А. Иванов, В. В. Комашинский, Д. Л. Беляев, И. В. Ива нов // Телекоммуникации. – М.: «Наука и технологии», 2009. – №6. – С. 33-35.

2. Комашинский, В. В. Методика управления информационной безопасностью вычислительной системы на основе оценки состояния защищённости / В. В. Кома шинский, Д. Л. Беляев // Вестник компьютерных и информационных технологий. – М.: «Машиностроение», 2010. – №2 (68). С. 48-55.

3. Патент на изобретение № 2436154. Способ управления доступом к инфор мационным ресурсам компьютерных сетей различных уровней конфиденциальности и устройство, его реализующее. / Комашинский В. В., Беляев Д. Л. [и др.] ;

заявитель и патентообладатель Академия ФСО России. – Приоритет изобретения 1 декабря г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 10 декабря 2011 г.

4. Патент на полезную модель № 99880. Устройство управления доступом к информационным ресурсам мультисервисной сети. / Беляев Д. Л., Комашинский В. В.

;

заявитель и патентообладатель Академия ФСО России. – Приоритет полезной моде ли 12 июля 2010 г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 27 ноября 2010 г.

Компьютерные технологии в инженерной графике Н.Б. Литвинова, directorhiik@mail.ru Хабаровский институт инфокоммуникаций СибГУТИ, Хабаровск, Россия Одной из проблем инженерного образования в современных условиях являет ся подготовка кадров, способных решать сложные технологические задачи с исполь зованием информационных технологий. Интенсивно ведутся научные исследования, направленные на обеспечение будущему специалисту теоретической подготовки ши рокого профиля, чтобы при любом варианте развития науки, техники и культуры он мог эффективно трудиться на своём поприще. Выпускник вуза в будущем – это спе циалист, не только знающий область своей предметной деятельности, но и владею щий определённым багажом и навыком исследовательской деятельности. Развитие познавательной самостоятельности студентов, их творческого мышления – основа повышения качества профессиональной подготовки будущего инженера, которая яв ляется одним из условий преодоления духовного, интеллектуального и экономиче ского кризиса страны.

Приоритетным направлением совершенствования традиционных методов обучения при подготовке студентов технических специальностей является использо вание информационных технологий при организации учебного процесса.

Поставленная задача может быть реализована только на основе объединения усилий специалистов различных областей знаний: педагогов, специалистов конкрет ной предметной области и разработчиков компьютерных программ. Их знания при разработке компьютерных технологий обучения должны органически переплетаться между собой, что позволит создавать действительно эффективные методики препода вания.

Инженерная графика относится к числу общетехнических дисциплин, именно эта дисциплина формирует пространственное воображение и образное мышление, способности к логике построения пространственных образов, анализу и синтезу про странственных форм и отношений на основе графических моделей пространства, так как чертеж является универсальным международным языком выражения технических идей и общения инженеров.

Трудность адаптации первокурсников к условиям учебы в вузе и сложность восприятия основных положений курса инженерной графики требует хорошей орга низации самостоятельной работы обучаемых в диалоговом режиме персонального компьютера с помощью обучающих и контрольно-обучающих программ.

Исследователями данной проблемы разработаны вопросы определения значи мых условий восприятия компьютерной информации в педагогических технологиях по следующим направлениям:

- семиотическое - осмысление и целостное восприятие информации в процес се коммуникации, а также изучение коммуникативных языков;


- образно-логическое - создающее условия для развития ассоциативного пред ставления информации;

- подготовительное - умение подбирать информацию к демонстрации на экра не монитора, выделение этапов при презентации;

- преобразовательное - обращенное на видоизменение формы графической информации;

- критическое - развитие объективного отношения к получаемой информации, раскрывающее ее целенаправленность;

- коммуникативное - организация информации для представления в различ ных формах педагогического общения.

Все указанные направления создают благоприятные условия для устойчивого отношения к информационным технологиям, осмысленной педагогической деятель ности и способствуют интеграции информационных технологий в образование.

Педагогические технологии могут быть активно поддержаны развитием ин формационной среды, что и определяет роль восприятия при работе с компьютером.

