Cовременный уровень развития интеллектуальных технологий, степень обеспечения учебного процесса вычислительной техникой и программными средствами, а также достаточно высокая компьютерная грамотность студентов, определяют реальную основу для создания автоматизированных обучающих систем (АОС), которые, в свою очередь, являются идеологической и физической предпосылкой реализации открытого образования.

  Рассмотрим основные элементы автоматизированного управления АОС, разработанной на кафедре «Электротехника и промышленная электроника» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Данная система является базовой основой для дистанционного обучения электротехническим дисциплинам и частично внедрена (одна из версий размещена на сайте факультета ФН). Для этой системы и рассматриваются вопросы автоматизации процесса обучения в интерактивном режиме, а также различного вида информационно-образовательных технологий в Интернет-формате.

 Директивным материалом в системе электротехнического образования является программа дисциплин «Общая электротехника и электроника», разработанная научно-методическим советом по электротехнике Минобразования РФ и утвержденная Департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования 27 февраля 2001 года. Этой программой рекомендовано широкое применение компьютерных средств, систем и программ по всем разделам электротехнических дисциплин. Учебный процесс вообще, по своей информативности и сочетанию различных видов обучения и дистанционного обучения в частности, определяет гибкость алгоритма этого сложного процесса и делает его удобным и эффективным.

  Работа в АОС основана на использовании Интернет-технологий. АОС представляет собой сайт, который может быть расположен автономно на жестком компакт-диске, а может непосредственно располагаться на сервере и использоваться сетевыми пользователями. Следует отметить, что первый вариант в какой-то степени предпочтительней, так как при этом нахождение пользователя в сети не является обязательным условием работы в системе, а загрузка объемных изображений и программных приложений с компакт-диска или с жесткого диска происходит несравнимо быстрее, чем, если те же операции будут производиться сетевым пользователем, особенно, если подключение к сети Интернет производится по модему. Структура автономного сайта практически ничем не отличается от обычных интернетовских сайтов. Просмотр данных АОС осуществляется посредством любого Интернет-браузера (Internet Explorer,Firefox,Opera и т.д.).

  Работа пользователя в АОС начинается с так называемой карты сайта. Вид карты, ее дизайн, содержание и последовательность «меню» функциональных блоков устанавливаются разработчиком сайта и выражают эксклюзивные особенности АОС.

Структура данной системы была рассмотрена в докладе «Система дистанционного изучения электрических цепей» на пятой международной научно-методической конференции НИТЭ-2000.

Система обеспечивает в интерактивной форме в системном режиме осуществление теоретического и практического обучения и контроля. Широко используется компьютерное моделирование. Предусмотрено применение программных продуктов типа Matlab, Mathcad, Electronics Workbench, PSpice, LabView и т.п. Оформление функциональных элементов системы осуществляется в формате Flash.

Основой системы изучения электрических и магнитных цепей является электронный конспект лекций, состоящий из 7 глав:

1. электрические цепи постоянного тока;
2. электрические цепи синусоидального тока;
3. трехфазные цепи;
4. магнитные цепи;
5. переходные процессы в линейных электрических цепях;
6. цепи несинусоидального тока;
7. контрольно-измерительные приборы.

Содержание глав, то есть текст, формулы и графика выполнены в формате Word Windows со структурой Frame, что дает возможность получить хорошее изображение изучаемого материала. Во всплывающем окне размещаются иллюстрации (схемы, рисунки, диаграммы, графики и т.п.), инициируемые ссылкой из соответствующего текста, расположенного в основном окне. Таким образом, текст перемещается при считывании, а графическое изображение остается неподвижным, что значительно улучшает усвоение изучаемого материала. Размеры дополнительного окна могут изменяться по желанию пользователя, что изменяет масштаб рисунка, улучшая разборчивость.

В дополнительном окне также размещена система внутренних и внешних ссылок, позволяющая осуществить мгновенный переход к другой позиции данного объекта (главы), либо к другому объекту системы (другой главе, другому режиму работы системы). В этом выражается принцип автоматизации, позволяющий облегчить и ускорить процесс поиска рабочей точки в информационном поле системы, то есть во всех режимах ее функционирования (теоретическом, практическом, контрольном).

