Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Рис. П.10.1.9. Распознавание формул

После изучения каждой темы попытайтесь ответить на контрольные вопросы (лучше это сделать в письменном виде). Если при этом возникают затруднения, следует вернуться к тексту конспекта и еще раз прочитать необходимый материал.

Помните, что изучение теоретического материала является только первым этапом. Глубокое понимание и усвоение материала каждой темы может быть обеспечено только за счет Вашей самостоятельной работы по решению задач и выполнению лабораторных работ.

Указания по решению задач под управлением компьютера

Электронный задачник содержит три раздела: краткие теоретические сведения по теме, примеры решения типовых задач и варианты задач для самостоятельного решения (рис. П.10.1.10).

Приступая к работе с задачником, следует сначала ознакомиться с теоретическими основами темы и с примерами решения задач (рис. П.10.1.11).

Затем следует приступить к самостоятельному решению задач, выбрав один из вариантов (рис. П.10.1.12). Рекомендуется по каждой теме решать не менее шести задач. Решать каждую задачу нужно в своей тетради, переписав в нее условие, представленное на мониторе компьютера. При работе над задачей можно пользоваться помощью компьютера: посмотреть рисунок к задаче, математическую запись физических законов, которые необходимы при решении задачи. И, наконец, можно посмотреть систему уравнений, к которой необходимо прийти при решении задачи для получения ответа (рис. П.10.1.13). Для выполнения вычислений можно воспользоваться встроенным калькулятором.

784

П р и л о ж е н и е 10.1

Рис. П.10.1.10. Меню практического занятия

Рис. П.10.1.11. Примеры решения задач

785

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Рис. П.10.1.12. Задача для самостоятельного решения

Рис. П.10.1.13. Меню «Помощь» в задачнике

786

П р и л о ж е н и е 10.1

После того, как задача будет решена в тетради, ответ необходимо ввести в компьютер. Как правило, сначала нужно ввести ответ в символьном виде (сконструировав его из предложенного набора символов). Ответ должен быть выражен через физические величины, заданные в условии задачи. Затем, если в условии задачи заданы числовые значения, необходимо ввести ответ в числовом виде. Обратите внимание на инструкцию по вводу ответов в компьютер. Любую задачу можно пропустить, нажав левой клавишей мыши на кнопку «Дальше».

После решения трех задач на экран монитора будут выведены результаты выполнения задания в процентах и предложено меню продолжения работы. Можно выбрать еще один вариант, вернуться в меню практического задания, перейти в меню задачника, темы или курса.

При решении задач следует пользоваться обобщенным алгоритмом, который предусматривает следующие шаги.

1.Внимательно прочитать текст задачи и записать кратко ее условия, переведя единицы измерения величин в СИ и обозначив символами заданные и искомые физические величины.

2.Провести анализ условия задачи и выбрать модель физического явления.

3.Сделать рисунок к задаче, обозначив на нем все заданные и искомые величины.

4.Записать математические выражения законов, описывающих физические явления в данной задаче. Дать обоснование применимости этих законов для рассматриваемой системы.

5.Записать соответствующие уравнения или систему уравнений, выражающие те или иные законы применительно к условиям данной задачи.

6.Решить уравнения или систему уравнений в общем виде, выразив ответ через физические величины и константы, заданные в условии задачи. Проверить размерность полученного ответа.

7.Вычислить числовые значения искомых величин и провести анализ полученного результата.

Указания по выполнению лабораторных работ

Лабораторный практикум представлен компьютерными моделями лабораторных работ. Компьютерные модели, насколько это возможно, соответствуют реальным экспериментальным установкам по внешнему виду и воспроизводят их физические параметры. Вызвать лабораторные работы можно из меню темы или же из главного меню, выбрав пункт «Лабораторный практикум». При выходе из режима выполнения лабораторной работы осуществляется возврат в ту точку курса, откуда происходил вызов.

В меню каждой лабораторной работы имеется пункт «Помощь», в котором представлены два документа — «Погрешности физических измерений» и «Теоретические основы работы». В первом кратко изложена теория погрешностей физических измерений, приводятся правила расчета погрешностей прямых и косвенных измерений и правила записи окончательного результата. Во втором приводится описание лабораторной работы, включающее в себя формулировку целей работы, теоретические представления о изучаемом физическом явлении, описание экспериментальной установки, порядок выполнения лабораторной работы, порядок обработки результатов измерений и контрольные вопросы для самопроверки.

787

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Компьютерный практикум допускает два режима работы — моделирования, т.е. выполнения лабораторной работы на модели установки, и обработки результатов измерений, проведенных на реальной установке. Работа с программой начинается с выбора режима. Затем нужно ознакомиться (а при необходимости и ввести) с исходными данными — числовыми значениями параметров установки и с их погрешностями. Для этого нужно выбрать пункт меню лабораторной работы «Исходные данные». В лабораторном практикуме по механике число таких параметров бывает довольно большим. Для ввода параметров следует нажать кнопку «Проверка» (рис. П.10.1.14).

