Пеньков А.П., Сопильник А.В., Овчинникова О.С.

Днепропетровский национальный университет

О «трудоохранных» аспектах методического программного обеспечения по дисциплине «Исследование операций»

Учебный процесс является проективным по отношению к выпускнику – «продукции» учебного процесса. Одновременно этот процесс соответствует модели «человек (Sч) – машина (Sм) – окружающая среда (Sо.с.)» с учетом определенных требований эргономики [1].

Для создания методического программного обеспечения по дисциплине «Исследование операций» на примере модуля «Оптимизация распределения ресурсов» в дипломной работе используем общую модель Sтруда, предложенную в [3].

Рисунок 1. Общая модель Sтр.

Очевидна необходимость связи элементов Sтр.: (Sпр.тр. – Sср.тр. – Sупр.тр.) с содержанием этапов:

1) Определение объекта (конкретных знаний).

2) Преобразование исходных знаний в удобные для обучения.

3) Собственно система обучения.

При этом, следует считать Sтр. и ее подсистемы в качестве критериев выделения составляющих какого-либо труда в виде «предмета труда» (что обрабатывается), «средства труда» (чем обрабатывается) и «управляющей функции» (как взаимодействуют «предмет труда» и «средство труда») [2].

Определим «предмет труда» и «средство труда» для этапов 2 и 3 разработки методического программного обеспечения. «Предметом труда» является «человек» («голова человека»): его модель, «средством труда» - «знания»: модель изучаемого.

Рисунок 2. Модель взаимодействия Sпр.тр.↔ Sср.тр.

Необходима также система управления трудом (учебным процессом). Эту роль выполняет организация «знаний» (лабораторных работ) в обучающую программу. Тогда модель системы труда выглядит следующим образом:

Рисунок 3. Модель системы труда учебного процесса.

Цель учебного процесса «?→!». В результате выполнения каждой лабораторной работы студент должен:

1) Знать теоретический материал лабораторной работы

2) Уметь решать любые задачи по теме лабораторной работы

В результате выполнения всех лабораторных работ студент будет обладать необходимыми «знаниями» по «теории оптимизации решений» и будет «уметь» решать задачи «оптимизации распределения ресурсов».

Рассмотрим подробнее подсистемы рис. 4 и 5.

Представим модель Sпр.тр. (Sч) в виде:

Рисунок 4. Модель «головы человека»

Здесь:

УВВ – «каналы» информационного взаимодействия человека с окружающей средой («зрительный», «звуковой», «осязательный»). Общая модель взаимодействия:

Рисунок 5. Общая модель взаимодействия Sч↔ Sо.с.

Память – память человека.

УУ, АЛУ – мозг человека.

Опишем модель Sср.тр. (Sз) Как было сказано выше (этап 1), особое внимание следует уделить объекту изучения – конкретным знаниям по дисциплине «Исследование операций», модуль: «Оптимизация распределения ресурсов». Необходимо определить тот объем знаний из исследования операций, который будет достаточным для умения любого пользователя решать задачи оптимизации распределения ресурсов. После того, как определены необходимые знания, их нужно преобразовать в вид, удобный для обучения, то есть распределить знания по темам и соответствующим лабораторным работам. Структура лабораторных работ следующая:

Лабораторная работа 1. Составление математических моделей экономических задач.

Лабораторная работа 2. Табличный симплекс-метод решения задач оптимизации распределения ресурсов.

Лабораторная работа 3. Двухэтапный симплекс-метод.

Лабораторная работа 4. Двойственные задачи оптимизации распределения ресурсов.

Лабораторная работа 5. Анализ чувствительности.

«Теоретическая часть» обучающего программного обеспечения не должна представлять собой монотонный текст, в ней должны использоваться различные приемы «акцентирования внимания». Например, выделение цветом основных понятий; сопровождение формул подсказками об использованных обозначениях и пояснениями о методе получения данной формулы; гиперссылки для возможности быстрого перехода к связанным с темой понятиям.