В этом случае становятся значимыми сами условия представления, сохранения и пе реработки информации с учетом индивидуального опыта преподавания каждого пе дагога, что способствует одновременно росту его профессионального имиджа и педа гогической деятельности.

Следует иметь ввиду, что интеграция информационных технологий в графи ческие дисциплины способствует повышению интереса обучающихся к предмету, расширению информационного пространства, ориентирует педагога на введение та ких дидактических заданий, которые не только решают проблемные вопросы, но и расширяют возможности внедрения современных технологий преподавания.

Использование персонального компьютера при изучении начертательной гео метрии и инженерной графики позволяет представить на экране учебный материал в словесной или графической форме, непрерывно или с остановками, с требуемой ско ростью, с необходимыми гиперссылками к недостаточно усвоенному материалу. В психолого-педагогическом аспекте персональный компьютер помогает формировать и поддерживать интерес к изучаемой теме, оживить учебный процесс, сделать его бо лее динамичным и интенсивным. При этом возрастает активность обучаемого, созда ются условия для творческого поиска, благодаря расширению свободы выбора собст венного пути решения графического задания.

К наиболее значительным педагогическим целям, реализация которых оправ дывает введение в процесс обучения компьютерной техники, следует отнести инди видуализацию процесса обучения. Еще П.Ф. Каптерев отмечал, что педагог не только «должен индивидуализировать свое воздействие, но и помочь раскрыться самой ин дивидуальности во всей полноте ее созревших и еще дремлющих сил», видя итогом такого обучения приобретение учащимся новых свойств, уважение своей и чужой личности, самостоятельность, способность инициативы.

Компьютерную технологию обучения можно определить как комплекс техни ческих и инструментальных средств вычислительной техники учебного назначения, а также систему научных знаний о роли и месте средств вычислительной техники в обучении, о формах и методах ее применения для организации труда преподавателей и обучаемых.

Исследования последних лет показывают, что, примерно каждый третий сту дент учится ниже своих возможностей. Наиболее существенная причина этого – от сутствие навыков самостоятельной работы, потому что умение планировать свою деятельность не приходит стихийно, этому тоже надо учиться.

Такое положение вещей можно исправить путем внедрения современных компьютерных технологий обучения, которые предусматривают создание электрон ных обучающих пособий, что способствует дальнейшей интеллектуализации процес са преподавания, а также позволяет устранить или свести к минимуму недостатки традиционных форм обучения. Электронное обучающее пособие не только разгружа ет преподавателя от ряда трудоемких и часто повторяющихся операций по представ лению учебного материала и контролю, но и повышает активность самих учащихся, предоставляя возможность в достаточно комфортной атмосфере самостоятельно про рабатывать большой объем учебной информации согласно собственным желаниям и планам. И это, наверное, самое большое преимущество компьютерного образования.

Будущий специалист должен научиться самостоятельно строить графические модели исследуемых процессов и явлений, проводить необходимые расчеты сложных математических моделей, описывающих задачу. Большую помощь в этом может ока зать широкое применение в обучении современных информационных технологий.

В заключение следует отметить, что использование компьютерных техноло гий в инженерном образовании стало социально-экономической потребностью, а ин женерное графическое образование, реализуемое без применения информационных технологий, не может считаться современным.

Литература 1.Каптерев, П.Ф. Образовательный процесс – его психология. [Текст] / П.Ф.

Каптерев // Избранные.педагогические сочинения -М.: Педагогика, 1982. – 341 с.

Инфокоммуникационные образовательные технологии в обучении и контроле знаний бакалавров и магистров Т.А. Исмаилов, dstu@dstu.ru Дагестанский государственный технический университет, Махачкала, Россия Прогрессивное развитие общества характеризуется широким проникновением электроники во все области человеческой жизни. Резко расширился диапазон приме няемых компьютеризированных устройств. Основной тенденцией последних лет яв ляется всестороннее расширение номенклатуры выпускаемой радиоэлектронной ап паратуры. Сложность и функциональные возможности изготавливаемой аппаратуры резко возрастают за счет использования компьютерного оснащения с соответствую щим программным обеспечением.

