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 || 3 | 4 |

«Федеральное агентство по образованию Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана Создание системы открытого инженерного ...»

-- [ Страница 2 ] --

Охрана обычно означает, что фирменное наименование одного предприятия не разрешается использовать другому предприятию ни в качестве фирменного наименования, ни в качестве товарного знака или знака обслуживания и, что наименование или указание сходное с данным фирменным наименованием и способное ввести общественность в заблуждение, не может быть использовано другим предприятием. Лицо, неправомерно использующее чужое зарегистрированное фирменное наименование, по требованию обладателя права на фирменное наименование обязано прекратить его использование и возместить причиненные убытки».

Таким образом, исключительное право на фирменное наименование возникает с момента включения юридического лица в реестр юридических лиц.

Лицо, зарегистрированное в качестве индивидуального предпринимателя, вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя и в отличие от юридического лица, использует коммерческое обозначение.

Охрана коммерческого обозначения не регламентирована российским законодательством. Исключительное право на использование коммерческого обозначения возникает с начала фактического его использования. Но права на коммерческое обозначение могут быть защищены в России в соответствии со ст.8 Парижской конвенции по охране промышленной собственности в качестве товарного знака.

Среди коммерческих обозначений имеется также наименование места происхождения. Указание происхождения представляет собой название, выражение или обозначение, указывающее, что какой-либо продукт или услуга происходят из данной страны или местности, региона или конкретного места (например, «сделано в…»). Использование неправильных или вводящих в заблуждение указаний происхождения противозаконно.

Наименование места происхождения (географические указание) представляет собой название страны, региона или конкретного места, которые служат для обозначения продукта, происходящего оттуда, где специфические качества продукта зависят исключительно или существенно от условий окружающей среды, от природных или человеческих факторов. Использование наименования места происхождения допускается законом только для определнного круга лиц или предприятий, расположенных в соответствующей местности, и только с конкретными продуктами, производимыми там (например, «Гжель» - для посуды, «Бордо» – для вина, «Жстово» – для подносов и т.п.) Регистрация наименования места происхождения товара действует бессрочно.

Основные понятия о «KNOW HOW» (ноу-хау) В условиях рыночной экономики обмен научно-техническими достижениями должен осуществляться на коммерческой основе. Между тем на практике возникает немало проблем. В том числе многие из них возникают от неумения выявлять «know how» (ноу-хау), определять их технико-экономическую и коммерческую значимость, сохранять в тайне. Умело выявить ноу-хау, значит повысить экономичность, получить дополнительную прибыль при коммерческой реализации.

Термин ноу-хау был впервые введен еще в 1916 году на одном из судебных процессов в США.

1. К ноу-хау относят знания и навыки, связанные с разработкой, освоением, производством, реализацией, эксплуатацией, обслуживанием, ремонтом, совершенствованием техники, технологии материалов, и разделяют на:

- техническое ноу-хау, в том числе научно-исследовательское, технологическое и производственное (секреты производства), расчтное (в области инженерных расчтов), проектное (в области проектирования промышленных и гражданских объектов);

управленческое ноу-хау, в том числе наиболее эффективные структуры, методы управления, наиболее простые и наджные связи, как по вертикали, так и по горизонтали, четкое распределение обязанностей и их содержание, функциональное взаимодействие структурных подразделений, методы взаимодействия кооперирующихся фирм;

коммерческое ноу-хау, в том числе знания и опыт в реализации продукции, сведения о конъюнктуре рынка, фирмах-посредниках, сбытовых фирмах, наиболее целесообразных формах реализации, рекламе продукции;

финансовое ноу-хау, в том числе сведения о наиболее выгодных формах использования денежных средств, ценных бумаг, акций, капиталовложений с учетом изменения курса валют, особенностей национальных налоговых систем, таможенных ограничений, сведения о банковских объединениях, формах кредитования.

2. Ноу-хау имеют значительную ценность и носят практический характер, это не теоретические предпосылки, не гипотезы.

3. Ноу-хау всегда конфиденциальны, известны ограниченному кругу лиц (только тем лицам, которым они необходимы для производственной деятельности и только в требуемом объме, в целом ноу-хау должен знать один, максимум два человека-специалиста).

4. Ноу-хау не имеют правовой защиты на национальном и международном уровне.

5. Ноу-хау основаны на глубоких знаниях.

Лицензионное соглашение Обладание интеллектуальной собственностью не может само по себе принести материальную выгоду. Необходима коммерциализация разработки: экономически эффективное использование е в собственном производстве, монополизация рынка либо полная или частичная переуступка (продажа) прав.

Рынок объектов интеллектуальной собственности существенным образом отличается от рынка обычных товаров тем, что отношения между продавцом и покупателем носят длительный и многообразный характер, далеко выходящий за рамки акта купли-продажи, и сопровождаются продолжительной предварительной и последующей деятельностью, связанной с освоением приобретенной технологии.

Основной формой коммерческого обмена объектами интеллектуальной собственности являются лицензионные соглашения (лицензионные договоры, которые предусматривают передачу исключительных прав, вытекающих из интеллектуальной деятельности в области науки и техники).

Объектами международной лицензионной торговли, являются охранные грамоты на интеллектуальную собственность и ноу-хау.

В международной и отечественной практике невозможно найти два одинаковых лицензионных соглашения.

Схематично лицензионное соглашение можно разделить на нижеследующие основные разделы и статьи.

Статья «Преамбула», в которой подробно указываются наименования сторон договора и их реквизиты. Сокращения, условные обозначения приводятся с их расшифровкой.

Статья «Определение терминов, используемых в тексте договора». В любом договоре должна употребляться терминология, однозначно понимаемая его участниками.

В статье «Предмет договора» четко формулируются объекты соглашения, а также оговариваются возможность и права лицензиата на продажу сублицензий, как на территории исключительного права, так и на территории неисключительного права.

Статья «Техническая документация». Лицензиар гарантирует комплектность, правильность и качество технической документации и других материалов (схем, инструкций по эксплуатации и т.п.), которые в зависимости от конкретных условий могут передаваться одной или несколькими партиями.

Статья «Техническая помощь в освоении производства продукции по лицензии». Лицензиат, приобретая лицензию с полагающейся технической документацией, рассчитывает на то, что этого вполне достаточно для производства соответствующей продукции. Предварительно он оценил возможности и квалификацию своего инженерно-технического персонала и рабочих основных специальностей, но следует отразить и оказание технической помощи лицензиаром при необходимости.

Статья «Гарантии (обязательства) и ответственность». Это одна из самых главных статей. Лицензиат выплачивает стоимость лицензии за технические, экономические и патентно-правовые гарантии. Их нарушение влечет за собой ответственность лицензиара, в том числе и финансовую. Продавец нест ответственность за качество передаваемой технологии.

Статья «Усовершенствования и улучшения» обязывает обе стороны информировать друг друга об усовершенствованиях и улучшениях объекта лицензии, обмениваться ими, обеспечить защиту передаваемых прав. Они могут передаваться как за отдельную плату, так и безвозмездно.

Статья «Платежи» фиксирует выбранный вариант платежей, по одному из которых предусматриваются единовременные или поэтапные платежи заранее оговоренной сторонами суммы, а по другому – единовременные или поэтапные платежи и дальнейшие текущие отчисления в течение действия договора.

В статье «Информация и отчтность» фиксируются сроки предоставления сводных бухгалтерских данных по объму производства и реализации продукции по лицензии и специальной продукции в течение отчтного периода, а также сведения о продажных ценах продукции. В этой же статье оговаривается возможность проведения аудиторских проверок.

Статья «Обеспечение конфиденциальности» обязывает стороны принять необходимые меры к предотвращению разглашения документации и информации, относящейся к объектам лицензии. С передаваемой технической документацией могут быть ознакомлены только те лица из персонала лицензиата и сублицензиата, которые непосредственно связаны с производством лицензируемой продукции.

Партнрам по кооперации выдается документация лишь на те узлы и детали, изготовление которых им поручено. За нарушение условий конфиденциальности сублицензиатами или партнрами по кооперации лицензиат нест ответственность перед лицензиаром как за свои собственные действия. Статья «Защита передаваемых прав», в которой стороны фиксируют то, что лицензиат признает и будет признавать действительность прав, вытекающих из патентов лицензиара.

Статья «Разрешение споров». Инициатива урегулирования возникающих споров с третьей стороной лежит на лицензиаре.

Лицензиат помогает в разрешении споров по мере своих возможностей. Суммы, полученные при выигрыше дела, могут быть поделены между партнрами в зависимости от степени их участия. Если выиграть дело не удается, то все расходы делятся между партнрами по соглашению.

Статья «Срок действия договора». В статье фиксируется, на сколько лет заключен договор, дат вступления его в силу и условия досрочного расторжения.

