Сучасні інформаційні технології / Програмне забезпечення

Особливості розробки віртуальних лабораторних робіт для навчання студентів технологічного профілю

Національний університет харчових технологій (Київ)

Поворознюк Н.І., Бобрівник К.Є.

Сучасний стан розвитку промисловості, зокрема харчової характеризується автоматизацією виробництва, постійною модернізацією технологічних ліній та удосконаленням обладнання. Таким чином, потреби у висококваліфікованих спеціалістах для проектування, монтажу і обслуговування технологічного устаткування зростають. До основних особливостей навчання студентів технічного напряму відносять значну частину експериментальних досліджень роботи апаратів і перебігу процесів виробництва, побудова і аналіз математичних моделей технологічних процесів. Найбільші труднощі виникають при вивченні роботи виробничого обладнання, так як необхідно чітко уявляти процеси, які відбуваються в апаратах. Щоб забезпечити високу якість навчання технологів, матеріальна база є найважливішою умовою: максимально відобразити технологічні умови виробництва, змоделювати дослідні та експериментальні установки, що потребує значних грошових затрат.

З метою формування у студентів практичних вмінь і навичок у сучасній освіті сформувалися такі навчальні напрямки для виконання експериментальних досліджень: традиційні локальні лабораторії, віртуальні лабораторії (Virtual Laboratories), лабораторії з віддаленим доступом (Remote Laboratories).

Традиційно навчальні лабораторії оснащуються певним набором технічних засобів, які дозволяють проводити найпростіші виміри. Тому для більшої наочності начального процесу використовуються наступні засоби: відеофільми, комп’ютерні моделі процесів, експериментальні моделі апаратів, математичні моделі процесів, досліди на технологічному об’єкті. Відзняті на виробництві відеофільми демонструють роботу устаткування, технологічних ліній. Для демонстрації ефектів, важких для сприйняття й теоретичного аналізу використовується моделювання фундаментальних завдань за допомогою комп’ютерних моделей, що потребує значних вкладень в закордонні ліцензійні програми. Також застосовують дослідження технологічних процесів на основі наближених моделей, експериментальних установок, на основі збору експериментальних даних у виробничих умовах.

В умовах ринкової економіки в Україні й обмеження фінансування вищих навчальних закладів альтернативою традиційній організації лабораторних досліджень є віртуальний експеримент. Відмітною особливістю віртуальної лабораторії порівняно з традиційною – є реалізація моделей технологічних процесів за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Така організація навчальних засобів дозволяє студенту провести дослідження із устаткуванням, яке відсутнє в реальній лабораторії, простежити за різними видами протікання технологічного процесу і виконати необхідну математичну обробку експериментальних даних.

Використання віртуальних лабораторій у навчальному процесі вищого технічного закладу дає змогу, з одного боку, отримати практичні навики проведення експериментів, ознайомитися детально з комп'ютерною моделлю нового коштовного обладнання, досліджувати пожежо- і вибухонебезпечні процеси і явища не побоюючись за можливі наслідки. З іншого боку, є можливість організувати взаємодію віртуального лабораторного комплексу із реально діючим обладнанням харчових підприємств для збору експериментальних даних, що забезпечить відповідний рівень розвитку наукових розробок і технологічного керування процесом.

При створенні віртуального лабораторного комплексу для технологічних спеціальностей дотримуємося ряду основних принципів. Забезпечити масовості розповсюдження практикуму в Інтранет-Інтернет мережі, передбачає виконання дослідів кожним студентом окремо, із різним темпом і глибиною вивчення технологічних процесів. Забезпечити комплексно-модульну структуру практикуму, що дозволить використовувати наявні матеріали під час практичних, лабораторних і лекційних занять. Вагомою перевагою є можливість застосовувати віртуальні лабораторні заняття для різних форм навчання: денної, заочної, дистанційної.

На кафедрі інформаційних систем Національного університету харчових технологій розпочато створення комплексу віртуального практикуму для дослідження технологічних процесів у харчовій промисловості.

В результаті виконання віртуальних експериментів спеціаліст-технолог отримує навички: прогнозу і перебігу технологічного процесу, відстеження змін у роботі технологічного обладнання, методів контролю за якістю продуктів, досвід аналізу оперативних даних за допомогою сучасних автоматизованих систем керування, прийняття конструктивних рішень у процесі виробництва.

ЛІТЕРАТУРА:

1. URL: digital.ni.com/worldwide/bwcontent.nsf/web/all

2. С.А. Запрягаев, С.Д. Кургалин, С.А. Хорошавин. Виртуальные лаборатории в учебном процессе вуза. URL: tm.ifmo.ru/tm2006/db/doc/get_thes.php?id=69

3. А.Ю.Винокуров. Использование технологий виртуализации в учебном процессе. URL: tm.ifmo.ru/tm2007/db/doc/get_thes.php?id=244

4. Нові технології навчання: Наук.-метод. зб. Спец. випуск /Кол. авт. – К.: Ін-т інноваційних технологій і змісту освіти, 2006. – 152 с.

5. Теоретичні питання культури, освіти та виховання: Збірник наукових праць. Випуск 24, частина 2 /За загальною редакцією академіка АПН України Євнуха М.Б., укладач – О.В. Михайличенко. – Київ: Видавничий центр КНЛУ, 2003. – 200 с.

6. URL: gaps-gw.tstu.ru/win-1251/lab/sreda1/scada/win-1251/scada.html