После этого появится сообщение, что значение выходит за допустимые пределы. Нажимая последовательно кнопку «ОК», следует заполнить список данных установки. Компьютер предложит случайный набор параметров установки, лежащих в допустимом диапазоне. После этого можно отредактировать исходные данные, введя нужные Вам значения, и закончить ввод этих данных, нажав кнопку «ОК». Если первоначально был выбран режим моделирования, то следует еще раз нажать эту кнопку и перейти к выполнению измерений (рис. П.10.1.15).

Если был выбран пункт «Реальный эксперимент», то после ввода исходных данных следует выбрать пункт меню «Обработка результатов», а в нем пункт «Ввод или редактирование результатов эксперимента».

При выполнении лабораторной работы в режиме моделирования результаты измерений заносятся в таблицы нажатием кнопки «Записать». В некоторых лабораторных работах результаты измерений заносятся в таблицу автоматически. Переход от одной серии измерений к другой осуществляется нажатием кнопки «Следующая серия». При выполнении лабораторной работы необходимо следовать указаниям, приведенным в разделе «Порядок выполнения работы». После завершения измерений следует выбрать пункт меню «Обработка результатов», а в нем подпункт «Просмотр и печать отчета» (рис. П.10.1.16).

Рис. П.10.1.14. Ввод исходных данных

788

П р и л о ж е н и е 10.1

Рис. П.10.1.15. Выполнение измерений в режиме моделирования

Рис. П.10.1.16. Протокол измерений и результаты обработки экспериментальных данных, подготовленные к печати

789

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Отчет может состоять из нескольких страниц. Переход к каждой последующей странице производится нажатием кнопки «Вывод протокола». На последней странице отчета выводятся данные установки, таблица результатов измерений и результаты расчетов — средние значения рассчитанных величин с указанием абсолютной предельной погрешности. Если к компьютеру подключен принтер, то протокол лабораторной работы можно распечатать. В противном случае содержание протокола необходимо переписать с экрана монитора.

При обработке результатов реального эксперимента следует заполнить таблицу результатов измерений. Для этого необходимо выделить ячейку таблицы двойным щелчком левой клавиши мыши, ввести числовое значение и нажать на клавиатуре клавишу Enter. После заполнения всех ячеек таблицы следует нажать кнопку «Закончить», затем в пункте меню «Обработка результатов» выбрать подпункт «Просмотр и печать отчета».

Перед выполнением лабораторной работы следует по учебнику и конспекту лекций изучить соответствующий теоретический материал, внимательно ознакомиться с описанием лабораторной работы, порядком ее проведения и обработки результатов измерений. Продумать, как в данной лабораторной работе реализуется поставленная цель, какими могут быть ожидаемые результаты эксперимента. Было бы полезным попытаться ответить на контрольные вопросы еще до выполнения лабораторной работы

— это поможет уяснить, какие теоретические положения и экспериментальные приемы в данной лабораторной работе являются наиболее существенными. Необходимо также подготовить бланк протокола лабораторной работы.

При выполнении лабораторной работы следует обратить внимание на сущность происходящих процессов, их зависимость от параметров установки. Может оказаться так, что заданные исходные параметры эксперимента окажутся неудачными, например, механическая система не движется или велика погрешность полученного результата. Тогда необходимо изменить исходные данные и повторить измерения.

После выполнения лабораторной работы нужно оформить отчет: записать данные установки и результаты измерений, провести статистическую обработку результатов измерений, построить необходимые графики. Отчет о выполнении лабораторной работы должен заканчиваться записью результатов расчетов в стандартной форме, т.е. с указанием среднего значения и абсолютной погрешности измеряемой величины. Необходимо также сделать выводы, в которых следует сформулировать, достигнуты ли цели, поставленные при выполнении лабораторной работы, соответствуют ли полученные результаты ожидаемым, в чем может заключаться причина расхождения между теоретическими значениями физических величин и их значениями, полученными в эксперименте. В заключение нужно еще раз вернуться к контрольным вопросам и дать на них исчерпывающие ответы. Лучше это сделать в письменном виде.

790

П р и л о ж е н и е 12.1

Применение технологий Macromedia Flash для создания графических web-приложений

В данной главе на примерах познакомимся с Macromedia Flash MX 2004 (http://www.macromedia.com) как инструментальным средством разработки виртуальных лабораторных работ. В качестве одного из примеров рассмотрим создание виртуального лабораторного стенда для исследования фигур Лиссажу.

Macromedia Flash не единственная программа для создания Flash-приложений. Имеются альтернативные программные средства для работы с Flash, среди которых Swish компании SwiSHzone.com (www.swishzone.com), LiveSwif Lite компании LiveSwif Team (www.liveswif.com), Coffee Cup Firestarter компании Coffee Cup Software (www.coffeecup.com), Advanced Effect Maker Freeware Edition компании Mandomartis (www.effectmaker.com). Эти программы отличает от Macromedia Flash существенно меньшие предоставляемые возможности и направленность на решение определенного круга задач. Достаточно часто разработчику не нужна вся мощь Flash-технологий. Например, при создании анимированной заставки для ЭУМК требуется простая анимация последовательности текста и изображений, не требующая написания сложных сценариев. В этом случае можно использовать Swish, имеющий большое число встроенных анимационных эффектов, для воспроизведения которых в Flash MX пришлось бы писать и отлаживать сложные сценарии. В то же время Swish непригоден для создания лабораторных стендов из-за ограниченных возможностей встроенной системы программирования.