Статья «Прочие условия» оговаривает необходимость согласования между партнрами любых шагов, затрагивающих условия договора. При этом все изменения и дополнения должны быть оформлены в письменном виде, подписаны уполномоченными на это лицами и одобрены компетентными органами.

Заканчивается договор указанием юридических адресов сторон, а затем следует перечисление документов приложения.

Мировая практика лицензионной торговли свидетельствует, что продажа лицензий является специфичной торговой операцией и осуществляется по расчтным ценам, формируемым с учетом экономического эффекта от использования объекта интеллектуальной промышленной собственности, но, прежде всего, зависит от интересов продавца (лицензиара) и покупателя (лицензиата).

ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМАХ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ Трудоношин В.А. – доцент каф. САПР (РК-6) Уваров М.Ю. – инженер каф. САПР (РК-6) МГТУ им.Н.Э.Баумана Множество прикладных программ, используемых в учебном процессе в вузах, можно классифицировать по ряду признаков – предметной области, решаемым задачам, операционной среде и т.п. При разработке прикладного программного обеспечения для систем дистанционного обучения важными признаками являются также способ реализации в сетевой среде, доступность, степень универсальности.

Возможны следующие способы реализации обучающих программ в сетевой среде.

1. Программа разрабатывается без учета сетевых возможностей. Копия программы пересылается клиенту, например, по E-mail. Методическое пособие при этом может располагаться на сервере центра дистанционного обучения или пересылаться одновременно с программой. Если программа не является собственной разработкой, то, очевидно, что этот способ возможен только для свободно распространяемых программ. Достоинством метода является полная автономность такой программы. Недостатком – привязка к операционной системе и отсутствие защиты авторских прав (особенно это актуально для программно-методических комплексов имеющих помимо учебного, еще и промышленное применение).

2. Программа строится по принципу клиент-сервер. Серверная часть устанавливается на сервере в центре дистанционного обучения. При этом возможны два варианта построения программы-сервера: первый – сервер обеспечивает соединение только с одним клиентом, второй – сервер имеет возможность одновременного обслуживания многих клиентов. Первый вариант более прост в реализации, но имеет ограниченные возможности по одновременному обслуживанию запросов многих клиентов, так как для обеспечения такой возможности необходим запуск нескольких копий программы-сервера (например, на разные программные порты). Это не очень удобно для клиента, так как ему необходимо самостоятельно найти свободный порт. Второй вариант более сложен в реализации, но удобнее для клиента.

Учебные задания всех пользователей при этом выполняются на сервере центра.

Достоинством метода является высокая защищенность программы, контролируемость доступа к ней, легкая модифицируемость. Недостатком – ограниченность числа пользователей из-за возможности перегрузки сервера и привязка к операционной системе. Кроме того, если клиент находится за брандмауером, для обеспечения возможности доступа соответствующие порты должны быть открыты. Другим существенным недостатком такого подхода является то, что при модификациях или исправлении ошибок в программе необходимо реинсталлировать программы как на сервере, так и на машинах пользователей.

3. Программа выполнена на языке Java в виде апплета, встроенного в HTML страницу. В этом случае клиенту пересылается байт-код апплета, и расчеты выполняются на машине клиента.

4. Достоинствами метода является неограниченное количество пользователей, защищенность программы с точки зрения охраны авторских прав, контролируемость доступа к ней стандартными средствами контроля доступа к HTML-страницам, легкая модифицируемость (не требуется реинсталляция клиентских программ), использование стандартных программных портов, возможность исполнения программы в любой операционной среде, для которой разработан Web-браузер с поддержкой Java.

В настоящий момент такие Web-браузеры разработаны практически для всех популярных операционных систем. Также несомненным достоинством является возможность размещения на одной HTML-странице подробных инструкций и методических указаний по работе с программой. Недостаток этого подхода – необходимость пересылки апплета при каждом новом входе на сайт, что при модемном доступе в Интернет и большом размере программы может потребовать значительного времени.

Очевидно, что третий вариант является наиболее перспективным при разработке нового программного обеспечения. В рамках третьего варианта возможна разработка специализированных или универсальных программ.

Эти три варианта построения прикладного программного обеспечения проиллюстрируем на примере трех учебных программ, разработанных в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

Примером программы первого типа может служить программа проектирования оптико-электронных систем ПАСМ, разработанная на кафедре «Лазерные и оптико электронные системы», второго типа – программа МВТУ («Моделирование В Технических Устройствах»), разработанная на кафедре «Ядерные реакторы и установки», третьего типа – программа ПА9, предназначенная для моделирования разнородных технических объектов, разработанная на кафедре «Системы автоматизированного проектирования». Программно-методический комплекс (ПМК) ПА9 является универсальной программой, применить которую можно для постановки лабораторных практикумов по различным дисциплинам.

Если говорить о достоинствах и недостатках специализированных и универсальных программ, то достоинством специализированных программ является их явная направленность на конкретную лабораторную работу и возможность реализации в этих программах любых идей, вплоть до трехмерного воспроизведения реальных лабораторных стендов. Недостатком же и весьма существенным – высокие требования к квалификации программиста и большие трудозатраты, связанные как с программированием, так и с получением корректных математических моделей.

Достоинство универсальных программ в возможности их адаптации к различным лабораторным работам как в пределах одной предметной области, так и в различных предметных областях. При этом математическая модель объекта строится автоматически, умения программирования на каком либо языке не требуется. К недостаткам можно отнести унификацию интерфейса таких ПМК, которая не всегда позволяет использовать привычные для конкретной предметной области обозначения элементов.

Возможен и промежуточный вариант – универсальный программный комплекс, в котором не закрыта возможность создания оригинальных графических изображений элементов, характерных для конкретной предметной области. К таким ПМК относится ПА9.

Вычислительное ядро ПА9 предназначено для решения систем алгебро дифференциальных уравнений. Формирование математической модели производится автоматически по графическому изображению топологии объекта. В качестве метода формирования математической модели используется узловой модифицированный метод, для решения системы дифференциальных уравнений используются численные методы интегрирования первого и второго порядков, для решения системы нелинейных алгебраических уравнений – метод Ньютона, для решения системы линейных алгебраических уравнений – метод LU-разложения с учетом разреженности матрицы коэффициентов.

Библиотеки математических моделей элементов, проектных процедур и методов численного интегрирования являются открытыми. При разработке новых математических моделей используется специализированный язык, который во многих случаях позволяет обойтись без знания языков программирования. В нем реализована возможность использования ранее разработанных моделей, при этом уровень вложенности моделей практически неограничен. Если же модель элемента не может быть представлена в виде набора существующих элементов, то для программирования используется язык Java. Из проектных процедур реализованы анализ динамики и статики, анализ частотных характеристик, спектральный анализ сигнала, многовариантный анализ и многомерная параметрическая оптимизация. Кроме того, в ПА9 реализован механизм расчета выходных параметров, который позволяет по результатам моделирования получить численные значения выходных характеристик моделируемого объекта. При этом имеется возможность оценки этих характеристик и ветвления задания на расчет в зависимости от этих значений. Еще одной удобной особенностью ПА9 является встроенный в нее механизм «символических параметров». Он позволяет вместо численных значений любых параметров элементов задавать их символическое имя или даже формулу для расчета значения параметра с использованием символических имен. Естественно, до начала расчета каждому символическому имени должно быть присвоено определенное численное значение. Эта особенность оказывается весьма удобной, когда в моделируемом объекте имеются одинаковые или взаимосвязанные параметры.

Графический интерфейс ПМК ПА9 реализован в виде рабочего поля, на котором пользователь может располагать условные изображения элементов и соединять их связями. Размер условного изображения элемента не фиксирован и может занимать несколько смежных ячеек рабочего поля. При сборке схемы выполняется контроль за действиями пользователя, и программа не дает возможности совершать очевидные грубые ошибки, такие как, например, наложение элементов друг на друга. В процессе создания и модификации схемы возможны копирования, перемещения, удаления, поворот, зеркальное отображение как отдельных элементов, так и их групп. Из группы элементов можно создать объединенную модель, которая будет представлена одним условным изображением. Изображение может быть сгенерировано автоматически или, при желании пользователя, создано вручную. Внутреннюю структуру такого сложного элемента при необходимости можно развернуть в отдельном окне и при желании выполнить редактирование топологии или численных значений параметров входящих в него элементов.

Пример схемы гидроподъемника, иллюстрирующего графический интерфейс ПМК ПА9, приведен на рис. 1. Результаты расчетов, в зависимости от вида анализа представляются в графической форме как функции времени или частоты. Пример результатов расчета гидроподъемника представлен на рис. 2. Накопленная к данному моменту библиотека математических моделей содержит элементы электрической, механической, гидравлической, и тепловой природы. Кроме этого существует библиотека моделей элементов систем автоматического управления, библиотека различных форм сигналов и библиотека математических функций для обработки сигналов. Также имеются узко специализированные библиотеки, например, библиотека моделей электрических машин, или, реализованная на кафедре «Технологии обработки давлением», библиотека моделей элементов кузнечно-прессового оборудования.

