Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

Г л а в а 12. Лабораторный практикум

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляют собой компактные измерительно-управляющие системы с заранее программируемой логикой, выполненные на основе специальных интегральных микросхем повышенной степени интеграции (микроконтроллеров).

Программные логические контроллеры содержат в одном кристалле как средства обработки информации (микропроцессор с необходимым набором периферийных устройств — ОЗУ, ПЗУ, порты ввода/вывода и пр.), так и средства измерения и управления (АЦП, ЦАП, ШИМ, программируемые счетчики/таймеры, порты ввода/вывода и пр.).

Структура измерительно-управляющей подсистемы на базе ПЛК отличается простотой конфигурации и компактностью. Обычно используют полностью законченные промышленные конфигурации, содержащие базовый вычислительный модуль и набор типовых модулей ввода/вывода или так называемые отладочные платы (kit). Эти платы содержат базовый комплект микроконтроллера с необходимыми внешними устройствами (ОЗУ, ПЗУ, порты ввода/вывода и т.п.), а также свободную часть монтажной платы для реализации нестандартного дополнения по проекту разработчика.

В настоящее время существует множество типов базовых микроконтроллеров различных фирм (Intel, Motorola, Texas Instruments, Maxim, Philips и др.), различающихся как внутренней архитектурой, так и функциональным назначением.

Наиболее распространены микроконтроллеры на основе микропроцессора i80С51 фирмы Intel. В этом семействе особый интерес для создания ПЛК (для сравнительно простых объектов при хорошем соотношении цены и функциональных возможностей) представляют микроконтроллеры PCB80C552 фирмы Philips. Они имеют следующие базовые показатели:

•внешняя память программ и данных до 64 кб каждая;

•встроенный 8-канальный 10-разрядный АЦП с временем собственного преобразования до 10 мкс;

•два канала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с тактовой частотой 15 кГц для реализации частотного управления;

•8-разрядный цифровой порт ввода/вывода;

•три встроенных 16-разрядных таймера/счетчика;

•сторожевой таймер, предназначенный для автоматического перезапуска системы в случае ее зависания, например из-за кратковременного сбоя напряжения питания;

•последовательный порт, подключаемый по стандарту RS-232/RS-485 для реализации внешних связей с другими микроконтроллерами или с базовым компьютером;

•последовательный порт шины I2C, позволяющий подключать к микроконтроллеру дополнительные устройства (модули флэш-памяти, часы реального времени и т.п.) и соединять несколько микроконтроллеров в единую сеть для совместной работы.

Кроме того, функциональные возможности микроконтроллера легко развиваются дополнительными устройствами, подключаемыми к нему по цифровой шине адрес/данные. В качестве таких устройств могут быть использованы высокоточные АЦП, ЦАП, счетчики, дополнительные преобразователи сигналов и т.п.

При большом количестве разнообразных задач, возлагаемых на измерительноуправляющую подсистему, целесообразно распределять эти задачи между

443

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

несколькими микроконтроллерами в зависимости от их производительности. В этом случае микроконтроллеры для совместной работы объединяются в сеть на основе стандарта RS-485 (при удалении на десятки и сотни метров) или на основе высокоскоростной шины I2C (при удалении микроконтроллеров не далее 1 м). При такой архитектуре обмен данными по сети осуществляется по принципу ведущий/ведомый, т.е. один из микроконтроллеров или главный компьютер берет на себя функции ведущего и осуществляет общее управление потоками данных по сети.

В зависимости от сложности решаемых задач следует выбирать микроконтроллеры разной архитектуры, начиная от простейших 8-разрядных до мощных 16- и 32-разрядных. Иногда микроконтроллер должен не только производить измерения параметров, но и управлять объектом в зависимости, например, от частотного состава замеренного параметра. В этом случае требуется производить достаточно сложный математический анализ экспериментальных данных в реальном масштабе времени с минимальными временными задержками. Для этого необходимо применять цифровые сигнальные процессоры (DSP), предназначенные для решения подобных задач.