Flash — это формат анимированной компьютерной графики для публикации в Интернете и одноименный программный пакет для ее создания. Отметим, что Flash не просто формат графики, а интерактивной графики. Под интерактивностью понимается возможность взаимодействия пользователя с графическим изображением в результате воздействия на управляющие элементы, такие как кнопки, пиктограммы и др.

Flash был разработан прежде всего для создания анимированной графики для Всемирной паутины, а именно баннеров, представляющих собой небольшие рекламные ролики, встроенные в web-страницы. Flash позволяет также создавать мультфильмы, например, о Масяне. Кроме того, Flash используется для создания компьютерных игр.

Flash-приложения могут храниться в двух форматах: в виде документа Flash — файла с расширением .fla (начальные буквы от Flash) и формата публикации — файлов с расширением .swf (ShockWave/Flash). Формат документа используется при разработке приложений, в нем хранится подробная информация о статической и анимированной графике, слоях, управляющих элементах, используемых шрифтах, сценариях. В этом формате разработчики могут хранить и обмениваться Flash-приложениями. Это формат, в котором хранится исходный код Flashприложения.

Формат публикации получается трансляцией документа Flash в интегрированной среде разработки. Выполнение файла ShockWave/Flash осуществляется с помощью проигрывателя Flash Player, который можно загрузить с сайта компании Macromedia. Этот проигрыватель также встраивается в web-браузеры, и фильм Flash

791

ПР И Л О Ж Е Н И Я

вэтом случае проигрывается в контексте браузера. Имеется возможность создания автономного исполняемого файла, включающего в себя кроме Flash-приложения еще и проигрыватель. Размер файла при этом возрастает на размер проигрывателя, а это порядка 800 кб. В этом случае не надо иметь на компьютере ни проигрывателя, ни встраиваемого модуля web-браузера.

Переносимость Flash-приложений связана с наличием проигрывателя для различных операционных систем и web-браузеров.

Следует отметить компактность файлов формата.swf. Так, размер исполняемых модулей виртуальных лабораторных стендов по электротехническому материаловедению не превышает 80 кб. При этом размер документа Flash — 3,5 Мб. Впрочем, для документа объем не имеет особого значения, поскольку он используется лишь для разработки, а не для публикации в Интернете.

И, наконец, отметим еще одно безусловное достоинство Flash — возможность создания интерактивных приложений. С помощью интегрированной среды разработки Macromedia Flash можно создавать сценарии на встроенном языке программирования ActionScript. Этот язык достаточно выразителен, с его помощью можно писать сложные сценарии.

Прыгающий мячик

Познакомимся с интегрированной средой разработки Flash на основе примера

— прыгающего мячика. Мячик с некоторой высоты падает на пол и отскакивает. Сделаем фильм Flash, который включает в себя заставку и собственно прыгающий мячик. В процессе реализации этого примера научимся рисовать в Flash статические графические объекты, анимировать их, получим навыки работы с текстом, писать сценарии.

Перед тем, как перейти к изучению интегрированной среды разработки Macromedia Flash MX 2004, сделаем несколько предварительных замечаний.

Запустить интегрированную среду разработки Flash можно, нажав кнопку Пуск,

вгруппе Программы выбрав пункт Macromedia, а затем Macromedia Flash MX 2004. На экране появится окно интегрированной среды разработки (рис. П.12.1.1),

встолбце Create New (Создать новый) выберите Flash Document (Документ Flash).

После этого будет создан новый документ с именем по умолчанию — Untitled-1 (рис. П.12.1.2).

Можно присвоить новое имя документу, выбрав в меню программы File | Save As (Файл | Сохранить как). В появившемся диалоговом окне зададим имя документа примера ball.fla.

Теперь необходимо задать свойства документа, для чего щелкните правой кнопкой мыши на документе, появится диалоговое окно Document Properties (Свойства документа) (рис. П.12.13). В нем можно указать ширину и высоту документа в полях Width и Height группы Dimensions. Зададим эти значения равными 500 и 400 пикселей. Цвет фона документа выбирается в палитре цветов, появляющейся после щелчка на элементе управления справа от надписи Background (Фон). По умолчанию цвет фона документа белый. Частота кадров ролика-фильма задается в поле ввода Frame Rate. Значение по умолчанию 12 кадров в секунду. Это значение рекомендовано для роликов размещаемых в Интернете. Остановим свой выбор на пяти кадрах в секунду.

792

П р и л о ж е н и е 12.1

Рис. П.12.1.1. Меню выбора Flash

Рис. П.12.1.2. Главное окно интегрированной среды разработки Flash

793