В библиотеке электрических элементов представлены следующие модели:

источники тока и напряжения (постоянные, переменные и управляемые), резисторы, конденсаторы, индуктивности, транзисторы Рис. биполярные, транзисторы полевые, диоды, варикапы, стабилитроны, операционные усилители;

в библиотеке механических элементов – источники скорости линейной и угловой, источники силы и момента, масса, момент инерции, трение, упругость, упор двусторонний, рычаг, шарниры подвижный и неподвижный, нерастяжимая и растяжимая тяги, направляющая;

в библиотеке гидравлических элементов – источники давления и расхода (постоянные, переменные и управляемые), гидропроводы, дроссели, клапаны напорный, обратный, тормозной, гидронасосы и гидромоторы неуправляемые и управляемые, распределители, гидроцилиндры;

в библиотеке тепловых элементов – Рис. источники температуры и теплового потока (постоянные, переменные и управляемые), теплопроводность и теплоемкость;

в библиотеке элементов систем автоматического управления – модели типовых звеньев ТАР;

в библиотеке математических функций – сумматор, вычитатель, умножитель, возведение в степень, вычислители синуса, косинуса, тангенса, показательной функции, экспоненты.

Инвариантность ПМК ПА9 к предметной области можно проиллюстрировать двумя методическими пособиями размещенными на сайте wwwcdl.bmstu.ru:

лабораторный практикум «Цифровая схемотехника» и «Применение комплекса ПА к решению задач ТММ». В первом пособии апплетами, реализованными с помощью ПА9, выполняется моделирование базовых элементов основных технологий изготовления микросхем, во втором моделирование плоских рычажных механизмов.

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ В ВЫСШЕМ ПРОФЕССИОНАЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ Моисеев В.Б.– ректор, д.п.н., проф.

Пензенская государственная технологическая академия ecto@pti.ac.ru, rector@vmis.pti.ac.ru Современное состояние системы образования характеризуется возрастанием роли информационных и телекоммуникационных технологий (ИКТ) обучения.

Усвоение знаний с помощью ИКТ происходит значительно быстрее. Эти технологии изменяют сам характер развития, приобретения и распространения знаний, позволяют углублять и расширять содержание изучаемых дисциплин, значительно быстрее обновлять его, применять более эффективные методы обучения и контроля, а также значительно расширяют доступ к образованию.

Используя новые ИКТ, вузы должны обеспечивать высокое качество образования, всеобщее распространение и доступность знаний, содействовать обучению на протяжении всей жизни посредством:

разработки учебных материалов, интегрированных в локальные и глобальные сети;

применения ИКТ в областях преподавания, подготовки кадров и научных исследований;

создания новых форм учебной среды, начиная от средств дистанционного обучения до виртуальных вузов и систем образования.

Необходимым условием эффективного использования ИКТ в процессе обучения является качественное информационное наполнение и правильная организация этого процесса. В связи с этим возрастает роль педагога-исследователя, который должен владеть новыми информационными технологиями.

На протяжении последних лет Пензенский технологический институт развивает инновационные технологий обучения, создав для их реализации соответствующую инфраструктуру и организационно-методическое обеспечение [1…8].

Исходя из нашего опыта, можно выделить следующие основные этапы внедрения компьютерных технологий обучения в образование:

1) разработка электронных учебных изданий (ЭУИ);

2) создание учебно-методических комплексов (УМК);

3) создание единой образовательной среды вуза.

Остановимся на этих этапах подробнее. В частности, на первом этапе при разработке ЭУИ для системы технического образования возникает необходимость учета следующих особенностей:

развитая, и в то же время простая для понимания, структура учебного курса;

большое количество чертежей, схем, сложных иллюстраций, графиков, диаграмм;

максимально реальное представление физических и технологических процессов на компьютерных моделях;

необходимость использования виртуальных лабораторных комплексов;

необходимость использования развитых многоуровневых систем тестирования.

Все эти особенности порождают высокую сложность и стоимость разработки.

В наших ЭУИ применяются и текстовые фрагменты, и статические и динамические иллюстрации, и видеофрагменты, и элементы 3D-анимации, и звуковое сопровождение, и виртуальные лабораторные комплексы, т.е. речь идет о создании полномедийных ЭУИ для системы технического образования (рис. 1). В настоящее время в институте созданы ЭУИ по всем специальностям, курсам обучения, а внутри курсов – по всем дисциплинам.

Второй этап – создание УМК для системы технического образования. Базовым компонентом электронного УМК является структурно-логическая схема (СЛС) специальности в виде интерактивной электронной таблицы (рис. 2).

Рис. 1.

Основные задачи, которые призвана решить такая СЛС, следующие:

наглядно и доступно представить информацию о специальности;

показать взаимосвязь дисциплин в рамках специальности;

представить основные разделы, изучаемые в конкретной дисциплине;

донести до обучаемого логику организации учебного процесса, то есть взаимосвязь изучаемых предметов и их взаимообусловленность.

Рис. 2.

СЛС лежат в основе автоматизированных УМК дисциплин, в обязательном порядке включающих рабочую программу дисциплины, ее связь с другими дисциплинами, электронное учебное издание по данной дисциплине.

При разработке и внедрении ЭУИ применяется системный подход, сущность которого иллюстрирует рис. 3.

После разработки ЭУИ размещаются на серверах выпускающих кафедр и проходят апробацию в учебном процессе. Далее ЭУИ, прошедшие апробацию, публикуются на образовательном сервере института и используются в учебном процессе.

Выдача задания Разработка рукописи и сценария ЭУИ на разработку ЭУИ Рабочие места преподавателей Методический совет Выпуск печатного Разработка ЭУИ Лабора тория варианта социально Лаборатория информационных психологического Издательско сопровождения технологий обучения полиграфический учебного процесса комплекс Формирование и поддержка информационно-образовательной Акт внедрения среды вуза Лаборатория сетевых Методический технологий (Intranet-Internet) совет Рис. 3. Системный подход при разработке и внедрении ЭУИ Одной из особенностей при разработке ЭУИ и их внедрении является социально-психологическое сопровождение учебного процесса. Цель, которая при этом преследуется – это организация целостного педагогического процесса с учетом выявленных психических особенностей студентов и преподавателей. Задачи, решаемые лабораторией социально-психологического сопровождения учебного процесса, следующие:

- проведение психологического тестирования и консультаций;

- диагностика профессиональной склонности (интересов и способностей) абитуриентов и студентов;

- особенностей психического здоровья студентов;

- мотивов обучения, отношения к учебе;

- оказание психологической помощи студентам и преподавателям по адаптации к учебному процессу.

Как один из основных элементов современной образовательной среды, в институте создана и функционирует система качества вуза, обеспечивающая контроль и анализ качества подготовки специалистов и реализующая обратную связь «предприятие – специалист, которая стабилизирует качество всей системы.

К настоящему времени в институте создана единая образовательная среда, основные элементы которой иллюстрирует рис. 4.

Рис. 4.

Единая образовательная среда вуза В ее основе лежит реализация технологии распределенного сетевого обучения (ТРСО). К особенностям применения ТРСО относится возможность обучения студентов в любое удобное для них время и в любом месте их проживания. Это обеспечивается доставкой электронных УМК, а в их составе ЭУИ до пользователя независимо от состояния телекоммуникационных средств в месте проживания студентов. Для этого организуются стационарные либо мобильные классы с «зеркальным» отображением образовательного сервера института, информация на котором периодически синхронизируется с содержанием образовательного сервера вуза.

Литература 1. Моисеев В.Б. Принятие решений в интеллектуальных системах проектирования технологии / В.Б. Моисеев, Ю.Г. Шестопал // Тез. докл. НТК «Информационные технологии в машиностроении». – М.: РИО РИАМа,1995. – с.

112–113.

2. Моисеев В.Б. Комплексная информатизация как основа технологии обучения с гарантированным качеством / В.Б. Моисеев, В.В. Усманов // Просвещение: проблемы и перспективы. Науч.-методич. и информационный журнал для работников образования. №4, 1997. – с. 68–72.

3. Моисеев В.Б. Методика создания компьютерных учебных пособий на базе технологии мультимедиа для системы дистанционного обучения / В.Б. Моисеев, Ю.М. Передрей // Тез. докл. III Междунар. науч.-методич. конф. «Новые компьютерные технологии обучения в региональной инфраструктуре». – Пенза: Изд во Пензенского ЦНТИ, 1998. – с. 41.

4. Моисеев В.Б. К вопросу о создании регионального комплекса единой федеральной распределенной образовательной среды / В.Б. Моисеев, С.П. Горбач // Материалы VII междунар. конф. «Дистанционное образование. Открытые и виртуальные среды». – М.: Изд-во МЭСИ, 1999. – с. 182– 185.