Для качественной подготовки будущих специалистов необходимо проводить индивидуальную подготовку каждого специалиста по каждой конкретной дисциплине с учетом текущих и будущих потребностей общества. Подготовка должна проводить ся в течение всего активного периода деятельности специалиста с непрерывным об новлением его знаний. В зависимости от индивидуальных особенностей отдельной личности необходим специализированный подход в процессе обучения. Подготовка бакалавра или магистра должна осуществляться по трем основным направлениям. В начале периода обучения необходимо провести тестирование для оценки уровня зна ний, способности пользоваться своими и чужими знаниями, а также проверку творче ских способностей личности.

В зависимости от результатов тестирования можно подготовить соответствую щих специалистов в каждой области. Тестирование позволяет целенаправленно по добрать для каждой личности будущую профессию с учетом его индивидуальных особенностей. Выбор профессии должен быть согласован с будущими потребностями общества в специалистах данного профиля. Это позволит избежать ошибок, допус каемых студентами при самостоятельном выборе профессии, так как большая часть обучающихся бакалавров или магистров не представляет себе в полном объеме как проблем, связанных как с самой профессией, так и с процессом подготовки будущей работы. Для проведения тестирования необходима автоматизированная обработка информации в целях определения конкретного объема знаний и последовательности развития способностей индивидуально для каждого обучающегося на протяжении всей его трудовой деятельности. Такой подход позволяет осуществить гармоническое развитие личности во время подготовки специалиста. Это позволит ему непрерывно приобретать новые знания, отказываться от устаревших данных, развивать в себе спо собности и умения применять на практике свои знания и знания других специалистов.

Новые знания будут приобретаться в результате работы с литературой, информаци онными компьютерными базами данных, а также при непосредственном общении со специалистами. Важную роль в процессе подготовки должна занимать творческая сторона личности специалиста, его умение генерировать и реализовывать новые идеи.

Основной проблемой при обучении бакалавров или магистров по техническим профилям является все возрастающая сложность электронных схем с одновременным увеличением степени интеграции электронных компонентов. Кроме того, как прави ло, отсутствуют схемы электрические принципиальные контролируемых изделий, причем даже теоретически невозможно иметь все многообразие схем и их модифика ций.

Для обучения бакалавров или магистров и контроля их знаний целесообразно использовать возможности инфотелекоммуникационных технологий. При помощи компьютера или мобильного телефона во время обучения студент получает доступ к информационным базам с данными о выполнении лабораторной работы, курсового или дипломного проекта, а также в процессе работы на производстве - все необходи мые сведения о соответствующем технологическом процессе. Инструкции могут вы водиться в виде текстов, голосовых сообщений, цифровых фотографий или видео фильмов. При помощи встроенных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобра зователей компьютер или мобильный телефон могут быть использованы в качестве универсальной контрольно-измерительной аппаратуры для подачи тестовых воздей ствий на внешние объекты (лабораторный стенд или прибор) и считывание их реак ций для сравнения с ожидаемыми исправными реакциями или реакциями, соответст вующими конкретной неисправности. Например, при контроле на экран компьютера или мобильного телефона выводится коммутационное поле контролируемого изделия с указанием тех точек, к которым необходимо студенту осуществить присоединение с помощью специальных щупов. По таким подсказкам бакалавр проведет опрос всех контрольных точек по командам компьютера или мобильного телефона.

Такое обучение предоставляет следующие дополнительные преимущества:

возможен ремонт любых типов аппаратуры;

достоверность диагностирования возрастает за счет исключения челове ческого субъективного фактора;

программное обеспечение с диагностическим тестом и электронной схе мой поступают непосредственно от фирмы-изготовителя по телекоммуникационным сетям, причем будут учтены все виды модификаций каждой схемы;

составление диагностических тестов для уже существующих схем может быть осуществлено любым пользователем;

сложные типы дефектов могут быть отправлены для анализа в конструк торское бюро фирмы изготовителя для детального изучения и выработке рекоменда ций по ремонту;

возможен статистический учет типовых дефектов.

