Educational Technology & Society 7(3) 2004
ISSN 1436-4522
pp. 173-179

Favourite Subject – система дистанционного обучения
(разработка, исследование и методика применения)

Т.А. Деменкова
кафедра ВТ, МИРЭА
c_vt@fvms.mirea.ru

АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются дистанционные образовательные технологии применительно к техническим дисциплинам. Описываются этапы разработки и анализируются результаты исследований конкретной дистанционной системы. Анализируются новые подходы для реализации дистанционного курсового проектирования и графического тестирования при обучении синтезу цифровых устройств на основе программируемых логических интегральных микросхем.

Ключевые слова
технологии дистанционного обучения, методы проектирования цифровых устройств, дистанционное тестирование.

 

1. Введение

В работе представлены результаты второго этапа разработки и исследований средств дистанционного обучения Favourite Subject в рамках научного направления “Теория и практика дистанционного обучения”, выполняемых на кафедре “Вычислительная техника” факультета ВМС МИРЭА. Система предназначена для дистанционного обучения специальным техническим дисциплинам, для которых невозможно использовать традиционные оболочки дистанционного тренинга.
Решалась задача применения дистанционных образовательных технологий для обучения методам проектирования цифровых устройств на микросхемах с программируемой структурой. При этом использовалась методика подготовки дистанционного курса, разработанная на первом этапе работ, которая в том числе включает в себя разработку звуковых и видеофайлов в среде Macromedia Flash MX [Деменкова, 2003; Деменкова, 2003b]. На рис.1 показан один из вариантов для представления Favourite Subject на сайте дистанционной системы со звуковым сопровождением и движущимися картинками.


Рис. 1.

2. Классификация дистанционных образовательных технологий

Дистанционные образовательные технологии принято делить на три типа в зависимости от способа доставки обучающемуся образовательного контента: кейс-технологию, телекоммуникационную технологию и сетевую технологию, хотя наметилась устойчивая тенденция к стиранию границ между этими технологиями. Например, в кейс-технологии, основанной на использовании наборов (кейсов) текстовых, аудиовизуальных и мультимедийных учебно-методических материалов, все более широко используется Интернет-поддержка для получения регулярных консультаций у преподавателей. Телекоммуникационная технология базируется на применении преимущественно спутниковых средств передачи данных и систем телевидения для доставки обучающемуся учебно-методических материалов и обеспечения доступа к информационным ресурсам. Сетевая технология обеспечивает доступ к информационным ресурсам и учебно-методическим материалам, а также интерактивное взаимодействие между преподавателем, администратором и обучающимся с помощью глобальных и локальных компьютерных сетей.
Были рассмотрены и другие классификации. Например, средства дистанционного обучения можно подразделить на два вида с точки зрения размещения учебных материалов. В первом случае создается виртуальный учебный центр, где все материалы размещаются на самом сервере. Тогда для обращения к ним каждый раз необходимо выходить в Интернет, что проблематично, так как система Favourite Subject включает в себя большое количество мультимедийного сопровождения (видео, звуковое и графическое). Во втором случае используется технология Web-CD. При ее применении основной объем учебного материала может располагаться на компакт диске, а организация дистанционного обучения может происходить двумя путями.
Первый путь соответствует асинхронной системе организации учебного процесса с минимизацией функций серверной части программных средств. Необходимые материалы для самостоятельного изучения поставляются на CD. Участие преподавателя в этом варианте сводится к минимуму и заключается только в осуществлении финального контроля знаний с помощью тестовой системы на сервере учебного центра.
Второй путь соответствует синхронной организации учебного процесса, когда преподаватель проводит интерактивные лекции, семинары и конференции с обсуждениями в онлайновом режиме , а также промежуточное тестирование и контроль посещаемости обучаемых.
Для системы Favourite Subject была выбрана технология Web-CD и поддерживаются оба пути организации дистанционного обучения.

3. База данных дистанционного обучения

Важная часть исследований была посвящена созданию базы данных дистанционного обучения по проектированию цифровых устройств на программируемых логических интегральных микросхемах, известных как ПЛИС. Основное внимание было уделено языкам описания цифровых устройств с включением большого числа практических примеров проектирования, разработанных специально для заданных применений [Деменкова и др. 2003]. Представление проекта и ввод информации в форме текста на языке проектирования аппаратуры дает возможность компактного представления очень сложных логических проектов, внесения модификаций в проект и переноса проекта в различные приборные среды.