5. Моисеев В.Б. Технология распределенного сетевого обучения. Основные положения. – М.: Изд-во МЭСИ, 2001. – с. 94–97.

6. Моисеев В.Б. Внедрение инновационных технологий дистанционного обучения на основе гибридных телекоммуникационных сетей.- М.: Изд-во МТК ОАО «Мосэнерго», 2002. – с. 92–94.

7. Моисеев В.Б. Инновационные технологии и дидактические средства современного профессионального образования / В.Б. Моисеев, Д.В. Чернилевский // Монография. – М.: Изд-во РИЦ Моск. гос. индустр. ун-та, 2002. – 145 с.

8. Моисеев В.Б. Информационные технологии в системе высшего образования // Монография. – Пенза: Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2002. – 118 с.

ВНУТРИВУЗОВСКАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ Андреев А.Б. – проректор по учебно-методической работе Пензенский технологический институт Тел. (8412) 55-60-86, 49-54-41, 48-89-04,62-34- Современными мировыми тенденциями в образовании, особенно в высшем профессиональном, являются: его открытость, массовость непрерывность, а также сокращение бюджетного финансирования. Образование все больше становится платным. Усиливается глобальная конкурентная борьба между образовательными учреждениями на рынке образовательных услуг, в которой победит тот, кто обеспечит наиболее высокое качество образования.

Видимо, качество высшего профессионального образования надо расценивать как степень соответствия уровня образования и подготовки специалиста уровню согласованных требований по освоению той или иной программы, степень соответствия тому или иному образовательному стандарту.

В основе современного менеджмента качества лежат Международные стандарты качества серии ISO 9000:2000, базирующиеся на концепции Всеобщего управления качеством. Этот стандарт позволяет использовать его в качестве основы для создания системы менеджмента качества образовательных услуг и подготовки специалистов в высшем учебном заведении. Но требования стандарта должны быть адаптированы к вузовским условиям и ни в коей мере не должны относиться к содержанию деятельности ученых и преподавателей вуза, они лишь упорядочивают процессы их деятельности. Тогда стандартная «петля качества», адаптированная к условиям вуза примет вид, представленный на рис. 1.

предложение услуг в области анализ проблем дополнительного образования трудоустройств а отбор контингента изучение социальной учащихся адаптируемости Работа с абитуриентами выпускников Работа с выпускниками информационно профессиональная специализация методическое обеспечение выпускников ведение информационной планирование системы учебного процесса контроль Учебный процесс знаний Рис. 1.

Понятие «качество образования» в настоящее время в России находится на стадии осмысления, еще окончательно не сформулировано, не нашло отражения в нормативных документах (Федеральные законы в области образования, ГОС ВПО и др.), но общие представления существа проблемы уже сложились. В соответствии с этими представлениями, вузовская система качества должна содержать следующие основные компоненты (подсистемы): Качество целей», «Качество условий работы вуза», «Качество процесса образования», «Качество конечного результата» (рис. 2).

Особенностью такой системы качества является наличие стабилизирующей обратной связи, организуемой посредством подсистемы контроля и анализа качества подготовки выпускников (КАКПВ).

Организационная структура подсистемы КАКПВ представлена на рис. 3. Она охватывает все сегменты «петли качества» вуза от анализа проблем рынка специалистов при профориентации школьников до изучения социальной адаптируемости выпускников и предложения им при необходимости услуг в области дополнительного образования.

Организационно структура подсистемы КАКПВ состоит из пяти блоков:

СИСТЕМА КАЧЕСТВА ВУЗА ПОДСИСТЕМЫ Качество Качество целей Качество Качество условий работы процесса конечного нормативные документы: ГОС, вуза образования результата учебные планы, рабочие программы научно-методическое качественный состав восстребованность информационное и ППС, качество выпускников, качество, материальное их подготовки управления вузом обеспечение Подсистема контроля и анализа качества подготовки выпускников Рис. 2.

«Учащиеся», «Абитуриенты», «Студенты», «Выпускники» и «Специалисты». Все блоки охвачены общей отрицательной обратной связью, обеспечивающей, с одной стороны, устойчивость функционирования системы, а с другой стороны, – быструю реакцию на внешние возмущения в виде изменения требований к качеству подготовки со стороны работодателей и заказчиков специалистов.

Для контроля знаний преимущественно используются тестовые методы, главными достоинствами которых является их эффективность, объективность, полнота, независимость от конкретного преподавателя, возможность получения кретериально-ориентированной оценки, оперативность, возможность автоматизации процессов контроля [1…4]. Работа по организации и проведению тестирования во всех блоках системы контроля и анализа качества подготовки специалистов проводится созданным в 2001 г. центром тестирования института, на который возложено решение следующих задач:

Рис. 3.

координация усилий всего коллектива профессорско-преподавательского состава (ППС) в реализации системного подхода к контролю качества подготовки;

повышение знаний ППС в области современных тестовых технологий;

обеспечение единого научно-методического и научно-технического (программного) подхода к процессам разработки и применения тестовых материалов на основе современных компьютерных технологий;

широкое внедрение современных тестовых технологий в институте;

создание фонда тестовых заданий и технологий в институте.

В каждом из блоков подсистемы КАКПВ реализована своя локальная «петля качества», смысл которой представлен на рис. 4. Результатом учебного процесса являются полученные знания. В процессе текущей, промежуточной и итоговой аттестации мы получаем результаты контроля полученных знаний. Анализ результатов контроля позволяет установить причинно-следственные связи между качеством знаний и влияющими факторами.

результат АНАЛИЗ КОНТРОЛЬ контроля (установление (текущая, причинно промежуточная, следственных связей) итоговая аттестация) УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС Рис. 4.

Анализ качества знаний проводится с помощью экспертной системы анализа знаний. Для реализации такой экспертной системы нами предложен структурный подход к созданию интеллектуальных обучающих и контролирующих компьютерных систем. Он позволяет разрабатывать эффективные средства анализа знаний обучающихся на основе использования структурной модели учебного материала.

Структурной единицей совокупности знаний является понятие, обладающее содержанием (совокупность признаков предмета в данном понятии) и объемом (совокупность объектов, входящих в данное понятие).

Совокупность знаний должна быть систематизированной, что достигается проверкой выполнения следующих условий:

1. Любое понятие относится либо к множеству априорно известных понятий (базовому), либо его сущность раскрывается в определении, содержащем понятия только данной совокупности.

2. Все множества понятий упорядочены по сложности от самого сложного, соответствующего теме совокупности знаний, до множества априорно известных понятий (базовых понятий).

В основе разработки интеллектуальных средств анализа получаемых знаний должны лежать два главных принципа:

1. Принцип экспертной системы. Обучение включает в себя больше, чем просто представление информации;

в процессе обучения необходима проверка действий обучаемого с обратной связью для избежания ошибочных выводов, а также обратная связь для периодического анализа знаний обучаемого. Принцип экспертной системы позволяет очень четко разделить знания и их обработку, увеличивая возможность многократного проведения такого процесса.

2. Принцип объектной ориентации. Знание рассматривается как сеть некоторых сущностей (понятия и связи между ними). Обучающие фрагменты создаются на основе этих сущностей, определяя тем самым высокую степень соответствия между структурированием знания и принципом объектно ориентированного программирования.

Задачу формализации создания интеллектуальных средств анализа качества знаний сформулируем следующим образом:

имеется учебный материал, содержащий некоторую совокупность знаний и раскрывающий некоторую тему c определенным уровнем детализации;

необходимо разработать экспертную систему, осуществляющую анализ степени изученности этой совокупности знаний у обучающегося, причем с заданным уровнем детализации и варьированием последовательности выдачи тестовых заданий в зависимости от успешности предыдущих ответов.

Структура экспертной системы, разработанной на указанных выше принципах, представлена на рис. 5.

Механизм логического вывода Редактор База Интеллектуальный базы знаний знаний интерфейс Блок формирования результатов Специалист Пользователь по знаниям Рис. 5.

В качестве модели совокупности знаний учебного материала выбрана семантическая сеть. Задача разработки конкретной модели знаний заключается в разработке по его тексту семантической сети, включающей:

вс множество понятий, встречающихся в тексте;

подмножество раскрываемых понятий;

подмножество определяющих понятий;

k подмножеств, соответствующих k уровням сложности;

отношение «определение»;

отношение «уровень сложности».

Методика разработки семантической сети включает четыре этапа:

анализ учебного текста;

определение понятий;

анализ свойств совокупности знаний;

формирование семантической сети.

Для апробации описанного структурного подхода, а также созданных программных и методических средств на его основе, разработаны экспертные системы по дисциплинам «История Отечества», «Математика», «Вычислительные машины, сети и телекоммуникации» и другим дисциплинам.

В 2003 – 2004 учебном году с целью развития и совершенствования системы менеджмента качества, а также повышения качества основных продуктов своей деятельности в институте введен в действие процесс непрерывной самоаттестации вуза (непрерывный внутривузовский аудит).

