Учебное пособие 3000180

ГОУВПО «Воронежский государственный технический

университет»

49 РЕГИОНАЛЬНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПРОФЕССОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА, НАУЧНЫХ

РАБОТНИКОВ, АСПИРАНТОВ И СТУДЕНТОВ

Материалы региональной научно-технической конференции

(Воронеж, 21-23 апреля 2009 г.)

Воронеж 2009

УДК 681.3

49 Региональная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов: материалы регион. науч. техн. конф. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009. 118 с.

В сборнике представлены материалы, посвященные авто-матизации технической подготовки производства, современным информационным технологиям. Материалы сборника соот-ветствуют научному направлению «Интеллектуальные информа-ционные системы». Сборник подготовлен в электронном виде в редакторе Microsoft Word и содержится в файле 49 Konfer.doc.

Редакционная коллегия:

Е.Д. Федорков	– д-р техн. наук, проф. - ответственный редактор, Воронежский государственный технический университет;
Е.Н. Коровин	– д-р техн. наук, проф. – зам. ответственного редактора, Воронежский государственный технический университет;
А.И. Бобров	– канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет;
И.В. Зубарев	– канд. техн. наук, доц. – Воронежский государственный технический университет;
А.А. Шишкин	– директор Центра дистанционного обучения, Воронежский государственный технический университет;
О.В. Собенина	– канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет;
С.Н. Жеребчиков	– канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет;
Е.Н. Кордюкова	– асс., ответственный секретарь, Воронежский государственный технический университет

Рецензенты: начальник производственно-диспетчерского

отдела ЗАО «Рудгормаш» В.В. Сокольников;

д-р техн. наук, проф. Е.Н. Коровин

© Коллектив авторов, 2009

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Сборник посвящен вопросам автоматизации технической подготовки производства в едином информационном пространстве машиностроительного предприятия с использованием современных информационных технологий.

Публикуемые в сборнике материалы являются результатами выполняемых и законченных научно-исследовательских работ в области автоматизации технической подготовки производства в едином информационном пространстве машиностроительного предприятия.

Большой интерес представляют работы по использованию в качестве объекта проектирования фасонные резцы, о процессах абразивного шлифования закаленных зубчатых колес, а также различные комплексы систем конструкторско-технологического проектирования.

В сборнике представлены различные разновидности автоматизации технической подготовки производства, направленные на диалоговое проектирование технологических процессов, опирающихся на фундаментальные исследования в области информационных технологий.

Сборник может быть полезен преподавателям, студентам, аспирантам, инженерно-техническим работникам, специализирующимся в области автоматизации технической подготовки производства.

УДК.681.3

А.С. Астанин, Д.Е. Пачевский, А.Н. Чекменев

Разработка структуры и модуля управления контентом on-line учебника

При широком внедрении информационных и коммуникаци­онных технологий в сферу российского образования возникает ряд сложных взаимосвязанных проблем по структурированию едино­го информационного образовательного пространства России, обес­печению эффективного сетевого доступа к нему обучающихся и преподавателей, существенному сокращению затрат времени и средств учебных заведений России на вхождение в такую образо­вательную среду.

Все эти вопросы так или иначе сводятся к проблемам разме­щения информации и сервисов в сетевых средах, навигации в сети, обеспечения доступа к ресурсам и взаимодействия пользователей.

Современным инструментом, ориентированным на решение этих проблем, является система порталов, которые обеспечивают:

• размещение информационных ресурсов в среде портала (в том числе метаинформации, оперативной информации, персо­нальной и корпоративной информации, важнейших универсаль­ных сервисов);

• навигацию (на основе широкого спектра поисковых процедур и специализированных средств);

• доступ к ресурсам и взаимодействие пользователей.

Термин «портал» изначально относится к области архитекту­ры; он означает главный, парадный вход в здание. Децентрализо­ванная природа Интернета изначально не предполагала специ­альных входов в него. В течение длительного времени практически единственными точками входа в Интернет были поисковые ма­шины и каталоги. Таким образом, в Интернете термином «пор­тал» впервые стали называть сайты, такие как AOL, Excite, Yahoo, MSN ввиду того, что именно их применяли большинство пользо­вателей в качестве отправной точки своего путешествия в сети. Конечным этапом эволюции сайтов таких компаний стало созда­ние горизонтальных потребительских порталов.