Использование ПЛК в качестве устройства сопряжения с объектом в сложных измерительно-управляющих подсистемах позволяет значительно разгрузить главный компьютер от таких рутинных операций, как сбор и накопление данных, их предварительная обработка, управление объектом исследования и вспомогательными устройствами. Микроконтроллерные системы, как правило, используются в тех случаях, когда не требуется высокая скорость сбора небольшого объема данных и при несложных алгоритмах предварительной обработки данных.

Комбинированные многоуровневые иерархические измерительно-управляющие системы

Практика работы с автоматизированными измерительно-управляющими системами показывает, что добиться оптимального соотношения цены и функциональных возможностей при использовании только одной конкретной системы практически невозможно.

При работе с реальными физическими объектами средней и высокой сложности (например, объединение нескольких разнородных устройств в действующую систему) спектр задач измерения и управления слишком разнообразен. Наряду с задачами высокоточного и быстрого контроля ряда параметров возникают задачи простого включения/отключения какого-либо элемента или технологического оборудования с программно-изменяемой частотой. Тратить на это вычислительные ресурсы главного управляющего компьютера было бы нерационально. Отсюда возникает стратегия использования комбинированных средств и разумного разделения между ними имеющихся вычислительных ресурсов. Например, при создании лабораторного оборудования, не требующего в процессе работы громоздких промежуточных вычислений, но предполагающего наличие независимых каналов управления и точных измерений, вместо систем на базе VXI или PXI может быть использована комбинированная система, построенная на сочетании одного или нескольких ПЛК и одной или несколькими Plugin-Card.

В такой комбинированной системе Plugin-Card могут выполнять функции измерения параметров, критичных к времени и синхронизации, например, когда требуется получить осциллограмму сигнала сложной формы с высоким разрешением.

444

Г л а в а 12. Лабораторный практикум

При этом ПЛК, используя свои вычислительные ресурсы, выполняет задачи управления различными устройствами, а также может измерять медленноменяющиеся параметры, например температуру, перемещения и т.п. Подобные комбинированные системы сочетают в себе требуемую функциональность, и значительно более низкую стоимость по сравнению с системами на основе VXI или PXI.

В целом же, как показывает опыт разработки автоматизированных стендов для объектов повышенной сложности, наиболее эффективны комбинированные системы с трехуровневым иерархическим распределением вычислительных ресурсов.

На объектном уровне, как правило, целесообразно использовать мультипроцессорные подсистемы, вычислительные ресурсы которых (разрядность, быстродействие, объем памяти) необходимо выбирать в зависимости от сложности решаемых задач. Здесь следует рекомендовать не экономить в малом, не перегружать микроконтроллер несколькими задачами (даже если его ресурсы не исчерпаны), а каждую задачу поручать отдельному микроконтроллеру, разработав для него оптимальную программу управления. При таком подходе каждый значимый узел объекта (датчик или группа датчиков, регулятор, преобразователь, нагрузка и т.п.), снабженный отдельным микроконтроллером, становится «информационно прозрачным» и «абсолютно управляемым», что очень важно в системах удаленного доступа. Обмен информацией между такими интеллектуальными устройствами, а также каждого из них с управляющим компьютером осуществляется по сетевым каналам.

На промежуточном уровне должны размещаться сервисные вычислительные средства, обеспечивающие обслуживание, с одной стороны, вычислительных средств объекта (передача данных, пересылка команд на изменение режимов работы оборудования), а с другой — запросов удаленных пользователей. Эти достаточно сложные функции возлагаются на сервер комплекса, вычислительные ресурсы которого выбираются в зависимости от решаемых задач. Для реализации связи сервера комплекса с удаленными пользователями в его составе должна быть одна из типовых плат сетевого обмена, а для связи с вычислительными средствами объекта, например, адаптер последовательного интерфейса (обычно это преобразователь RS-485/RS-232).