Применение телекоммуникационных образовательных технологий в обучении и контроле знаний бакалавров и магистров на базе компьютерных сетей или мобиль ных телефонов позволит гибко реагировать на быстро меняющуюся ситуацию в вы сокотехнологичных областях человеческой деятельности, позволяя оценивать знания и обучать новым навыкам специалистов за весь период профессиональной деятельно сти.

Использование информационных технологий при обучении начертательной геометрии Н.Б. Литвинова, directorhiik@mail.ru Хабаровский институт инфокоммуникаций СибГУТИ, Хабаровск, Россия Одним из основных направлений развития высшего профессионального обра зования, обозначенных в нормативных документах, признается обеспечение условий для развития творческих способностей будущих инженеров, что требует адекватных форм, методов и средств обучения, к каковым относятся и вариативные профессио нальные образовательные программы высшего образования, и возможности обеспе чения их реализации новыми компьютерными технологиями.

В Национальной доктрине образования в Российской Федерации отмечает ся, что успешному осуществлению этого направления способствует использование новых информационных технологий. Их применение позволит обеспечить повыше ние качества высшего профессионального образования, уровня подготовки будущих инженеров, способных к инновационной деятельности.

Для получения эффективных результатов в профессиональной подготовке бу дущих инженеров средствами графических дисциплин наиболее приемлемым средст вом переработки информации может стать электронное учебное пособие. Компью терные технологии, понимаемые как формы и средства усвоения информации с ис пользованием компьютерной техники, могут способствовать развитию компьютерной грамотности инженера при изучении начертательной геометрии.

Само по себе внедрение информационных технологий, как цели, не способно ре шить те задачи, которые в настоящее время стоят перед образованием. Ибо компьютер в учебной деятельности не цель, а средство, оказывающее помощь в развитии у пользователя компьютером интеллекта, способствующее индивидуализации обучения и установлению обратной связи.

С помощью компьютера можно создавать учебники нового типа, пособия и дидак тические материалы. Многие исследователи в этой области знаний сравнивают его с кни гой, ручкой, плакатом в процессе познания информации. Все многообразие компьютерного программного обеспечения выступает в роли совершенно нового средства усвоения, иссле дование всех особенностей которого еще предстоит педагогической науке. Наиболее значи мым мы видим использование компьютера как стимулятора в развитии самостоятельности при усвоении необходимой информации, что окажет помощь в развитии памяти и репро дуктивного мышления, создав при этом базу для раскрытия творческих возможностей че ловека. Приобретение опыта самостоятельного получения знаний всегда было и остается актуальной проблемой.

Самостоятельная работа в техническом вузе имеет свою специфику, связанную с необходимостью выполнения большого объема расчетно-графических работ. Поэтому ос новным условием при организации самостоятельной работы студентов является обеспече ние ее действенности, способствующей развитию способности студентов к инженерному мышлению, принятию самостоятельных решений, как фундамента непрерывного образо вания.

В ходе такой деятельности студенты оказываются поставленными перед не обходимостью мобилизовать свою способность перерабатывать полученную инфор мацию, представляя ее в виде системы;

превращать ее в знания, применяя адекватные целям технологии, с учетом отношений на основе принятых принципов морали, вы бранных регуляторами поведения.

Заметим, что приобретению опыта организации самостоятельной деятельно сти необходимо специально обучать. Формирование такого опыта происходит посте пенно по мере овладения технологией управления своей деятельностью.

Практические занятия по начертательной геометрии, в основном, предусмат ривают выполнение графических работ, которые отличаются индивидуальностью за даний и предполагают владение опытом самостоятельной деятельности на разных уровнях их усвоения.

Роль педагога в организации самостоятельной деятельности субъектов учения состоит в оказании помощи им в самостоятельном моделировании познавательной мыслительной деятельности, или студентами - своей познавательной мыслительной деятельности. Познавательная деятельность предполагает усвоение порции информа ции (элементов культуры), состоящей из понятий, их определений, теорем, рассужде ний - при их доказательствах;

правил, алгоритмов (модели области знаний) и т.п.

Поэтому перед каждым студентом стоит задача усвоить начертательную гео метрию и трансформировать ее во внутренний мир. Без этого будущий инженер не сможет быть профессионалом. В этом ему может оказать существенную помощь электронное учебное пособие, особенно при организации самостоятельной работы.

