ОПЫТ ДИСТАНЦИОННОГО ПРЕПОДАВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
THE EXPERIENCE OF THE REMOTE TEACHING OF ELEKTROTECHNICAL DISCIPLINES
О.Д. Лобунец
O.D. Lobunets
oleg_lobunets@mail.ru
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» г. Екатеринбург
Рассматриваются необходимость, последовательность и решение проблем создания курсов дисциплин для их дистанционного преподавания.
Are considered necessity, succession and deciding of the problems of the creation of the traineeship of disciplines for their remote teaching.
Можно с полной уверенностью сказать, что дистанционное образование в России в настоящее время и в мире является прообразом наиболее массового образования будущего. Данное обстоятельство подтверждается весьма динамичным развитием знания вообще, что предполагает пожизненное обучение населения, и появлением возможности обучения таких групп граждан, для которых ранее получение образования было проблематичным. Поэтому представляет интерес появившийся опыт дистанционного образования как отдельных дисциплин, так и разнообразных их групп.
Дистанционное образование предполагает практически полную его компьютеризацию. Заметное начало компьютеризации образования в СССР и в России было положено в начале второй половины прошедшего столетия, а в 90-х годах эта форма образования стала бурно развиваться. Однако в то время компьютеризация процесса обучения мало связывалась с его удаленностью, в значительной степени она развивалась как новая форма традиционного образования, необходимая в том числе для альтернативной замены морально и физически стареющего лабораторного оборудования. С развитием дистанционных форм образования компьютеризация превратилась
внеотъемлемую его часть, без которой оно просто не может существовать. В связи с этим ниже изложен опыт дистанционного преподавания электротехнических дисциплин как важнейшей области знаний.
Внастоящее время компьютеризация образования предполагает существование достаточно мощных текстовых, математических, графических и моделирующих приложений к операционным компьютерным системам. Таким приложением из числа последних названных явилось приложение Multisim, которое позволяет моделировать многие объекты изучения в области электротехники, электроники, вычислительной техники и радиосвязи. Именно на основе этого приложения и предшествующих ему приложений в течение последнего десятилетия была разработана лабораторная база для проведения учебных занятий на электротехническом факультете УрФУ, что явилось первым этапом подготовки к введению дистанционной формы образования. Часть результатов этой работы изложена в методических разработках «Электротехника
вэкспериментах», «Электромеханика в экспериментах» и «Электроника в экспериментах» общим объемом в 320 страниц , которые изображены на рис. 1:
Рис. 1. Методические разработки для проведения студентами лабораторных работ по электротехническим дисциплинам
Вторым этапом разработки контента для проведения учебной работы в дистанционной форме явилась разработка методического руководства для проведения практических занятий. Данное руководство содержит практические задачи, варианты условий этих задач, методические указания по их решению и примеры их решения. Количество вариантов практических заданий равно 160.
На третьем этапе разработки контента были сформированы презентационные материалы для проведения лекционных занятий по теории электрических цепей, по электромеханическим и электронным компонентам и устройствам.
Названный контент размещен на соответствующих вкладках образовательной системы Гиперметод УрФУ.
В ходе проведения работы по подготовке к преподаванию дистанционных занятий было выявлено неполное соответствие преподаваемого учебнопознавательного материала возможностям существующих моделирующих приложений. Данная проблема была разрешена путем создания иерархических субблоков в рамках существующих приложений. Создание каждого иерархического субблока включает в себя определение математического описания функций, которые предписаны для выполнения этим субблокам. К математическим операциям, которые доступны в используемом приложении, относятся операции сложения, вычитания, умножения, деления, дифференцирования, интегрирования уравнений, в том числе высоких порядков, в непрерывном виде, логические операции, а также вычисление программ. Следующим этапом разработки каждого субблока явилось электронное компьютерное моделирование математических образов субблоков. Характерным требованием электронного моделирования явилось нахождение минимальной структуры модели. Для качественного выполнения этого требования следует возвращаться к первому этапу создания субблока – определению математического описания его функций.
Разработанный субблок визуально может быть оформлен в виде прямоугольника. Это дает возможность формирования учебной лабораторной базы методами электронного моделирования в среде использованного приложения для любой дисциплины, объекты исследования которой и связи между ними могут быть формализованы.
Занятия со студентами проводятся в средах Adobe Acrobat Connect Pro, Skype, при необходимости используется электронная почта.
Дальнейшее развитие системы дистанционного преподавания электротехнических дисциплин связано, на наш взгляд, с более тщательной дизайнерской проработкой имеющихся учебно-познавательных материалов, освоением прогрессивных методик преподавания, с расширением базы используемых инструментов и новых программных продуктов.
Настоятельной задачей является обеспечение более качественного визуального контакта преподавателей с аудиторией слушателей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Лобунец, О.Д. Электротехника в экспериментах: учебное пособие по моделированию электрических цепей в приложении Multisim 10.1.1. / О.Д. Лобунец. – Екатеринбург: УрФУ, 2012. – 105 с.
2.Лобунец, О.Д. Электроснабжение с основами электротехники: учебнометодический комплекс. Портал информационно образовательных ресурсов УрФУ [Электронный ресурс] / О.Д. Лобунец. – Режим доступа: http://study.urfu.ru/view/ Aid_view.aspx?AidId=10973.
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ДЛЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ
EXPERIENCE IN DEVELOPING VIRTUAL REALITY FOR ARCHITECTURAL OBJECTS
Г.Б. Захарова, А.И. Кривоногов
G.B. Zakharova, A.I. Krivonogov
zgb555@gmail.com, kai5407@gmail.com
ФГБОУ ВПО «Уральская государственная архитектурно-художественная академия» г. Екатеринбург
В рамках междисциплинарного направления бакалавриата «Прикладная информатика в архитектуре» показаны результаты освоения студентами технологий интерактивной трехмерной графики в реальном времени в виде систем виртуальной реальности с привязкой к соответствующему оборудованию (шлем Oculus Rift).
Within the interdisciplinary bachelor “Applied Informatics in Architecture” we show the results of the study by students the technology of interactive threedimensional graphics in real time in the form of virtual reality with binding to the appropriate equipment (headset Oculus Rift).
Системы виртуальной реальности (ВР) [1] в настоящее время еще не нашли широкого применения в образовательной среде в силу сложности и дороговизны их реализации, а также отсутствия массового распространения соответствующего оборудования. Но учитывая быстрый прогресс в сфере высоких технологий, можно с уверенностью предположить, что такие системы найдут широкое применение в будущем.
Кафедра прикладной информатики УралГАХА внедряет технологию ВР в рамках направления бакалавриата «Прикладная информатика» с профилем «Прикладная информатика в архитектуре». Отслеживая новейшие информационные технологии и программные продукты, на первом этапе мы предлагаем их освоение в дипломном проектировании, а далее вводим в учебный
процесс. Так, программирование в мультиплатформенной среде Unity 3D студенты осваивают в период учебной практики по информатике.
Мы имеем доступ к уникальному оборудованию благодаря сотрудничеству с одной из ведущих компаний города по данному профилю, студии интерактивных решений «Пятое измерение» [2], которая специализируется на разработке инновационных экспозиций музеев. Одной из лучших работ компании является оснащение музея Эрнста Неизвестного в Екатеринбурге современными техническими решениями (интерактивные тач-экраны, 3Dинсталляции). Наши студенты проходят у них производственную практику, один выпускник в дальнейшем был принят на работу.
Важной частью архитектурного проектирования является презентационная составляющая, и лучшим способом продемонстрировать заказчику все достоинства и детали проекта является его трехмерная модель. Визуализация прочно вошла в практику проектирования, широко применяются программные инструменты для фотореалистичного отображения эскизных проектов. Анимационные «облеты» зданий имеют больший эффект, но и это не всегда дает полное представление о проекте.
Технологии ВР открывают дорогу инновационным способам презентации и продвижения архитектурно-градостроительных проектов. Это дает возможность демонстрировать большие сцены: коттеджные поселки, микрорайоны, заводы. В интерактивной презентации можно посмотреть и подобрать место будущего жилья, оценить вид из окна, осмотреть окрестности и ознакомится с инфраструктурой.
Системы виртуальной реальности генерируют трехмерное пространство, компьютерную модель реальности, в которой пользователь получает эффект полного присутствия, погружения, за счет специальных технических устройств, таких как очки, шлем (рис. 1), перчатки для тактильных ощущений и пр.
Рис. 1. Пользователь в системе ВР (шлем Oculus Rift компании Oculus VR)
В ряде дипломных работ данные технологии позволили реализовать не только системы визуализации разработанных самими же студентами
архитектурных проектов (рис. 2), но и выполнить виртуальные реконструкции исторических объектов города. Направленность на изучение и сохранение культурно-исторического наследия позволила реализовать такие виртуальные реконструкции, как дом Ипатьева, мельница и частный дом Борчанинова (пример на рис. 3), ведутся работы по воссозданию территории Екатеринбургского железоделательного завода в XVIII и XIX веках.
Рис. 2 Проект музея ВР
Рис. 3 Реконструкция дома Борчанинова (ул. 8 Марта, 18)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Технологии виртуальной реальности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://domir.ru/other/?file=tehnvirtreal.php.
2.Сайт компании «5-е измерение» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://5dimension.ru.