Литература 1. Андреев А.Б. Интеллектуальная система анализа знаний / А.Б. Андреев, В.Б. Моисеев, В.В. Усманов, Ю.Е. Усачев // Развитие системы тестирования в России.

Вторая Всерос. НПК: Сборник материалов, ч. 3, Москва, 23-24 ноября 2000 года.– М.:

Центр тестирования Минобразования России, 2000, – с. 82-83.

2. Андреев А.Б. Концептуальный подход к созданию интеллектуальной системы анализа знаний./ А.Б Андреев, В.Б. Моисеев, В.В. Усманов // Открытое образование. – М.: Изд-во МЭСИ, 2001, № 5, с. 44 –48.

3. Андреев А.Б. Метод анализа качества знаний студентов / А.Б. Андреев, В.Б. Моисеев, // Надежность и качество. Труды Международного симпозиума, – Пенза, 27 мая – 2 июня 2002 года. Пенза: – Информ. изд. центр Пенз. гос. ун-та, 2002, – с.475 –478.

4. Андреев А.Б. Использование экспертных систем для анализа знаний учащихся в среде открытого образования / А.Б. Андреев, В.Б. Моисеев // Телекоммуникации и информатизация образования.–М.: Изд–во СГУ, 2002, № 2(9), с.

36–54.

ИНТЕРНЕТ-ЛАБОРАТОРИЯ «РАДИОТЕЛЕСКОП МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА»

Власов А.А. – студент Э-8-102, Жаркова Н.А. – доцент каф. РЛ-1, Зимин А.М. – профессор каф. Э 8, Лебедюк Т.С.– н.с. каф. РЛ-1, Рогожин Г.В.– студент Э-8-102, Розанов Б.А. – профессор каф. РЛ 1, Соловьев Г.Н.– с.н.с. каф. РЛ-1, Шумов А.В. – аспирант каф. Э- МГТУ им. Н.Э. Баумана Введение В связи с интенсивным внедрением в учебный процесс современных информационных технологий все большее значение в практической подготовке студентов приобретает автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом (АЛП УД) [1-3]. Применение АЛП УД предусматривается не только в рамках дистанционного и открытого образования, но и в сочетании с использованием традиционных очных форм проведения учебного процесса [4,5]. Расширяющееся использование глобальной сети Интернет открывает для учебных заведений независимо от их местоположения новые возможности доступа не только к лабораторным установкам ведущих университетов РФ, но и к уникальным стендам ВУЗов, академических и отраслевых научных организаций.

Настоящая статья посвящена системе удаленного доступа [6] к уникальному радиофизическому оборудованию – Радиотелескопу МГТУ им. Н.Э. Баумана, который является одним из крупнейших в Европе полноповоротных радиотелескопов миллиметрового диапазона длин волн. Разработанная система позволяет удаленным пользователям проводить активные эксперименты по индивидуальным сценариям. На ее базе создан пилотный АЛП УД по аппаратуре и методам сканирования космических объектов, удовлетворяющий требованиям отраслевого стандарта 9.2-98.

В последующем перечень сетевых практикумов будет существенно расширен, что позволит осуществлять поддержку практической подготовки будущих специалистов по целому ряду направлений, таких как антенны и устройства СВЧ, радио- и оптическая локация, радиотехнические спутниковые системы связи и навигации, антенные системы радиолокационных и связных комплексов, радиофизика, электродинамика и распространение радиоволн, радиоастрономия, физика солнечной и космической плазмы, космическая метеорология и др.

Общие сведения о Радиотелескопе МГТУ Площадка Радиотелескопа МГТУ является научно-учебной базой, на которой проводятся лабораторные и практические занятия студентов, научная работа аспирантов и преподавателей МГТУ им. Н.Э. Баумана, Санкт-Петербургского университета и других учебных и научных организаций. Здесь находится комплекс уникальной научной аппаратуры, позволяющей проводить как астрономические наблюдения, так и наблюдения и измерения характеристик различных физических объектов [7].

Территориально площадка находится в Дмитровском районе Московской области, в 90 км к северу от Москвы. Основным научным оборудованием площадки Радиотелескопа являются две антенны РТ-7,5 МГТУ (рис. 1) с диаметром зеркала 7, метра и ошибкой отражающей поверхности не более 100 мкм и несколько антенн диаметром 0,5…2,5 метра для того же частотного диапазона. Все радиотелескопы на площадке укомплектованы высокочувствительными супергетеродинными приемниками (радиометрами), работающими в окнах прозрачности атмосферы вблизи длин волн 3,2 и 2,2 мм.

Радиотелескоп РТ-7,5 предназначен для работы в коротковолновой части миллиметрового диапазона волн ( = 1…4 мм) и стоит в ряду наиболее крупных полноповоротных радиотелескопов этого диапазона, существующих в мире. Две антенны РТ-7,5 размещены на расстоянии 250 м в направлении восток-запад и могут работать в качестве интерферометра. Каждая антенна установлена на опорно-поворотном устройстве и имеют азимутально угломестную монтировку. Угловое положение электрической оси антенны (азимутальный угол А и зенитный угол Z) определяются по показаниям восемнадцатиразрядных двоичных датчиков, установленных на осях вращения антенного зеркала. Антенна с массой поворотной части около 20 тонн оснащена высокоточным синхронно-следящим приводом, который обеспечивает слежение за астрономическими объектами с известными координатами А и Z и реализацию различных видов их сканирования.

Наблюдения на антеннах РТ-7,5 автоматизированы и обеспечиваются с помощью нескольких персональных компьютеров, объединенных в локальную сеть.

До 2004 г. для этого использовался программный комплекс локального управления радиотелескопом PURT, который обеспечивал наведение антенн на источник, его сопровождение и сканирование, накопление принятых сигналов, их первичную обработку и архивирование. Затем по полученным данным с помощью программы обработки производилось построение солнечных карт в специальном формате.

Однако территориальное расположение на значительном расстоянии от Москвы не позволяло проводить оперативные исследования солнечной плазмы и в особенности представляющих наибольший интерес вспышек на Солнце.

Поэтому с учетом опыта МГТУ им. Н.Э. Баумана в разработке систем удаленного управления [2,5] для реализации современных методик проведения исследований по широкому кругу научных проблем на основе применения новейших Интернет-технологий была поставлена задача создания уникального аппаратно программного комплекса, обеспечивающего сетевой доступ к Радиотелескопу. При этом в качестве одного из главных требований к комплексу выдвигалась идея экспериментов по индивидуальным сценариям, задаваемым удаленными пользователями.

Рис. 1.

Организация удаленного доступа к оборудованию Радиотелескопа Для всесторонней поддержки проведения дистанционного эксперимента при разработке была использована интерактивная диалоговой удаленная система ИНДУС [2,4,8]. Решение поставленной задачи было основано на технологии Интернет/Интранет и включало на первом этапе отработку сценариев доступа через сеть Интернет не только непосредственно к аппаратуре радиотелескопа, но и к базам данных экспериментальных исследований.

Схема организации удаленного доступа (рис. 2) основана на связи площадки Радиотелескопа с сетью Интернет с помощью достаточно высокоскоростной радиорелейной линии связи (линия должна быть запущена в ноябре 2005 г.). Web сервер организуется в непосредственной близости от радиотелескопа и соединяется с управляющим компьютером локальной сетью. В этом случае пополнение базы данных сервера новыми результатами экспериментов предусматривается непосредственно по их окончании с использованием сетевых способов обмена.

Рис. 2.

В качестве резервного варианта при задержке ввода в строй радиорелейной линии предусматривался вариант доступа в глобальную сеть Интернет через модем по коммутируемой телефонной линии. В этом случае основной Web-сервер расположен в МГТУ им. Баумана, а его связь с «местным» Web-сервером, находящимся на площадке Радиотелескопа, осуществляется периодически через модем. При этом база данных каждый раз пополняется новыми сценариями и результатами экспериментов, проведенных между последними сеансами связи. При этом в обоих вариантах связи обеспечивается поддержка низкоскоростного доступа удаленного пользователя к Web-серверу радиотелескопа через модем в стандарте 56 К.

Программные средства для поддержки режима удаленного управления Структура разработанных программных средств для поддержки удаленного доступа к аппаратуре Радиотелескопа и их взаимодействия представлена на рис. 3.

Рис. 3.

Для регистрации пользователей предназначено CGI–приложение db_registration.exe, которое записывает данные в таблицу owner. Правильность ввода логина и пароля при входе на сайт для проведения удаленного эксперимента в соответствии с этой таблицей контролируется программой autorization.exe. В случае успешного ее прохождения они заносятся в cookies–файл удаленного компьютера.

Удаленный пользователь на HTML–странице сайта составляет индивидуальный сценарий проведения эксперимента, который проверяется на осуществимость CGI– приложением db_query.exe и регистрируется в таблице query интегрированной базы данных. Информация о сформированных сценариях проведения экспериментов и их текущем состоянии публикуется на соответствующей странице сайта с помощью программы db_query.exe.


Программа локального управления радиотелескопом puut.exe считывает параметры подготовленных для проведения эксперимента сценариев из таблицы query. Она предоставляет оператору возможности контроля данных и отклонения сценария эксперимента;

а в случае принятия его условий обеспечивает автоматизированное управление оборудованием Радиотелескопа в соответствии с этапами его проведения. После выполнения эксперимента программа делает об этом отметку в таблице query и регистрирует файлы данных результата эксперимента в таблице nfile.

Просмотр результатов экспериментов осуществляется на соответствующих страницах сайта, генерируемых CGI–приложением view_db.exe. Оно публикует их в виде удобной для навигации древовидной структуры, полученной на основании анализа таблицы Динамические страницы, генерируемые программой nfile.

view_map.exe, предоставляют пользователю удобный интерфейс для визуализации и сетевого графического анализа данных.

Администрирование интегрированной базы данных поддерживается утилитой rw_base.exe.

Для тестирования студентов при проведении автоматизированного удаленного практикума CGI–приложение question.exe обеспечивает генерацию из базы данных контрольных вопросов, администрирование которой осуществляется утилитой creater.exe, 5 вопросов с вариантами ответов и контроль правильности выбранных пользователем вариантов ответов.

Для разработки CGI–приложений и утилит администрирования использовалась среда Delphi 6, а программы управления радиотелескопом puut.exe – Borland С++ Builder 5.

При создании системы удаленного управления предусматривались специальные средства аппаратной и программной защиты от несанкционированного доступа.

Интерфейс оператора Радиотелескопа Созданное программное обеспечение позволяет ведущему экспериментатору и оператору Радиотелескопа администрировать сценарии удаленных пользователей, проводить проверку возможности их осуществления в соответствии с выделенными данному экспериментатору приоритетами, а также при необходимости вмешиваться в ход выполнения сценария. По сравнению с ранее разработанным «локальным»

интерфейсом на экране компьютера оператора добавлено еще одно окно «Удаленный сценарий», а также размещена клавиша перехода работы аппаратуры в режим удаленного управления (рис. 4).

При нажатии оператором радиотелескопа клавиши «Переход в режим удаленного управления» активизируется окно «Удаленный сценарий» (рис. 4) со списком имеющихся сценариев экспериментов. После того, как оператор разрешит проведение удаленного опыта, нажав клавишу «ОК» в нижней части окна, выполнение соответствующего эксперимента начинается при совпадении времени начала эксперимента, указанного удаленным пользователем, с системным временем, индикатор которого расположен в верхней части интерфейса, под строкой заголовка (см. рис. 4). После завершения эксперимента его результаты автоматически помещаются в базу данных, а в меню «Ваши сценарии» на сайте Радиотелескопа появляется отметка о его успешном окончании.

Оператор Радиотелескопа может запретить выполнение сценария, если сочтет его ошибочным или не укладывающимся в рамки выделенного для его проведения времени, а также по причине неблагоприятных метеоусловий (сплошная облачность, осадки и т.п.). Информация о ходе подготовки и проведения эксперимента публикуется на сайте, а пользователю в последнем случае предлагается вариант реализации сценария в другой, определяемый оператором, отрезок времени.

Рис. 4.

Сервер Радиотелескопа МГТУ в сети Интернет и пилотный автоматизированный практикум с удаленным доступом Как отмечалось выше, на сайте Радиотелескопа опубликован пилотный автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом по аппаратуре и методам сканирования астрофизических объектов. В качестве его основы здесь взята типовая структура АЛП УД в системе ИНДУС [2,4,8], в которой наряду с важнейшими технологическими подсистемами для проведения удаленного эксперимента предусмотрены и методические подсистемы. Для поддержки удаленного учебно-научного эксперимента созданы подсистема телекоммуникаций, подсистема идентификации пользователя, обучающая подсистема, подсистема имитации эксперимента, подсистема тестирования, подсистема программирования условий эксперимента, подсистемы управления и измерения, подсистема визуализации данных эксперимента и справочная подсистема.

Домашняя страница Интернет-лаборатории «Радиотелескоп МГТУ им. Н.Э.

Баумана», расположенная в настоящее время по адресу http://rtelescope.bmstu.ru (рис.

5), содержит ссылки на сервер МГТУ им. Н.Э. Баумана и сайты подразделений разработчиков лаборатории.

По щелчку на изображении антенны РТ-7,5 происходит переход на следующую страницу, где расположено основное меню (рис. 6). Оно содержит следующие разделы: сведения о Радиотелескопе, данные экспериментов, проведение эксперимента, удаленные практикумы, учетные записи, контактная информация.

В этих разделах и опубликованы основная информация и ссылки на разработанные программные средства, поддерживающие различные стороны проведения удаленного эксперимента.

Рис. 5.

Рис. 6.

Далее содержимое сайта удобно иллюстрировать, рассматривая выполнение сценария практикума. Для этого служит меню «Удаленные практикумы». В настоящее время имеется возможность выполнения только пилотного практикума по аппаратуре и методам сканирования радиофизических объектов (рис. 7).

Сначала удаленному пользователю предлагается ознакомиться с устройством радиотелескопа: его основных систем (рис. 8) и приемника излучения (рис. 9).

Затем в методической части пользователь знакомится с методами сканирования (на рис. 10 в качестве примера приведена страница, посвященная описанию кольцевого сканирования), а после этого переходит к практической части, которая начинается с тестирования (рис. 11). Здесь студенту предлагается 5 случайно выбранных из базы контрольных вопросов с возможными вариантами ответов.

При положительном результате тестирования (правильные ответы не менее чем на 4 вопроса из 5) пользователь может перейти к составлению сценария эксперимента (рис. 12). Для заполнения формы задания сценария эксперимента на этой странице в отдельном окне имеется контекстная подсказка с перечнем требуемых параметров, который различен для трех используемых в АЛП УД режимов сканирования.

По мере прохождения различных этапов подготовки и проведения эксперимента оперативная информация о контроле и выполнении сформированного сценария отражается в меню «Ваши сценарии» (рис. 13), которое генерируется только после успешной отправки сценария удаленным пользователем на Web-сервер.

По окончании опыта его результаты публикуются в базе данных.

Для анализа и графической обработки результатов проведенного эксперимента предусмотрены специальные сетевые средства, разработанные на базе локальных программ графического отображения.

Рис. 7.

Рис. 8.

Рис. 9.

После авторизации пользователя в меню «Просмотр базы данных» ему доступны файлы всех проведенных им ранее экспериментов. В графическом окне выводятся изотермические контурные карты объекта. Уровни изотерм отсчитываются в процентах относительно некоторого опорного уровня, принимаемого за уровень спокойного Солнца. Щелчком левой клавиши мыши в любой точке изображения исследуемого астрофизического объекта в правой части экрана могут быть получены так называемые срезы, представляющие собой графики зависимостей относительной температуры от вертикальной и горизонтальной координат (рис. 14).

При выполнении работ нами было предусмотрено создание одного или двух серверов в зависимости от реализации способа связи с площадкой Радиотелескопа. В результате был отработан более трудоемкий вариант – с двумя серверами, пространственно разделенными и связывающимися друг с другом через модем. При запуске в эксплуатацию радиорелейной связи основные работы будут связаны с исключением из схемы одного из серверов и модема, что потребует минимальных переделок в программном обеспечении удаленного доступа.

Ссылка на сервер Интернет-лаборатории размещена на Портале АЛП УД МГТУ им. Баумана (http://lud.bmstu.ru), функционирующем круглосуточно. Там же расположена и демо-версия Интернет-лаборатории.

Рис. Работа проведена при поддержке Министерства науки и образования РФ в соответствии с научной отраслевой программой «Научное, научно методическое, материально-техническое обеспечение развития технологий информационного общества» (проект 3.1.5) и федеральной целевой программой «Развитие единой образовательной информационной среды (2001- годы» (Государственный контракт № 1356).

Рис. Рис. Рис. Рис. Заключение В результате организации сетевого доступа создан аппаратно-программный комплекс «Радиотелескоп МГТУ» с удаленным доступом к управлению и университетский Центр коллективного пользования на его основе. Разработан Web сайт радиотелескопа в сети Интернет с размещенным на нем техническим описанием и характеристиками систем, а также программами сетевой визуализации и обработки данных наблюдений.

В рамках функционирования интерактивной диалоговой системы ИНДУС для использования в учебном процессе на сайте размещены в электронном виде методические материалы по пилотному автоматизированному лабораторному практикуму с удаленным доступом.

Аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий доступ к уникальной радиофизической аппаратуре Радиотелескопа для проведения учебно-научных экспериментов по сценариям, задаваемым удаленными пользователями, введен в декабре 2004 г. в опытную эксплуатацию в режиме модемной связи. Таким образом, создана Интернет-лаборатория "Радиотелескоп МГТУ им. Баумана", которая может быть использована в учебной и научной работе ряда классических и технических университетов Российской Федерации.

Список литературы 1. НОВЫЙ ПОДХОД К ИНЖЕНЕРНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ: теория и практика открытого доступа к распределенным информационным и техническим ресурсам / Ю.В. Арбузов, В.Н. Леньшин, С.И. Маслов и др. - М.: Центр-Пресс, 2000. 238 с.


2. Норенков И.П., Зимин А.М. Информационные технологии в образовании. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 352 с.

3. Информатизация образования: направления, средства, технологии / Под общей ред. С.И. Маслова. - М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 868 с.

4. Зимин А.М. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом в техническом университете // Информационные технологии. - 2002. - № 2.

- С. 39-43.

5. Федоров И.Б., Зимин А.М., Коршунов С.В., Кузнецов Ю.М.

Лабораторный практикум с удаленным доступом как средство практической подготовки специалистов в техническом университете // Индустрия образования / Под ред. А.А. Полякова, Ю.М. Кузнецова, Г.Ф. Филаретова, М.Б. Дружининой. - М.:

МГИУ, 2002. - Вып.2. - С.312-319.

6. Программный комплекс для удаленного управления Радиотелескопом МГТУ через сеть Интернет (ПК «ДИОРАМА») / А.М. Зимин, А.А. Власов, Н.А.

Жаркова и др. // Свидетельство № 2005612408 об официальной регистрации программы для ЭВМ. - Роспатент, 2005.

7. Instruments, techniques and some results of solar observations at the BMSTU Radio telescope at short millimeter waves / B.A. Rozanov, N.A. Zharkova, G.N. Solovjov et al. // Proc. 8th Rus.-Fin. Symp. - SPb, 1999. - P.148-151.

8. Программный комплекс "Интерактивная диалоговая удаленная система для проведения лабораторных практикумов ИНДУС" / А.М. Зимин, В.А. Аверченко, С.Ю.

Лабзов и др. // Свидетельство № 2001611800 об официальной регистрации программы для ЭВМ. - Роспатент, 2001.

ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ ИНТЕРНЕТ-ЛАБОРАТОРИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ Маслов С.И. – д.т.н., профессор, Арбузов Ю.В. – к.т.н., в.н.с.

Московский энергетический институт (технический университет) ГОУВПО «МЭИ (ТУ)»

Актуальность работы Наметившееся в последнее время внедрение в сферу науки и образования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) создает реальные предпосылки повышения эффективности, качества и результативности подготовки кадров. Однако практическая реализация потенциальных возможностей ИКТ требует создания и широкого применения в различных отраслях науки, техники и образования высокоэффективного лабораторного оборудования нового поколения, а также квалифицированных кадров новой формации, способных это оборудование профессионально использовать.

Цели работы Разработка, создание, организация тиражирования и применения интеллектуального лабораторного оборудования нового поколения для экспериментальных исследований в области электротехники и электроники в режиме коллективного доступа удаленных пользователей по Интернет.

Повышение эффективности и качества научных исследований и подготовки кадров при одновременном снижении затрат за счет унификации интеллектуального оборудования на уровне Российских и международных стандартов, а также создания интегрированной информационной среды его функционирования и развития.

Принципы создания оборудования нового поколения Новые задачи, возлагаемые на лабораторное оборудование в современных условиях, требуют принципиально иных подходов к его созданию. Было предложено и доведено до практического исполнения несколько основополагающих принципов, каждый из которых направлен на повышение эффективности экспериментальных исследований.

Принцип коллективного доступа удаленных пользователей к единичным универсальным лабораторным комплексам, выполнение которого обеспечивается за счет оснащения комплекса программно-техническими средствами автоматизации управления и сетевого обмена данными, в результате чего каждый объект изучения становится полностью автономным и принципиально доступным напрямую в компьютерной сети (в том числе, Интернет).

Такой подход позволяет значительно экономить капитальные и эксплуатационные затраты на разработку, массовое тиражирование и обслуживание лабораторного оборудования, сосредоточив его единичные комплекты, например, в региональных ресурсных центрах и обеспечив к нему доступ многих пользователей по Интернет. Открывается возможность использования лучших из существующих в различных учебных заведениях образовательных ресурсов, не повторяя их многократно, в каждом учебном заведении, а лишь обеспечив к ним устойчивый и надежный коллективный доступ всех участников образовательного процесса. При этом обеспечиваются предпосылки к единому и высокому уровню подготовки специалистов вне зависимости от удаленности учебного заведения от ведущих образовательных центров и наличия в нем преподавателей высокой квалификации.

Принцип масштабного преобразования объектов изучения, согласно которому в качестве объектов изучения рекомендуется рассматривать специально разработанные физические модели-аналоги, а не промышленные образцы, поскольку промышленный образец всегда проектируется на эффективное выполнение узкой прикладной задачи, не содержит дополнительных информационных каналов и каналов управления и поэтому плохо соответствует задачам обучения.

Лишь физическая модель-аналог, выполненная с соблюдением критериев подобия, снабженная достаточным количеством физически разнородных информационных каналов и каналов управления, способна дать критериальные соотношения фундаментальных закономерностей изучаемых процессов, что в наибольшей степени соответствует концепции фундаментализации научных исследований и образовательного процесса. Масштабные преобразования физической модели должны быть такими, чтобы изучаемый объект был удобен для размещения в учебной лаборатории, в обслуживании и эксплуатации и при этом не должен искажать изучаемые физические процессы.

Для основных прикладных направлений (электротехника, теплотехника, гидродинамика и пр.) уже существуют многократно проверенные критерии подобия, а для других направлений имеются общие рекомендации по их выявлению.

При изучении любого объекта или процесса на физической модели обязательным является соблюдение необходимых условий подобия:

подобные процессы должны быть качественно одинаковыми, т.е. они должны иметь одинаковую физическую природу и описываться одинаковыми по форме дифференциальными уравнениями;

условия однозначности (геометрические, физические, граничные) должны быть одинаковыми во всем, кроме численных значений постоянных, содержащихся в этих условиях;

одноименные определяющие критерии должны иметь одинаковые численные значения.

Соблюдение этих условий позволяет реализовать следующие возможности:

уменьшить (или увеличить) объект изучения. Масштабные преобразования делают объекты удобными для изучения. Например, для изучения многих объектов тяжелого машиностроения потребовались бы лабораторные стенды немыслимых размеров;

ускорить (или замедлить) исследуемый процесс. Меняя масштаб времени, можно в ограниченные сроки изучать процессы, которые на самом деле занимают дни, месяцы, годы;

упростить (или расширить) функциональные возможности изучения.

Упрощение объектов изучения позволяет сосредоточить внимание на его наиболее существенных сторонах, а расширение функциональных возможностей позволяет углубить процесс изучения.

Принцип интеллектуализации объекта и средств изучения, который заключается во внедрении (интегрировании) вычислительных средств непосредственно в структуры объектов изучения (интеллектуальные датчики, исполнительные механизмы, программно-управляемые источники электропитания и т.д.).

Такой подход позволяет достичь предельной гибкости конфигурирования и управления сложными техническими системами в режиме удаленного коллективного доступа, ставить более сложные индивидуальные задания поискового характера, что, в конечном итоге, и обеспечивает декларируемое повышение качества научных исследований и образования за счет использования более эффективных методов изучения.

Принцип децентрализации и иерархического распределения вычислительных ресурсов состоит в предпочтительном использовании множества распределенных, но информационно связанных между собой вычислительных средств простейшей конфигурации (например, цифровых сигнальных процессоров и микроконтроллеров) вместо единого вычислительного средства с большими вычислительными ресурсами.

Использование данного принципа позволит значительно увеличить пропускную способность лабораторного оборудования при коллективном доступе пользователей к его ресурсам. В самом деле, если в состав лабораторного стенда будет входить несколько десятков объектов изучения, то произвольный доступ к ним различных пользователей значительно проще организовать, когда каждый из объектов обслуживается собственным специализированным микроконтроллером. При этом микроконтроллер объектного уровня реализует настройку объекта изучения и его управление, а также съм и предварительную обработку контролируемых параметров. Вычислительные средства более высокого уровня иерархии обеспечивают все процедуры внутреннего и внешнего обмена информацией и могут обладать средними показателями быстродействия.

Блочно-модульный принцип построения программных и технических подсистем заключается в том, что единый лабораторный комплекс создается в виде развиваемого набора функционально завершенных блоков и модулей.

Такой подход позволяет легко конфигурировать и настраивать комплекс под любые конкретные задачи изучения объектов. При этом легко вводятся новые объекты изучения, модернизируются существующие в соответствии с изменяющимися требованиями.