К практическому режиму процесса обучения относятся: решение задач, выполнение домашних заданий, выполнение лабораторных работ, моделирование электрических цепей и электрических установок.

Для аналитического решения задач и выполнения домашних заданий предусмотрено использование программного продукта MathCad. При физическом моделировании электрических цепей и электротехнических устройств применяется мощный программный пакет Electronics Workbench. При необходимости может быть задействован и Matlab.

При реализации лабораторного практикума предусмотрены две возможности:

1. при использовании лабораторного стенда, компьютерная система используется для обработки результатов в MathCAD;
2. в режиме виртуальной лаборатории все осуществляется с помощью Workbench.

Моделирование электрических цепей и электрических установок по сути дела является виртуальной лабораторией. А Workbench именно для этого и создан. Рассматриваемая автоматизированная система реализует блок контроля в виде рубежных коллоквиумов по пяти разделам, формирование и выдачу различных домашних заданий, дифференцируемых по факультетским программам.

Все коллоквиумы подготовлены в едином Delphi. В дальнейшем предусматривается их трансформирование на усложненные персональные задания. Большая и полезная работа по формированию автоматизированной выдачи ДЗ решена в единой структуре базы данных MySQL.

Автоматизированная выдача домашних заданий предусматривает следующую процедуру: обучающийся находит страницу «Электротехника» на сайте факультета ФН и входит в соответствующую АОС, где в контрольно-информационном блоке размещена программа выдачи ДЗ:

1. ДЗ 1 – домашнее задание по электрическим цепям,
2. ДЗ 2 – домашнее задание по электрическим машинам,
3. ДЗ 3 – домашнее задание по электронике.

Для получения задания необходимо ввести ФИО, полный индекс группы, номер ДЗ, свой порядковый номер по журналу группы. Соответствующее персональное задание появляется на экране. Затем производится распечатка задания на стандартных листах формата А4, которая содержит титульный лист и соответствующее количество рабочих листов, на каждом из которых представлена информация по одной из задач. Таким образом, на каждом листе распечатывается условие задачи, электрическая схема, необходимые диаграммы и графики. Свободная часть листа и его обратная сторона отводятся для решения задачи. В результате имеем унифицированный отчет по ДЗ, весьма удобный для студента и преподавателя.

В заключении необходимо отметить очень большую работу, выполненную преподавателями кафедры по подготовке раздела сайта ФН. Большой профессиональный вклад в эту работу внесли:

• профессор Зорин Ю.Н.,
• профессор Дробышев Г.Ф.,
• доцент Мисеюк О.И.,
• доцент Грибова С.Н.,
• доцент Ломов И.А.,
• доцент Даниленко Ю.И.,
• старшие преподаватели Сперанская Л.А. и Маханьков В.В.

Значительную помощь кафедре в подготовке электронной версии АОС в Интернет-формате внесли студенты трех поколений третьего и четвертого курсов групп Э4 и Э5. Они делали первую версию сайта. На базе первой версии сайта была сделана та версия сайта, которую Вы видит сейчас. Особую благодарность в создании новой версии выражаем кафедре Э7, в частности студентам Гевак Андрею, Хализову Михаилу и Кашубину Максиму.

Литература:

1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н., Электротехника. Учебник для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат, 1985.
2. Зорин Ю.Н., Даниленко Ю.И. Применение средств вычислительной техники при изучении электротехники. Сборник научно-методических статей. Выпуск 14. М.: Издательство МПИ, 1991.
3. Зорин Ю.Н., Даниленко Ю.И. Структура системы изучения курса «Электротехника и электроника» с использованием информационных технологий. Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.
4. Зорин Ю.Н., Даниленко Ю.И. система дистанционного изучения электрических цепей. Материалы пятой международной научно-практической конференции НИТЭ – 2000. Астрахань,2000.
5. Зорин Ю.Н., Даниленко Ю.И. Вопросы применения интеллектуальных технологий в системе открытого образования. Материалы шестой международной научно-методической конференции НИТЭ-2003. Астрахань, 2003.