На пользовательском уровне по возможности должны находиться современные компьютеры класса не ниже Pentium-1000 с объемом ОЗУ не менее 256 Мб, с графическим разрешением мониторов не менее 800×600, 256 цветов. Такие относительно высокие требования объясняются тем, что при разработке программнометодического обеспечения автоматизированных ресурсов используются современные достижения компьютерных технологий: цвет, звук, трехмерная графика, анимация, без чего эффективность процесса обучения была бы не столь высока.

12.2.5. Программное обеспечение

Активное внедрение в образовательный процесс информационных и телекоммуникационных технологий (ИКТ) породило ряд сопутствующих проблем, связанных с особенностями создания электронных образовательных ресурсов и эффективностью их использования при самостоятельном изучении. В частности, необходимость разработки специализированного программного обеспечения (ПО)

445

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

поддержки технологий коллективного доступа удаленных пользователей к реальному лабораторному оборудованию.

Для гуманитарных направлений подготовки эта проблема в большинстве случаев решается стандартными средствами сетевых технологий. Здесь, как правило, идет обмен текстовой информацией в формате HTML, который поддерживается сетевым протоколом обмена http, и никаких специальных программных средств обмена информацией не требуется, поскольку нет необходимости управления текстовым образовательным ресурсом. Поэтому основные усилия разработчиков направлены на создание эффективных программных комплексов администрирования образовательного процесса (например, http://www.prometeus.ru/).

Совершенно по-другому обстоит дело для направлений подготовки в области техники и технологий, где обязательной компонентой обучения является лабораторный практикум. Основным требованием проведения лабораторного практикума является управление объектом изучения по индивидуальному заданию учащегося в реальном масштабе времени по компьютерной сети. Обеспечение удаленного коллективного доступа к реальному лабораторному оборудованию не поддерживается стандартными средствами сетевых технологий и требует разработки специализированного ПО, без которого данный раздел обучения просто не реализуем.

В настоящее время существует множество отечественных и зарубежных инструментальных средств разработки электронных образовательных ресурсов. Однако немногие из них позволяют обеспечить доступ к реальному лабораторному оборудованию в реальном времени по компьютерной сети. Принципиально такими возможностями обладает, например, инструментальная среда LabVIEW 6.1 (разработки фирмы National Instruments, USA), которая предоставляет пользователю различные способы удаленного доступа к оборудованию.

TCP/IP, UDP, DDE (Windows) обеспечивают доступ к удаленному объекту по протоколам низкого уровня. LabVIEW поддерживает все указанные механизмы доступа к удаленным объектам. С их помощью принципиально можно реализовать любые алгоритмы работы с удаленными объектами, как и с помощью любой другой системы программирования (например, С++), однако трудозатраты будут неоправданно высокими.

Режим DataSocket осуществляет доступ удаленного пользователя к виртуальным инструментам объекта управления с помощью интерфейсной программы, работающей на клиентском компьютере. Интерфейсная программа может быть создана как в среде LabVIEW, так и в любой другой среде программирования (с использованием специальных компонентов от фирмы National Instruments). Технология DataSocket позволяет клиентской программе осуществлять чтение данных из виртуального инструмента (мониторинг объекта) или запись данных в виртуальный инструмент (управление объектом) в монопольном режиме, т.е. управление объектом, работающим под управлением LabVIEW, возможно только одним клиентом с реальным наблюдением за протекающими процессами нескольких пользователей.

Режим HTML-документа способствует формированию на web-сервере лабораторного стенда Интернет-страницы в формате http с изображениями элементов интерфейса и реальными данными, причем обновление данных происходит через заданные промежутки времени. Удаленный пользователь, загружая с этого сервера страницу, изображающую виртуальный инструмент, на свой компьютер, видит реальные физические данные, но не в реальном масштабе времени, а периодически

446

Г л а в а 12. Лабораторный практикум

обновляющиеся. Таким способом следить за процессами, происходящими в объекте, может множество пользователей одновременно (режим удаленного наблюдения). При этом пользователю не нужно устанавливать какое-либо программное обеспечение на свой компьютер, кроме обозревателя Интернета.

Режим удаленной панели обеспечивает удаленный просмотр и управление виртуальными панелями как непосредственно средствами среды LabVIEW, работающей на клиентском компьютере, так и с использованием обозревателей Интернета (Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator). Это осуществляется с помощью специального дополнения к ним (plug-in), обеспечивающего работу решателя LabVIEW под управлением обозревателя. Такое дополнение специально устанавливается на клиентском компьютере.

Данные от виртуального инструмента поступают обозревателю Интернета в виде HTML-документа с web-сервера лабораторного стенда и передаются модулю-дополнению, который скачивает по сети Интернет компонент виртуального инструмента, отображает его панель и обеспечивает связь клиента с сервером. Клиент может управлять удаленным виртуальным инструментом, а через него и объектом. При этом возможен только монопольный доступ одного пользователя

к виртуальному инструменту в режиме управления с возможностью параллельного

наблюдения за процессами нескольких пользователей.

Кроме того, данный режим доступа не обеспечивает передачу удаленному пользователю всей его функциональности, что обусловлено транспортной задержкой передачи данных по сети. Это касается, в первую очередь, таких элементов интерфейса, как графы, отображающие физические значения в реальном масштабе времени.

Таким образом, инструментальная среда LabVIEW 6.1 наиболее перспективна для решения инженерных задач исследования или мониторинга различных объектов с монопольным управлением одним исследователем и трудно реализуема для создания образовательных ресурсов коллективного пользования по следующим причинам:

•нет возможности организовать эффективную работу множества пользователей на удаленном объекте с организацией как последовательной, так и параллельной работы;

•достаточно сложно реализовать работу с нестандартным лабораторным оборудованием собственной разработки, что чаще всего будет иметь место при разработке образовательных ресурсов;

•нет готовых средств моделирования различных физических процессов, и есть сложности использования в этой среде существующих пакетов моделирования.

Из изложенного следует, что для создания современных образовательных ресурсов в области техники и технологий не удастся воспользоваться какой-то одной программной инструментальной средой, какой бы совершенной она ни была. Слишком разнообразны задачи, которые приходится решать на этапах теоретического изучения объекта, контроля знаний, моделирования, эксперимента, математической обработки результатов, протоколирования действий учащегося и т.д. В каждом конкретном случае решение о выборе инструментальных средств придется принимать индивидуально в зависимости от наличия самих инструментальных средств, постановки задачи и опыта программистов.

В данной работе был использован арсенал разнообразных инструментальных средств программирования. Так, для разработки программного обеспечения,

447

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

имеющего развитый пользовательский интерфейс (клиентское ПО), использовалась среда разработки Borland C++Builder.

Для моделирования динамических процессов служит пакет моделирования PSpice. Пакет PSpice был выбран в качестве универсального решателя, способного выполнять задачи моделирования различных по своей природе и сложности объектов с применением метода аналогий. Применяемая версия хотя и не является самой новой, но имеет университетскую лицензию и весьма компактна (около 1,5 Мб). С ее помощью можно легко моделировать электрические и электронные цепи различной степени сложности, поскольку имеется готовая библиотека моделей типовых объектов электротехники и электроники.

Для разработки программного обеспечения серверного уровня использовалась среда разработки Microsoft Visual Studio 6.0, а также набор компонентов ComponentWorks фирмы National Instruments — в составе клиентского ПО для отображения результатов моделирования и экспериментов в виде графиков.

Для создания программного обеспечения объектного уровня использовались специальные средства разработки для микроконтроллеров — Proview32 Franklin Software Inc, обладающие расширенными возможностями для отладки программного обеспечения для микроконтроллеров (эмуляция работы микроконтроллера с возможностью эмуляции внешних устройств).

Многолетние исследования авторов показали, что наиболее эффективной является трехуровневая иерархическая система ПО, образующая единый программный комплекс, где на каждом уровне решаются специфические задачи реализации доступа к распределенным техническим ресурсам (рис. 12.7).

Программное обеспечение объектного уровня состоит из программного обеспечения микроконтроллеров, входящих в состав объектных модулей.

Программное обеспечение микроконтроллеров выполняет задачи управления конкретным объектом изучения в процессе проведения эксперимента по заданию удаленных пользователей, т.е. обеспечивает выполнение необходимых коммутаций при изменении структуры объекта, задание тестовых сигналов на объект

иизмерение параметров объекта, а также задачи связи с ПО серверного уровня.

Кпрограммному 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 физические величины 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.

Программное обеспечение вспомогательных серверов выполняет задачи администрирования учебного процесса — ведения баз данных пользователей, идентификации пользователей, финансового 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.

448

Г л а в а 12. Лабораторный практикум

Рис. 12.7. Структура программного обеспечения АЛП УД

449

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

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

встенд, функционального развития ПО сервера стенда, что представляет некоторые сложности в разработке и эксплуатации ПО сервера лабораторного стенда

вслучае его построения как единой программы.

Программное обеспечение сервера создавалось, в первую очередь, для исследования объектов с «быстрыми» процессами, когда время всего эксперимента составляет от долей до единиц секунд (электроника, электротехника, автоматика). В связи

сэтим ПО сервера лабораторного стенда позволяет проводить эксперименты на объектных модулях по принципу последовательного выполнения заданий пользователей

свозможностью как проведения параллельных экспериментов, так и организации наблюдения нескольких пользователей за процессами, протекающими в объекте, если эти процессы длятся большое время и организация последовательных экспериментов с данным объектным модулем не представляется возможной.

Ядро программного обеспечения сервера выполняет задачи организации связи с пользователями, организации очереди 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 совершенно разной физической природы. Учет особенностей конкретных объектных модулей осуществляется на уровне ПМ проведения эксперимента. Обмен данными между ПО сервера лабораторного стенда с 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 программный модуль устанавливается в составе программного обеспечения 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 и для которого разработана 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 ПМ проведения эксперимента, учитывающих специфику данного объектного модуля. После этого ПМ проведения эксперимента вносится

вконфигурацию ПО сервера стенда, и новый объектный модуль готов к работе

всоставе стенда.

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

450

Г л а в а 12. Лабораторный практикум

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

Связь между клиентским ПО и ПО сервера стенда осуществляется с помощью универсального ПМ связи по сети Internet/Intranet, с использованием протокола TCP/IP. Модуль выполняет все процедуры связи с сервером, идентификации пользователя и передачи данных на эксперимент серверу и результатов эксперимента обратно клиентскому ПО.

Программный модуль проведения эксперимента предназначен для обеспечения экспериментальных исследований конкретного объекта, для которого был создан, с помощью парного ПМ проведения эксперимента на удаленном стенде. Модуль осуществляет преобразование данных, получаемых от интерфейсной программы, в вид, удобный для отправки по сети, с учетом особенностей «своего» объектного модуля, получение результатов экспериментальных исследований и возвращение результатов интерфейсной программе.

Процедура проведения эксперимента на удаленном лабораторном оборудовании выглядит следующим образом:

•пользователь (или учащийся) с помощью интерфейсной программы подготавливает задание на проведение эксперимента, а именно создает необходимую топологию объекта (например, электрической цепи или сложной электромеханической системы), задает параметры объекта исследования, параметры тестовых сигналов и параметры измерений. После задания всех параметров эксперимента пользователь отправляет задание на исполнение;