«Решение примеров задач с помощником» предполагает непосредственное участие пользователя в решении. Каждый последующий этап задачи рассматривается только после того, как пользователь понял предыдущий. Это достигается с помощью того, что текст объяснения примера разбит на шаги. После каждого шага осуществляется переход от текста объяснения к полученной формуле или значению выражения, и возврат к тексту объяснения этого же шага (если пользователь что-либо не понял) или следующего шага (если пользователю все понятно).

«Практическая часть» должна представлять собой набор задач по теме данной лабораторной работы с «формами» для их решения. По окончанию выполнения практической части система формирует отчет по лабораторной работе с оценкой в баллах, который предоставляется преподавателю. Для оценки решения задачи удобно использовать двоичный код:

0 – задача решена неправильно;

1 – задача решена правильно.

После выполнения всех задач будет сформировано двоичное число, которое отражает правильность их решения. Сложность задач практической части увеличивается от первой к последней, поэтому двоичный код последней задачи будет старшим разрядом числа, первой – младшим. Двоичный код можно преобразовать в баллы.

Например, двоичное число 10011 в отчете показывает, что правильно были решены задачи 1, 2 и 5; неправильно – 3 и 4. За лабораторную работу пользователь получает 19 баллов (16*1 + 8*0 + 4*0 + 2*1 + 1*1 = 19).

Представим «модель управления» учебным процессом (Sупр.) с помощью модели выполнения лабораторной работы различными пользователями:

Рисунок 6. Модель выполнения лабораторной работы различными пользователями

Здесь:

Прямоугольниками обозначены этапы выполнения лабораторной работы.

Стрелками обозначены условия перехода от одного этапа к другому:

1 – Знания теоретической части усвоены пользователем, понятна модель задач и алгоритм их решения.

2 - Знания теоретической части усвоены пользователем, понятна модель задач, но неизвестен алгоритм их решения.

3 – Установлен алгоритм решения задач.

4 – У пользователя нет алгоритма решения задачи.

5 – Пользователю непонятно условие задачи, нет модели задачи.

6 – Пользователю понятно условие задачи, он может привести ее к стандартной модели и решить с помощью установленного алгоритма.

7 – Пользователь решил задачу и переходит к следующей.

8 – Пользователь завершил решение всех задач.

Различные пользователи проходят этапы выполнения лабораторной работы разными «путями», которые они определяют сами. Приведем основные группы пользователей и «пути», которые они проходят при выполнении лабораторных работ ( между знаками «/ /» заключается цикл, количество прохождений которого равно количеству задач в лабораторной работе):

1-/6-7/-8 – пользователь с высокой скоростью восприятия и отличной памятью.

2-3-/6-7/-8 – с нормальной скоростью восприятия и отличной памятью.

1-/6-7-4-3/-8 – с высокой скоростью восприятия и нормальной памятью.

2-/3-6-7-4/-8 – с нормальной скоростью восприятия и нормальной памятью.

/1-6-7-5/-8 – с высокой скоростью восприятия и плохой памятью.

/2-3-6-7-5/-8 – с нормальной скоростью восприятия и плохой памятью.

Представленная модель и структура методического программного обеспечения позволит с необходимой скоростью и наглядностью обучить человека решать задачи оптимизации распределения ресурсов, учитывая особенности его восприятия и осознания материала.

Литература:

1. Кобевник В.Ф. Охрана труда. – К.: Вища школа, 1990. – 286 с.

2. Краснощеков П.С., Петров А.А., Федоров В.В. Информатика и проектирование. – М.: Знание, 1986. – 48 с.

3. Охрана труда. История, теория, практика. Мардахаев А.А. – Львов: Вища школа, 1984. – 140 с.

4. Пеньков А.П. Обучающее моделирование трудоохранных процессов устройств отображения информации ЭВМ:VІІІ международная конференция «Наука и образование 2005», сб. тезисов, Днепропетровск, февраль 2005.