Функционирование и развитие единой образовательной инфор­мационной среды, а также разработка системы электронных учебников обеспечивают решение следующих задач:

• повышение качества образования во всех регионах России (развитие систем стандартизации в образовании, формирование единой среды для сертификации и тестирования, создание обра­зовательных систем качества);

• создание условий для поэтапного перехода к новому уровню образования на основе информационных технологий (развитие систем представления образовательной информации начиная от мультимедиа и заканчивая сетевыми системами доставки контен­та, развитие дистанционного образования, создание систем от­крытого образования);

• сохранение, развитие и эффективное использование научно-педагогического потенциала страны (обеспечение доступности новейших методических материалов и их архивов; создание инст­рументальных средств педагога, в том числе сетевого инструмен­тария; создание условий для саморазвития педагогов; создание системы сетевых рабочих мест для преподавателей).

Электронный учебник позволяет реализовать эффективные среды для организации форумов и ведения совместных проектов и создания обобществленных образовательных технологических систем (комплексов учебных пособий, учебных планов и программ, распределенных семинаров, практических и лабораторных заня­тия, систем тестирования и пр.).

С позиции развития и широкого использования дистанцион­ных технологий обучения распределенная система электронных учебников является незаменимым инструментом.

Система состоит из следующих модулей:

• Модуль управления паролями – предназначен для регистрации и авторизации пользователей, создания их личных профилей и назначения пользователям привилегий.

• Модуль данных – предназначен для создания, редактирования и вывода данных о студентах – дипломниках.

• Модуль работы с базой данных – предназначен для реализации алгоритма подключения к базе данных студентов и формирования запросов для вывода необходимой информации в другие модулю.

• Модуль администрирования системы – предназначен для управления всеми модулями и обеспечения их корректной работы в рамках данной системы.

• Модуль помощи – предназначен для вывода сообщений об ошибках ввода, формирования запросов к администрации системы, реализации алгоритмов обратной связи.

Она обеспе­чивает:

• средства создания электронных учебно-методических матери­алов по различным дисциплинам, в том числе тестов для разных форм контроля (самоконтроля, аттестации, проведения экзаме­нов или зачетов);

• средства доступа к виртуальным образовательным учрежде­ниям и доставки образовательной информации, в частности муль­тимедийной информации;

• механизмы предоставления обучающих программ, лаборатор­ных работ, систем моделирования и других образовательных ре­сурсов;

• механизмы самоконтроля и тестирования, аттестации;

• создание персональной образовательной среды;

• текущий контроль успеваемости студентов при работе с учеб­но-методическими материалами;

• средства удаленного консультирования;

• средства управления образовательным процессом в дистан­ционной форме;

• средства реализации систем дистанционного обучения, ин­тегрированные с порталом и мегабиблиотекой;

• эффективные схемы маркетинга виртуальных образователь­ных учреждений и средства пропаганды новых образовательных и сопутствующих технологий;

• эффективный инструмент повышения качества образования за счет создания системы апробации образовательных продуктов и технологий и формирования соответствующих норм качества.

В процессе реализации системы были определены семь видов обеспечения:

1. Лингвистическое обеспечение – представлено языком программирования ASP.Net. Данный язык обладает всеми необходимыми функциями и возможностями для реализации систем подобного рода, легок в изучении, реализует алгоритмы Интернет – мастеринга.

2. Программное обеспечение. Так как в основе системы лежит язык ASP, то среда разработки определена была автоматически. Это VisualStodio.Net

3. Информационное обеспечение – в качестве СУБД был использован MSQL

4. Техническое обеспечение. Минимальные требования к программному продукту представлены в раздаточном материале.

5. Методическое обеспечение. Были разработаны и описанные руководство программиста и руководство пользователя.

Воронежский государственный технический университет

УДК.681.3

Д.Е. Пачевский, А.И. Бобров, Г.В. Жданова, А.Н.Чекменев

Ускоренное обучение в системе непрерывной многоуровневой подготовке специалистов

Многоуровневая система реализует преемственность программ, относящихся к определенному виду деятельности человека или к данной отрасли про­изводства и отличающихся уровнем квалификации. Программы ориенти­рованы, в первую очередь, на обеспечение профессиональной подгото­вки; образовательная функция подчинена в них профессиональной и на некоторых этапах образовательный компонент может вовсе не присутс­твовать. После завершения каждого этапа обучающийся получает соот­ветствующий документ, удостоверяющий уровень его квалификации (на­пример, токарь, техник, инженер).