•интерфейсная программа загружает программный модуль проведения эксперимента (клиентскую часть) и передает ему задание на выполнение эксперимента. ПМ проведения эксперимента преобразует данные в вид, удобный для передачи по сети, и с помощью модуля связи по сетевому протоколу TCP/IP отправляет задание на эксперимент серверу лабораторного стенда через компьютерную сеть;

•сервер лабораторного стенда осуществляет идентификацию удаленного пользователя и ставит пришедшее задание на эксперимент в очередь заданий. Когда подходит очередь выполнения данного задания, сервер лабораторного стенда подгружает необходимый ПМ проведения эксперимента (серверную часть) и передает ему данные задания. ПМ проведения эксперимента преобразует пришедшие данные в необходимый для работы формат, осуществляет передачу данных объектному модулю с помощью модуля связи, подгружаемого по его команде ядром ПО сервера стенда, осуществляет задание тестирующих сигналов и измерение требуемых величин с помощью измерительно-управляющих средств объектного модуля или самого стенда, если модуль не имеет в своем составе таких средств;

•после получения результатов эксперимента ПМ проведения эксперимента (серверная часть) преобразует их в вид, удобный для отправки по сети и с помощью ядра ПО сервера стенда и модуля связи TCP/IP со стороны ПО пользователя отправляет их ПМ проведения эксперимента (клиентской части). Тот, в свою очередь, распаковывает пришедшие данные и передает их интерфейсной программе, которая предоставляет их пользователю в виде графиков и т.п.

На этом сеанс связи между ПО пользователя и сервером лабораторного стенда завершается, ПМ проведения эксперимента выгружаются из памяти и управление на сервере передается следующему заданию.

451

ЧА С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

12.2.6.Методическое обеспечение

Общая структура методического обеспечения

Видеальной постановке при выполнении лабораторной работы в режиме удаленного доступа учащийся должен иметь оперативный доступ ко всему комплексу средств, необходимых и достаточных для успешной реализации индивидуального задания при минимальной консультационной поддержке со стороны преподавателя.

Вэтой связи в структуру методического обеспечения лабораторного практикума целесообразно включить все необходимые компоненты, образующие вместе учебно-методический комплекс (УМК) по лабораторному практикуму соответствующей учебной дисциплины:

•удобную подсистему навигации учащегося в разветвленной структуре УМК;

•краткое теоретическое описание объекта изучения, раскрывающее его суть

иобласть практического применения;

•методические рекомендации для преподавателя по подготовке и тиражированию индивидуальных заданий;

•подсистему моделирования изучаемых физических процессов, желательно с простым интерфейсом, не требующим дополнительных усилий для ее изучения;

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

•подсистему математической обработки результатов моделирования и эксперимента;

•подсистему формирования итогового протокола.

Навигация учащегося в структуре лабораторного практикума

В традиционной системе очного образования все компоненты изучаемой дисциплины (лекции, практические занятия, лабораторные работы и пр.), как правило, ориентированы на независимое применение под руководством опытного преподавателя. Поэтому последовательность изучения материала заранее предопределена расписанием занятий и не требует каких-либо дополнительных усилий со стороны учащегося. Даже при самостоятельной теоретической подготовке обучаемый «ощущает» весь объем учебного материала (учебника, конспекта лекций) и свое текущее положение в нем.

По своей структуре учебно-методический комплекс содержит все компоненты изучаемой дисциплины, причем для эффективности усвоения материала предполагается их одновременное комплексное использование, что на первых порах может внести еще большие трудности при самостоятельном изучении дисциплины. По этим причинам при разработке учебно-методического комплекса появляется необходимость использования дополнительных средств ведения (навигации) обучаемого по структуре УМК. На подсистему навигации возлагается несколько функций:

• просмотр общей структуры изучаемой дисциплины, ее разделов, тем и выбор конкретного объекта изучения из общего перечня предоставляемых образовательных услуг;

• рекомендация по оптимальной последовательности действий в процессе самостоятельного обучения, которая не исключает произвольной последовательности изучения по усмотрению обучаемого;

452