4. Лабораторный практикум

Важным этапом создания системы дистанционного обучения Favourite Subject является разработка компьютерного лабораторного практикума для реализации заданий по проектированию устройств с применением ПЛИС [Деменкова и др. 2001].
Лабораторный практикум включает в себя вопросы изучения программируемых логических интегральных микросхем и практического освоения методов и средств проектирования цифровых устройств на их основе. К ним относятся средства описания проектов с иерархической структурой, логический синтез, компиляция с заданными временными параметрами, функциональное и временное тестирование, тестирование нескольких связанных устройств, анализ временных параметров системы, а также программирование и верификация устройств. На рисунке 2 и 3 представлены примеры из лабораторного практикума, которые демонстрируют особенности дистанционного обучения техническим дисциплинам.


Рис. 2.



Рис. 3.

Особенностью этого практикума является использование специальной портативной кейсовой аппаратуры, созданной с учетом специфики изучаемой дисциплины, которая является новым элементом кейс-технологии и может применяться на этапе самостоятельного изучения процедуры разработки цифровых устройств с возможностью подключения готового решения к компьютеру и исследования его характеристик (рис.4).


Рис. 4. Схема подключения портативной кейсовой аппаратуры.

5. Курсовое проектирование

Для выполнения курсового проектирования были разработаны программные средства с использованием Flash-технологий, которые включают в себя симуляционные проекты, позволяющие разобраться в процедуре нисходящего проектирования на современном уровне и закрепить полученные знания [Деменкова, 2004]. Эти средства позволяют анализировать возможные структурные решения и выбирать конечный вариант, осуществлять синтез функциональной схемы и переводить ее на конкретную элементную базу, строить временные диаграммы, оценивать быстродействие и потребляемую мощность, анализировать разработанную схему на контролепригодность. В базе готовых решений содержится довольно большое количество конкретных разработок на разных сериях элементов, которые помогают студентам познакомиться с практическими реализациями для дальнейшего использования в своих заданиях. Создание такой базы является очень непростой задачей и требует высокой квалификации разработчика (рис. 5).


Рис. 5. Фрагмент симуляционного проекта.

6. Графическое тестирование

На данном этапе разработок была создана первая очередь системы тестирования на основе графического проектирования, которая является специфическим дополнением к разработанной ранее системе дистанционного тестирования в среде Интернет (рис.6).


Рис. 6. Фрагмент дистанционного тестирования в среде Интернет.

Система позволяет проводить оценку знаний по графическим ответам в виде электрических структурных, функциональных и принципиальных схем, причем отвечающий может создавать и вводить новые элементы, если загруженная база элементов в соответствии с выбранным заданием окажется недостаточной для выполнения задачи (рис. 7).


Рис. 7. Фрагмент графического тестирования.

7 . Заключение

В процессе работы над системой дистанционного обучения была разработана методика подготовки учебного курса для дистанционного обучения применительно к дисциплинам по проектированию цифровых устройств на интегральных микросхемах с программируемой структурой (ПЛИС).
Были разработаны и исследованы: база данных дистанционного обучения по языкам описания цифровых устройств для проектирования на ПЛИС ; компьютерный лабораторный практикум с использованием специально разработанной портативной кейсовой аппаратуры; программные средства для выполнения курсового проектирования при дистанционном обучении в среде Macromedia Flash MX; система графического тестирования; система дистанционного тестирования в среде Интернет.
Для поддержки средств дистанционного обучения Favourite Subject создан специальный сайт, который постоянно обновляется.
Система Favourite Subject используется в учебном процессе при обучении студентов на кафедре «Вычислительная техника» факультета ВМС МИРЭА. Разрабатываемая система служит полигоном для проведения научно-исследовательской работы в области теории и практики дистанционного обучения и дает возможность студентам старших курсов получать необходимые навыки по проектированию в составе научной группы по данному направлению.

Литература

[Деменкова и др. 2001], Деменкова Т.А., Тювин Ю.Д., Оганян Р.А. Современные методы проектирования цифровых устройств: Учебное пособие. /Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). – М., 2001.- 62 с.
[Деменкова и др. 2003], Деменкова Т.А., Тювин Ю.Д. Сборник задач по проектированию цифровых устройств: Учебное пособие. /Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). – М., 2003.- 56 с.
[Деменкова, 2003a], Деменкова Т.А. Применение дистанционных образовательных технологий при изучении методов проектирования цифровых устройств: Сборник трудов. Ч1. Информационные технологии и системы. Вычислительная техника. / Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). – М., 2003.- с.20-23.
[Деменкова, 2003b], Деменкова Т.А. Электронный учебно-методический комплекс для изучения методов проектирования цифровых устройств. Современные информационные технологии в управлении и образовании . Сборник научных трудов. /ФГПУ НИИ “ВОСХОД”, МИРЭА. – М., 2003.- с.207-210.
[Деменкова, 2004], Деменкова Т.А. Методы проектирования цифровых устройств. Методические указания . МИРЕА (Технический университет).- М., 2004. – 20 с.