Электронное учебное пособие представляет собой комплект презентаций в программе PowerPoint. В соответствии с учебной программой в PowerPoint подготов лены лекции по отдельным разделам начертательной геометрии. В конце каждого раздела представлены контрольные вопросы по соответствующей теме для самокон троля усвоения информации. Лекции, в техническом плане, представляют собой на бор чередующихся слайдов в необходимых объемах и в методически обоснованной последовательности. Электронное учебное пособие представляет собой учебные ма териалы, структурированные особым образом, гибкий сценарий которых способен подстраиваться под способности и возможности конкретного обучающегося и разви вать его потенциальные способности.

Использование электронного учебного пособия на лекции по начертательной геометрии проводится в специализированной аудитории, где установлена видеотех ника, в комплекс которой входит видеопроектор, экран и компьютер.

Электронное учебное пособие позволяет:

– индивидуализировать и дифференцировать усвоение информации;

– осуществлять контроль за усвоением с диагностикой ошибок и с обратной связью;

– осуществлять самоконтроль и самокоррекцию учебной деятельности по ус воению учебной информации по уровням усвоения;

– визуализировать учебную информацию;

– усилить интерес к получению знаний за счет изобразительных средств про граммы.

Вопросы организационного аспекта обучающих программ подробно освеще ны в работах многих авторов. В основу обучающих программ положены следующие аспекты дидактики: наглядность, предоставленную техническими средствами, т.е.

компьютерную визуализацию учебной информации;

доступность, которая обеспечи вается учетом уровня подготовки студентов;

адаптивность, что становится возмож ным благодаря выбору программных средств к индивидуальным возможностям обу чаемого;

систематичность и последовательность, которые заложены в логике подго товки электронного учебного пособия, учитывающей перечень моделей предметной области знаний в их логической связи;

сознательность и самостоятельность, предпо лагающую, что обучающийся самостоятельно извлекает учебную информацию из компьютера и работает с ней при четком осознании конкретных целей;

активности, которая предполагает активизацию познавательной деятельности обучаемого, обес печивающую возможность самостоятельного управления на экране дисплея.

Учебные материалы, подготовленные на основе мультимедийных гипертек стовых технологий, обладают, по сравнению с традиционными учебниками, рядом преимуществ как для преподавателя, контролирующего систему обучения, так и для субъекта, моделирующего систему учения:

– прежде всего, это принципиально новые возможности презентации учебного материала;

– сама гипертекстовая структурированность учебного материала обладает собственным дидактическим значением, т.к. является значительно более гибкой фор мой подачи информации, позволяющей в максимальной степени учитывать индиви дуальные потребности обучающегося;

– каждое обращение к автоматизированному обучающему курсу, основой ко торого является база данных, выполненная в гипертекстовом формате, является про цессом создания своего собственного учебного текста, наиболее адекватно соответст вующего данной актуальной задаче, вследствие чего обучение приобретает творче ский характер.

Такая информационно-предметная среда позволяет «вхождение внутрь» сте реоскопически представленного изображения фигуры с возможностью наблюдения и изучения изображений ее элементов, изменения «внутреннего интерьера» изображе ния, перемещения в нем. Это, по мнению И.В. Роберт, развивает склонность к эстети ческому восприятию изображения, развивает фантазию, формирует опыт осуществ ления операций анализа, синтеза, абстрагирования, обобщения, инициирует развитие операционного, наглядно-образного, теоретического мышления.

Использование электронного учебного пособия на лекциях освобождает лек тора от вычерчивания, решения задачи и написания алгоритма решения. Да и никакой самый качественно выполненный лектором на доске чертеж не может превзойти мультимедийную компьютерную анимацию решения задачи. В электронном учебном пособии решение каждой задачи показано в движении. Анимацию можно остановить в любой момент или вернуться к какому-либо непонятному месту и повторить про цесс решения. Решение задачи в электронном учебном пособии проводится наглядно, в динамике, в аксонометрии, что оказывает неоценимую помощь в развитии про странственного мышления студентов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.