Многоуровневая система имеет возможность дифференцированного обучения, обеспечивает индивидуальный подход к обучающимся, развитие у них самостоятельной работы, выработке необходимых исследовательс­ких навыков.

Введение многоуровневой системы образования, помимо самого формального акта разделения на уровни, предполагает серьезную перестройку учебного процесса, его содержания, форм и методов обучения. Следует специально отметить два важнейших момен­та в многоуровневой системе образования: структурный и содержате­льный. Именно новые педагогические технологии являются стержнем содержательной стороны многоуровневой системы обучения.

Так как каждый этап образования должен быть относительно заве­ршенным, то появляются определенные требования к отбору материала, его концентрации, широте и глубине изучаемых проблем.

В системе непрерывной многоуровневой подготовки подсистема ускоренного обучения является относительно новой. Она основана на том, что средние и высшие учебные заведения одного профиля содержат в своих планах одинаковые базовые предметы. Если ввести специализированный контроль за качеством знаний учащегося по этим предметам, то при удачном поступлении учащегося в вуз, можно сократить срок его обучения в институте на два года, за счет вычета этих предметов из учебного плана вуза (такое изменение в учебном плане разрешено согласно постановлению Министра образования РФ). Это приведет к более глубокому знанию студентами предмета и, что не мало важно, сокращению расходов государства.

Данный контроль можно проводить с помощью специализированных программ-тестов, которые позволят автоматизировать работу преподавателей а, следовательно, поспособствуют облегчению их труда.

Цель этих программ заключается в определении степени усвоения пройденного материала и обеспечении ритмичного обучения. Возникает вопрос, каким образом построить некую систему, что бы она с максимальной точностью могла оценивать знания учащихся. Обычная форма теста (вопрос и несколько вариантов ответа) не даст полной картины о знаниях обучаемого, она лишь покажет, насколько он знает ответ на тот или иной вопрос. Система должна заставить студента мыслить, стремится совершенствовать свои знания. Контроль должен проводится по нескольким ступеням, начиная еще с колледжа и заканчивая в вузе. То есть, сначала это оценка знаний в течение семестра или в конце семестра, начиная со второго или третьего курса колледжа. Преподаватель и сам учащийся оценивают степень подготовки учащегося комплексно и дифференцировано по каждому из основных предметов, с целью обеспечения ритмичного получения знаний учащимся. На втором этапе (окончание колледжа), определяется степень подготовки выпускника к производственной деятельности. Тесты могут быть составлены таким образом, чтобы учащийся получил представление – к какому роду деятельности он наиболее приспособлен (конструкторское или технологическое направление, работа мастера, менеджера и т.д.). На третьем этапе, непосредственно перед поступлением в вуз, определяется степень подготовки абитуриента к обучению в ВУЗе по ускоренной системе.

Таким образом, учащиеся, изначально решившие закончить вуз по ускоренной программе, не потеряют знания из-за сокращения срока обучения на два года, а наоборот, приобретут и укрепят их.

Воронежский государственный технический университет

УДК.681.3

Д.Е. Пачевский, А.И. Бобров, М.В.Сергеев

СОВРЕМЕННЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

И СТАНДАРТЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Высокие темпы роста объёма профессиональных знаний и динамичность развития информационных отраслей порождают огромное количество сетевых образовательных продуктов. В мировой системе образования наблюдается стремительное развитие сетевого обучения, и в частности, Интернет - обучения. Многие вузы самостоятельно занимаются разработкой сетевых образовательных средств, в том числе, сетевых курсов, адаптируя их под свой профиль и имеющуюся материально-техническую базу. Недостаточная разработанность основных теоретических вопросов в области стандартизации создания сетевых учебных средств, разработки технологических образовательных систем, отсутствие методик адаптации к российским условиям международных стандартов в сфере технологий обучающих информационных систем являются основным препятствием на пути создания качественных сетевых интероперабельных учебных продуктов.