Принцип использования открытых стандартов, который предполагает преимущественное использование отечественных и международных общедоступных стандартов, как на конструктивные решения, так и на программные продукты.

Такой подход исключает зависимость от конкретных разработчиков и изготовителей продукции, значительно удешевляет и ускоряет процесс производства, упрощает процесс интеграции в международные программы.

Трехуровневая, иерархическая программная система Многолетние исследования и разработки привели к созданию уникальной трехуровневой, иерархической системы ПО, образующей единую программную среду, где на каждом уровне решаются специфические задачи реализации доступа к распределенным техническим ресурсам (рис. 1):

Программное обеспечение объектного уровня состоит из ПО микроконтроллеров, входящих в состав объектных модулей и управляющих конкретными объектами изучения в процессе проведения эксперимента по заданиям удаленных пользователей. Это ПО обеспечивает выполнение необходимых коммутаций при изменении структуры объекта, задание тестовых сигналов на объект и измерение параметров объекта, а также задачи связи с ПО серверного уровня.

Рис.1.

К программному обеспечению объектного уровня предъявляются требования максимального быстродействия, минимизации времени служебных преобразований данных для увеличения эффективности использования объектных модулей. В связи с этим, на объектном уровне не производится каких-либо преобразований данных.

Перевод измеренных кодов АЦП в значения показателей происходит в программных модулях проведения эксперимента, входящего в состав ПО сервера лабораторного стенда.

Программное обеспечение серверного уровня состоит из ПО серверов лабораторных стендов и ПО вспомогательных серверов и выполняет задачи администрирования учебного процесса – ведения баз данных пользователей, их идентификации, сопровождения учебного процесса, распределения запросов пользователей на проведение экспериментальных исследований между однотипными лабораторными стендами для уменьшения времени ожидания доступа к стенду при большой его загруженности. При слабой загруженности ПО вспомогательных серверов может быть объединено с ПО серверов лабораторных стендов (размещаться на едином с ним компьютере), а также интегрировано в него.

Программное обеспечение серверов представляет собой сложную многопоточную программу, состоящую из главной программы сервера лабораторного стенда (ядра) и служебных программных модулей (ПМ), выполняющих те или иные функции. Построение ПО сервера стенда по модульному принципу обусловлено необходимостью постоянного расширения числа объектных модулей, входящих в состав лабораторного оборудования, функционального развития ПО сервера стенда, что представляет некоторые сложности в разработке и эксплуатации ПО сервера лабораторного стенда в случае его построения как единой программы.

Ядро ПО сервера выполняет задачи организации связи с пользователями, поддержания порядка выполнения заданий пользователей, загрузки ПМ по командам пользователей (клиентского ПО) или по командам других модулей. Ядро ПО сервера стенда не зависит от типа объектов, находящихся в стенде и может применяться на стендах разной физической природы. Учет особенностей конкретных объектных модулей осуществляется на уровне ПМ проведения эксперимента. Обмен данными между программным обеспечением сервера лабораторного стенда и ПМ объектных модулей осуществляется с помощью универсальных ПМ связи по линиям RS-232, RS-485, Ethernet.

Для непосредственного проведения экспериментов на объектных модулях разработаны согласованные пары ПМ проведения эксперимента, один из которых устанавливается у пользователя (клиентская часть), а соответствующий ему ПМ устанавливается в составе ПО сервера лабораторного стенда (серверная часть).

Серверная часть осуществляет преобразование данных и управление ресурсами сервера лабораторного стенда (например, измерительно-управляющие карты и т.п.), необходимыми для проведения эксперимента на объектном модуле, с которым связана данная пара ПМ.

Таким образом, для включения в состав лабораторного стенда нового объектного модуля не требуется какой-либо корректировки ядра ПО сервера стенда.

Разрабатывается только пара программных модулей проведения эксперимента, учитывающих специфику данного объектного модуля. После этого ПМ проведения эксперимента вносится в конфигурацию ПО сервера стенда, и новый объектный модуль готов к работе в составе стенда.

Кроме того, поскольку ПМ проведения эксперимента и объектный модуль работают попарно и практически независимо от универсального ядра ПО сервера стенда, то становится возможной организация параллельной работы различных пользователей на разных объектных модулях, что существенно повышает производительность комплекса и уменьшает время ожидания пользователями очереди на проведение эксперимента.

Программное обеспечение клиентского уровня содержит три программных подсистемы: связи с сервером лабораторного стенда, настройки эксперимента (клиентская часть группы ПМ проведения эксперимента) и пользовательского интерфейса.

Общая структура методического обеспечения В идеальной постановке при выполнении лабораторного исследования в режиме удаленного доступа пользователь должен иметь оперативный доступ ко всему комплексу средств, необходимых и достаточных для успешной реализации индивидуального задания при минимальной консультационной поддержке со стороны преподавателя.

В этой связи в структуру методического обеспечения экспериментального изучения объектов целесообразно включить все необходимые компоненты, образующие в совокупности учебно-методический комплекс (УМК):

удобный клиентский интерфейс с подсистемой навигации пользователя в разветвленной структуре УМК;

краткое теоретическое описание объекта изучения, раскрывающее его суть и область практического применения;

подсистему моделирования изучаемых объектов или процессов;

подсистему управления экспериментом, обеспечивающую выбор объекта изучения, настройку его структуры и параметров, алгоритмов управления, съем и передачу контролируемых параметров;

подсистему контроля действий пользователя и защиты лабораторного оборудования от несанкционированного доступа и возможных аварийных ситуаций;

подсистему математической обработки результатов моделирования и эксперимента;

подсистему формирования протокола выполненной работы.

Функциональные возможности комплекса Благодаря использованию встроенных высокопроизводительных измерительно вычислительных средств, обладающих быстродействием в наносекундном диапазоне, а также разработанных многоканальных средств управления энергетическими параметрами объектов исследования комплекс позволяет решать такие важные и актуальные научно-образовательные задачи, как:

Многоканальный синхронный мониторинг исследуемых процессов различной природы;

Поиск эффективных алгоритмов управления функционально-сложными объектами и системами;

Диагностика и прогнозирование технического состояния объектов исследования;

Идентификация параметров математических моделей объектов исследования по результатам их экспериментального изучения.

Информационная среда функционирования комплекса Политехническая Интернет-Лаборатория как концентратор лабораторных ресурсов нового поколения Сеть территориально распределенных лабораторий с точки зрения организационных процедур их использования целесообразно представить в виде единой Политехнической Интернет-Лаборатории (Polytechnic Internet Laboratory – PiLab). В отличие от уже существующих библиотек электронных образовательных ресурсов, объединяющих текстовые ресурсы гуманитарных и естественнонаучных направлений подготовки, здесь, прежде всего, должны быть сосредоточены и систематизированы технические ресурсы нового поколения с возможностью коллективного доступа по сети Интернет.

Телекоммуникационные возможности современных компьютерных технологий принципиально не создают каких-либо ограничений по отраслевым и территориальным признакам объединения образовательных ресурсов. В этом отношении можно говорить о региональной, отраслевой, Российской и даже международной Политехнической Интернет-Лаборатории. Однако технические и организационные сложности создания образовательных ресурсов и их применения в образовательном процессе требуют разумных ограничений.

Этот путь предполагает ряд неоспоримых преимуществ:

Создаются предпосылки для обеспечения единой базовой подготовки учащихся независимо от территориального расположения учебного заведения, наличия собственных высокопрофессиональных педагогических кадров, образовательных ресурсов за счет использования доступа к лучшим отечественным и мировым образовательным ресурсам по выбранной учебной дисциплине;

Повышается наукоемкость, результативность и дидактическая эффективность образовательных ресурсов благодаря активному использованию современных средств вычислительной техники;

Значительно сокращаются затраты на создание, поддержку и развитие образовательных ресурсов, поскольку отпадает необходимость их массового тиражирования;

Становятся принципиально доступными многим образовательным учреждениям или отдельным учащимся (практически в реальном времени) уникальные образовательные ресурсы, например, в виде современного дорогостоящего программного обеспечения, научного оборудования или даже промышленных установок.

Действующее в составе Центра системной интеграции ГосНИИСИ в МЭИ (ЦСИ) ядро PiLab показано рис. 2 (http://www.pilab.ru). В его основе находится несколько разработанных учебно-методических комплексов (УМК) по основам электротехники и электроники. Каждый УМК выполнен в полном соответствии с изложенными концептуальными положениями, на основе современных международных стандартов, с возможностью свободного наращивания образовательных ресурсов. Разработка отмечена Дипломом ВВЦ на выставке «Современная образовательная среда»-2001.

Специализированный портал «Политехническая Интернет-лаборатория»

как среда формирования сетевых электронных образовательных ресурсов технических университетов Специализированный портал «Политехническая Интернет-Лаборатория»



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 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.