Idea Transcript
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБУЧАЮЩАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИИ СИГНАЛИЗАЦИИ, ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ И БЛОКИРОВКИ (АОС-ШЧ)
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии в хозяйстве автоматики и телемеханики»
Иркутск 2012
УДК 656.25 ББК 39.275.7 А 18 Рекомендовано к изданию редакционным советом ИрГУПС Составитель: Б.М. Миронов, доцент кафедры автоматики и телемеханики Рецензенты: Е.Г. Солдатенков, главный инженер службы Ш ВСЖД – филиала ОАО «Российские железные дороги»; Б.В. Лежанкин, канд. техн. наук, доцент кафедры авиационного радиоэлектронного оборудования ИФ МГТУ ГА.
А 18
Автоматизированная обучающая система дистанции сигнализации, централизации и блокировки (АОС-ШЧ) : метод. указ. к выполнению лабораторных работ / сост. Б.М. Миронов. – Иркутск : ИрГУПС, 2012. – 38 с. Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины «Информационные технологии в хозяйстве автоматики и телемеханики» по направлению подготовки дипломированных специалистов 190400 «Системы обеспечения движения поездов» (специальность 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»). Материал предназначен для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте». Ил. 19. Библиогр: 3 назв.
УДК 656.25 ББК 39.275.7
Иркутский государственный университет путей сообщения, 2012
©
2
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа № 1 «Исследование функций электронного учебника АОС-ШЧ» .................... 4 Лабораторная работа № 2 «Исследование функций подсистемы обучения АОС-ШЧ» ...................... 7 Лабораторная работа № 3 «Исследование функций подсистемы контроля знаний АОС-ШЧ» ........ 12 Лабораторная работа № 4 «Исследование функций ситуационных тренажеров АОС-ШЧ» ............ 15 Лабораторная работа № 5 «Исследование функций средств инструктора АОС-ШЧ» ...................... 18 Лабораторная работа № 6 «Исследование функций имитационных тренажеров АОС-ШЧ» ........... 20 Лабораторная работа № 7 «Исследование функций системы настройки АОС-ШЧ» ........................ 23 Лабораторная работа № 8 «Исследование функций системы протоколирования деятельности обучаемых и учебного процесса в АОС-ШЧ» .......................................... 27 Лабораторная работа № 9 «Исследование функций подсистемы помощи АОС-ШЧ» ...................... 34 Библиографический список ....................................................................... 36
3
Лабораторная работа № 1 «ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИЙ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА АОС-ШЧ» Цель работы: изучение и овладение функциональными возможностями автоматизированной обучающей системы АОС-ШЧ. Общие сведения об электронном учебнике Действующие ГОСТы дают следующее определение электронного учебника: «Электронный учебник – это учебник, существующий в форме электронного документа, т.е. в виде текста, который хранится в памяти электронной вычислительной машины (ЭВМ), может быть прочитан только на экране специального устройства отображения информации (монитора) и не может быть обработан иначе как с помощью ЭВМ». Простейшим электронным учебником может являться конспект лекций преподавателя, набранный им самим (или даже студентами с целью размножения хорошего конспекта в большом числе экземпляров при минимальных затратах) и размещенный на студенческом сервере или на другом общедоступном электронном узле. Однако такой учебник, по существу, ничем не отличается от размноженного печатным методом конспекта и в нем никак не использованы специфические возможности электронного издания. Какие же это дополнительные возможности? Перечислим их. К главным особенностям относятся: · возможность построения простого и удобного механизма навигации в пределах электронного учебника; · развитый поисковый механизм в пределах электронного учебника, в частности, при использования гипертекстового формата издания; · возможность встроенного автоматизированного контроля уровня знаний студента; · возможность специального варианта структурирования материала; · возможность адаптации изучаемого материала учебника к уровню знаний обучаемого, следствием чего является резкий рост уровня мотивации обучаемого; · возможность адаптации и оптимизации пользовательского интерфейса под индивидуальные запросы обучаемого. К дополнительным особенностям электронного учебника по сравнению с печатным следует отнести: · возможность включения специальных фрагментов, моделирующих течение многих физических и технологических процессов; · возможность включения в учебник аудиофайлов, в частности, для сближения процесса работы с учебником и прослушивания лекций этого же преподавателя;
4
возможность включения в состав учебника фрагментов видеофильмов для иллюстрации определенных положений учебника; · включение в состав пособия интерактивных фрагментов для обеспечения оперативного диалога с обучаемым; · полномасштабное мультимедийное оформление учебника, включающее в себя диалог на естественном языке, организацию по запросу обучаемого видеоконференции с автором (авторами) и консультантами и пр. Электронное пособие (как и любое электронное издание) для достижения максимального эффекта должно быть составлено несколько иначе по сравнению с традиционным печатным пособием: главы должны быть более короткие, что соответствует меньшему размеру компьютерных экранных страниц по сравнению с книжными; каждый раздел, соответствующий рубрикациям нижнего уровня, должен быть разбит на дискретные фрагменты, каждый из которых содержит необходимый и достаточный материал по конкретному узкому вопросу. Как правило, такой фрагмент должен содержать один-три текстовых абзаца (абзацы также должны быть короче книжных) или рисунок и подпись к нему, включающую краткое пояснение смысла рисунка. Таким образом, студент просматривает не непрерывно излагаемый материал, а отдельные экранные фрагменты, дискретно следующие друг за другом. Изучив данный фрагмент, студент нажимает кнопку «Следующий», размещенную обычно ниже текста, и получает следующий фрагмент материала. Если он видит, что не все понял или запомнил из предыдущего экрана, то нажимает расположенную рядом с первой кнопку «Предыдущий» и возвращается на один шаг назад. Дискретная последовательность фрагментов находится внутри (и в пределах) наименьшей структурной единицы, т. е. внутри параграфа или подпараграфа содержится один или несколько фрагментов, последовательно связанных друг с другом гипертекстовыми связями. На основе таких фрагментов проектируется слоистая структура учебного материала, которая содержит: · слой, обязательный для изучения; · слой для более подготовленных пользователей; · слой для более глубокого изучения определенных разделов; · вспомогательные слои; · специальный слой «Основные понятия и определения», · дополнительный слой рекомендаций по применению полученных знаний. Такая организация учебного материала обеспечивает дифференцированный подход к обучаемым в зависимости от уровня их подготовленности, результатом чего является более высокий уровень мотивации обучения, что приводит к лучшему и ускоренному усвоению материала. ·
5
Задание 1. В режиме работы с системой «Ознакомление» выбрать пункт «Описание системы АОС» и ознакомиться с назначением, принципами построения системы и примерами реализации интерфейса рабочего места обучающегося. 2. Выбрав по указанию преподавателя из списка один из обучающих курсов, приступить к работе с ним в режиме «Обучение». В процессе работы с обучающим курсом зафиксировать, какие функции (особенности) электронного учебника используются в системе АОС-ШЧ. Контрольные вопросы 1. Каково назначение системы АОС-ШЧ? 2. Каковы принципы построения системы АОС-ШЧ? 3. Что такое электронный учебник? 4. Каковы главные особенности электронного учебника по сравнению с печатным? 5. Каковы дополнительные особенности электронного учебника по сравнению с печатным? 6. Что представляет собой слоистая структура учебного материала? 7. Какие особенности электронного учебника используются в системе АОС-ШЧ? 8. Каковы достоинства электронного учебника по сравнению с печатным? 9. Каковы недостатки электронного учебника по сравнению с печатным? 10. Какие режимы работы с системой задействованы в работе?
6
Лабораторная работа № 2 «ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИЙ ПОДСИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ АОС-ШЧ» Цель работы: изучение и овладение функциональными возможностями подсистемы обучения автоматизированной обучающей системы АОС-ШЧ. Общие сведения о подсистеме обучения АОС-ШЧ Система АОС-ШЧ предназначена для решения двух взаимосвязанных задач технической учебы – глубокого изучения принципов и алгоритмов работы систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) и методики поиска неисправностей в них. В состав АОС-ШЧ входят: программа-администратор системы и база знаний или обучающие курсы (ОК) по различным устройствам СЖАТ. Цель ОК – сформировать у обучаемых знание алгоритмов поиска отказов в конкретном устройстве или системе СЦБ и навыки применения этих алгоритмов. Для достижения указанной цели в состав ОК входят три раздела, содержащие учебный материал, соответствующий различным степеням приближения к цели обучения (рис. 1): 1) Основные понятия и алгоритмы работы системы. Проявления отказов; 2) Методика поиска отказов и проверки исправности цепей и элементов; 3) Поиск отказов (Алгоритмы поиска). Первый раздел обеспечивает формирование знаний по основным понятиям, определениям, принципам построения, алгоритмам работы устройства или системы. Второй раздел предназначен для формирования умений использования диагностической информации для поиска отказов. Третий раздел предназначен для формирования знания методики проверок при поиске отказов и навыков использования алгоритмов поиска отказов. Кроме перечисленных разделов, в состав ОК входит тренажерэкзаменатор. Это специальный блок, который предназначен для определения итоговых результатов обучения по ОК в плановом режиме – определение уровня квалификации обучающегося. Все разделы состоят из функциональных блоков двух типов: · обучающих (ОБ); · контрольных (КБ). Обучающий блок реализует обучение по нескольким понятиям раздела, которые можно объединить по смыслу. Это часть раздела, содержащая информацию, которая имеет самостоятельное законченное смысловое содержание.
7
Рис. 1. Общая функциональная структура ОК
Контрольные блоки предназначены для оценивания знаний, полученных при работе с соответствующими обучающими блоками. Контрольные блоки в ОК в соответствии с выполняемыми функциями можно разделить на два типа:
8
· контрольный блок вопросов (КБ-В); · контрольный блок-тренажер (КБ-Т). Обучающий блок состоит из отдельных шагов обучения, каждый из которых должен обеспечивать обучение по одному из основных элементарных понятий блока. Совокупность шагов, составляющих блок, обеспечивает последовательное обучение по всем основным элементарным понятиям блока. В составе ОБ имеется справочник шагов – предметный указатель шагов обучения, за счет которого обеспечивается возможность перехода в любой обучающий шаг в пределах ОБ для получения необходимой информации (справки). В состав шага обучения входят контрольные, операционные и информационные кадры (рис. 2). В начале шага обучения располагаются 2-5 последовательных контрольных кадров, которые составляют контрольную часть шага обучения. Контрольные кадры предназначены для установления факта: знает ли обучаемый достаточно хорошо понятие раздела, соответствующее названию данного шага, т.е. требуется ли ему работать в этом шаге обучения. Далее располагаются соответствующие контрольным кадрам по содержанию операционные и информационные кадры обучающей части шага, позволяющие получить знания по данному понятию раздела. Работа в шаге обучения осуществляется следующим образом. Обучающемуся предлагаются последовательно контрольные вопросы в виде контрольных кадров – выборок и подстановок. От обучающегося требуется правильно ответить на все предложенные вопросы. На наиболее сложные вопросы допускаются, с небольшой погрешностью, неполные ответы. Если обучающийся успешно отвечает на все вопросы, то система пропускает его на следующий по порядку шаг обучения, предлагая контрольные кадры этого шага. Если обучающийся совершает хотя бы одну ошибку или дает неполный ответ, то система выводит его на обучающую часть шага, предлагая пройти обучение. После прохождения обучения на экране опять появляются контрольные кадры данного шага. Теперь нужно ответить на контрольные вопросы после получения необходимой информации, полученной в процессе обучения. Любой обучающий курс можно использовать в одном из трех режимов: · плановом; · выборочном; · ознакомительном.
9
Рис. 2. Структура шага обучения
Работа в плановом режиме возможна только после составления плана обучения и настройки этого плана на конкретного обучающегося. Для обучения по плану необходимо войти в систему под своим паролем и перейти на закладку «Обучение». Загрузка обучающего материала производится нажатием кнопки «Выполнить».
10
В процессе обучения при необходимости можно прерывать занятие раньше окончания блока обучения. При этом происходит запоминание места остановки обучения и при последующей загрузке обучение продолжится с сохраненного места. При этом кнопка «Выполнить» меняется на кнопку «Продолжить», а в окне информации о проходимом материале появится сообщение: «Продолжение занятия». Выборочный режим позволяет пользователю на рабочем месте выбрать любой блок любого обучающего курса и загрузить его. После того, как закончена работа с первым блоком, можно выбрать любой другой. Ознакомительный режим предназначен для знакомства с обучающей системой, ее структурой и получения навыков работы с ней, а также для тренировки пользователя без фиксации результатов. Задание Выбрав по указанию преподавателя из списка один из обучающих курсов, приступить к работе с ним в режиме «Обучение». В процессе работы с обучающим курсом зафиксировать, какие разделы входят в состав предложенного ОК, их название; какие отличия имеются в структуре курса по сравнению с типовой структурой ОК; какова структура обучающего блока данного ОК; какова структура шага обучения данного ОК. Контрольные вопросы 1. Что такое база знаний системы АОС-ШЧ? 2. Какова цель обучающего курса системы АОС-ШЧ? 3. Какие разделы входят в состав ОК системы? 4. Каково назначение разделов ОК системы? 5. Какие блоки входят в состав раздела ОК? Что они собой представляют? 6. Что такое справочник шагов? Для чего он предназначен? 7. Что такое шаг обучения? Из чего он состоит? 8. Как осуществляется работа в шаге обучения? 9. Каково назначение кадров, входящих в шаг обучения? 10. Для чего предназначен тренажер-экзаменатор?
11
Лабораторная работа № 3 «ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИЙ ПОДСИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ АОС-ШЧ» Цель работы: изучение и овладение функциональными возможностями подсистемы контроля знаний автоматизированной обучающей системы АОС-ШЧ. Общие сведения о подсистеме контроля знаний АОС-ШЧ Подсистема контроля знаний объединяет контрольные блоки, входящие в состав разделов обучающих курсов системы. Контрольные блоки предназначены для оценивания знаний, полученных при работе с соответствующими обучающими блоками. Контрольные блоки в ОК в соответствии с выполняемыми функциями можно разделить на два типа: · контрольный блок вопросов (КБ-В); · контрольный блок-тренажер (КБ-Т). КБ-В используются во всех разделах курса, а КБ-Т только в разделе «Поиск отказов». Контрольные блоки вопросов решают задачу оценки знаний обучающихся по пятибалльной системе. Общая оценка выставляется только после ответа на все контрольные вопросы. Ответы на вопросы оцениваются в соответствии с соотношениями: · S> 80 % – «отлично»; · 65 %