На базе многократно проводимых исследований Российской системы образования можно сделать вывод о том, что высшее образование России нуждается в разработке технологических образовательных систем, позволяющих высшим учебным заведениям активно участвовать в международном образовательном процессе. Так, разработка своих технологических стандартов - это проект настолько фундаментальный, что в итоге в России никто его не выполнит, в то время как зарубежные стандарты разрабатываются уже почти 10 лет при участии тысяч организаций, зачем же терять для себя этот опыт.

На сегодняшний день основными организациями, ведущими разработки по направлениям информатизации образования и развития отраслевых стандартов являются ADL, AICC, ALIC, ARIADNE, CEN/ISSS, EdNA, DCMI, CEN/ISSS, EdNA, DCMI, GEM, IEEE, IMS, ISO, PROMETEUS. Деятельность этих организаций направлена на:

• создание концептуальной модели стандартизации в системе открытого образования (IEEE); разработку архитектуры технологических систем в образовании AICC, IMS, ISO/IEC JTC1 SC36;

• разработку внутренних стандартов и спецификаций для корпоративного обучения и переподготовки персонала компаний (AICC);

• решение задач в области телематики и мультимедиа в образовании для Европейского Сообщества (ARIADNE, PROMETEUS); формирование учебного контента для учебных заведений, ориентированных на Интернет-обучение (проект SCORM), и так далее.

Наиболее активно развивающейся международной ассоциацией в настоящее время является консорциум. Деятельность консорциума направлена на разработку системы базовых стандартов, описывающих требования к элементам учебного процесса в среде новых образовательных технологий. Множество создаваемых спецификаций консорциума включает в себя:

• стандартизацию форматов хранения и поиск учебной информации;

• стандартизацию принципов построения систем управления обучением;

• стандартизацию форматов обмена данных;

• стандартизацию информации об участниках учебного процесса;

• стандартизацию элементов образовательного контента учебных материалов;

• стандартизацию форматов и принципов разработки учебных материалов (УМ).

Современные образовательные среды характеризуются высоким уровнем адаптивности и интерактивности с обучаемым. Это реализуется посредством пересмотра концепции построения учебных материалом и процессов. Основой новой концепции становится объектный принцип построения учебных материалов. В соответствии с концепцией учебный материал разбивается на части - объекты. В результате происходит переход от больших негибких курсов к многократно используемым отдельным объектам обучения (RLO - Reusable Learning Object), доступным для поиска и включения. Разработка объектов может вестись различными авторами, в различных средах, и впоследствии они могут быть доступными для использования из репозитария объектов.

Каждый элементарный объект обучения может включать в себя учебный текстовый или мультимедийный материал; глоссарий, понятия которого расшифровываются в данном тексте; элементы обсуждения (чат, форум, доска для рисования); элементы практических занятий; набор контрольных вопросов и тестов; метаданные объекта; инструкции для обработки информационного содержания объекта. Данное определение несколько шире определения, даваемого LTSC (Learning Technology Standards Committee, IEEE), и большей частью аналогично определению CAREO. Основное отличие состоит в том, что такое определение расширяет понятие объекта от просто "учебная структура" (учебный план) до "учебная структура и средства администрирования, управления и разработки" - то есть включаются технологические инструменты.

Множество элементарных объектов (в литературе также называемых информационными), объединённых в один в определённой последовательности (линейной или иерархической), образуют учебный курс. Получившаяся в результате подобного объединения структура называется агрегированным объектом обучения (Aggregated RLO). В свою очередь, агрегированные объекты-курсы могут естественным образом объединяться в учебные программы.

Таким образом, с применением технологических стандартов, прежде всего, достигаются:

• повышение эффективности создания и применения как учебно-методического обеспечения, так и учебных процессов;

• устойчивость и стабильность как учебных материалов, так и процессов, поскольку они не подвергаются переделкам для взаимной стыковки благодаря заложенным в стандарты системным и межсистемным соглашениям;

• доступность - учебные материалы и технологические процессы легко доступны, так как они хранятся в известных форматах и доставляются стандартными механизмами;

• переносимость - учебные материалы легко переносимы (мобильны), поскольку построены по модульному (объектному) принципу, соответственно ориентированы на процессы декомпозиции и композиции;

• масштабируемость (расширяемость) - достигается принципами иерархии и модульности, заложенными в систему стандартов;

• множественность применения - объектный принцип, стандартизация представления учебной информации, открытость стандартов и размещение информации на серверах Интернет позволяют многократное использование информационных ресурсов;

• актуализация - достигнутые применением стандартов стабильность и множественность применения, в свою очередь, позволяют добиться актуальности учебных материалов, поскольку их коррекция производится централизованно;

• интероперабельность - создатели новых технологических систем ориентируются в форматах учебных материалов и процессов по общим принципам стандартизации, базирующихся на полиморфизме сообщений и динамическом связывании, и это позволяет применять их в различных, в том числе новых, функциональных системах;

• разделяемость - один и тот же ресурс может быть одновременно использован (разделен) в нескольких приложениях, поскольку не требуется его модификация в зависимости от приложения;

• технологичность - создание новых учебных материалов и процессов происходит с максимальным использованием уже имеющихся и с применением известных по интерфейсам, параметрам и функциям инструментов.

Несомненно, самым главным в данной области является тот потенциал учебных материалов, который будет накоплен в итоге стандартизованной разработки. А здесь уже возникает вопрос наличия готового комплекса инструментов, кроме фундаментальных теорий, который уже не подвергается сомнениям.

Воронежский государственный технический университет

УДК.681.3

Д.Е. Пачевский, А.И. Бобров, Д.В. Сергеев

ДИСТАЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ ПРИ ПОМОЩИ ЭВМ.

Дистанционное образование как одна из форм обучения развивается в общем русле научно-технического революции и информатизации общественной жизни. Новый всплеск интереса к дистанционному образованию возник на фоне бурного развития средств телекоммуникационных технологий, возникновения мировой информационной сети Интернет. В педагогическом сообществе стали возлагать большие надежды на эти высокоскоростные лини связи как средство оперативного взаимодействия между преподавателем и учеником, находящимся вне классной аудитории. Компьютер и модем становятся привычным атрибутом офиса, класса, квартиры. А это означает, что резко возрастает потенциальная аудитория обучающихся.

В настоящее время дистанционное обучение - одна из утвердившихся форм обучения. Оно востребовано обществом, пользуется популярностью. Эта форма является наиболее демократичной формой обучения, позволяющей получить образование широким слоям общества вне зависимости от места проживания.

Дистанционное обучение реализует принцип непрерывного образования. Оно опирается на разнообразные средства представления учебных материалов (печатные документы, книжную продукцию средства радио и телевидения, средства телекоммуникаций).

К настоящему времени сложилась система обучения для студентов, которые обучаются не стационарно, а на расстоянии, заочно или дистанционно, т.е. на основе новых информационных технологий, включая компьютерные телекоммуникации. Во многих ведущих образовательных центрах мира разработаны специальные курсы дистанционного обучения, по окончании которых студенты получают соответствующий аттестат.

Широкое развитие может получить дистанционное образование в системе непрерывной многоуровневой профессиональной подготовки, особенно в том ее направлении, которое занимается ускоренной подготовкой специалистов с высшим образованием на базе абитуриентов, имеющих среднее специальное образование.

При решении этой задачи важное место занимает экспертиза знаний учащихся по специальным дисциплинам на различных этапах их обучения в среднем специальном образовательном учреждении и по его окончании. Эта работа является длительной, достаточно сложной в профессиональном плане и трудоемкой.

Целью данной работы является разработка подсистемы экспертного тестирования, которая позволит ускорить процесс получения экспертной оценки и повысить ее точность.

В настоящее время сформулированы некоторые важные, актуальные и для наших дней концептуальные положения, определяющие роль и место компьютера в системе других средств обучения и его разнообразные собственно педагогические возможности.

Последние как средства обучения по ряду показателей на много превосходят возможности традиционных средств реализации учебного процесса. В самом деле, компьютер совмещает в себе, причем на качественно более высоком уровне, возможности разнообразных средств наглядности, материалов с печатной основой, тренажерных устройств технических средств контроля и оценки результатов учебной деятельности, а непрерывно улучшающиеся аудиовизуальные параметры ПЭВМ, общая тенденция к переходу на естественный язык обучения с пользователем, совмещение ЭВМ с видеомагнитофоном и т.п. создают предпосылки для постепенного вытеснения устаревших, малоэффективных и статичных средств обучения (плакаты, макеты, лингафонные устройства, диапроекторы).

Зарубежный опыт и опыт наших вузов, применяющих компьютерные системы обучения и диагностики, показывает, что они являются одним из действенных средств повышения эффективности учебного процесса. Они позволяют обеспечить: