Разработка образовательной среды для дистанционного обучения по дисциплинам Компьютерная графика и Системы искусственного интеллекта. Геометрические преобразования

состав ЭВМ (F = 20-100 кГц).

Анализируя приведенные источники ЭМИ, следует особо выделить источники

вторичного импульсного типа, которые благодаря высоким энергетическим и

массогабаритным показателям все шире используются в радиоэлектронной

аппаратуре. Анализ тенденций развития средств электропитания импульсного

типа и особенно с бес трансформаторным входом (ИВЕП с БТВ) неуклонно

растет. Они являются наиболее мощными источниками ЭМИ. Практически все

современные персональные компьютеры оснащаются ИВЕП с БТВ мощностью 100-300

Вт.

5. 4. Анализ нормативно-правовой документации

Анализируя нормативно-правовую документацию в области регулирования

природопользования и охраны окружающей среды применительно к выявленным

экологическим факторам, можно выделить следующие нормативные документы:

1) Закон РСФСР "О санитарно-эпидемиологическом благополучии

населения";

2) Санитарные правила и нормы "Электромагнитного излучения

радиочастотного диапазона" 2. 2. 4/2. 1. 8. 055-96.

Данные нормативные документы устанавливают допустимые значения ЭМИ в жилых

и общественных зданиях. В соответствии с этими документами, устанавливаются

следующие предельно допустимые значения напряженности электрической

составляющей ЭМП (Е) в

образовательных учреждениях:

1) Для частот от 30 кГц до 3 МГц Е=10 В/м

2) Для частот от 3 МГц до 30 МГц Е=7 В/м

3) Для частот от 30 МГц до 300 МГц Е=2 В/м

При этом к средствам измерения ЭМП предъявляются следующие требования.

Для измерения в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц используются приборы,

предназначенные для определения среднеквадратичного значения напряженности

электрического поля, с допустимой относительной погрешностью не более

7+030%. Для проведения измерений следует отдавать предпочтение приборам с

изотропными датчиками.

5. 5. Рекомендации по ослаблению электромагнитного излучения

Для ослабления действия ЭМИ возможно применение следующих защитных мер.

Одним из основных способов защиты от действия ЭМИ является экранирование,

то есть использование электропроводящих металлических экранов, в

значительной степени снижающих излучение.

Толщину экрана и ослабление, даваемое им, можно рассчитать, зная

мощность и частоту излучения. В некоторых случаях могут применяться и

многослойные, из разных элементов, экраны, что расширяет спектр поглощаемых

ими частот электромагнитных излучений. В основном глубина проникновения

зависит от свойств проводящей среды (вида металла) и частоты

электромагнитной волны.

Механическая сборка экрана производится так, чтобы между его остальными

элементами (винтами, заклепками или специальными прокладками) обеспечивался

хороший электрический контакт. Лучший вариант создание экрана - помещение

электронного блока в наглухо заваренный металлический кожух. Однако, чаще

всего требуется создание в экране отверстий для кабелей, приборов и

вентиляции.

Вентиляционные отверстия закрываются решетками сотового типа или

проволочными сетками. В разрабатываемой системе применены меры по

ослаблению электромагнитного излучения. В частности, системный блок

персонального компьютера располагается в металлическом корпусе, имеющем

заземление. При этом ИВЕП с БТВ, расположен внутри системного блока, в свою

очередь, имеет собственный металлический корпус, выполняющий роль экрана,

что повышает степень ослабления ЭМИ. Действия остальных источников

излучения минимальны, так как токи, протекающие по ним, и создаваемые по

-33-

ля малы (учитывая предельно допустимые значения). Не оказывают вредного

воздействия на окружающую среду.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Министерство общего и профессионального образования Российской

Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ПВС

В. Б. Байбурин

Образовательная среда "Геометрические

преобразования/Продукционные системы"

Техническое задание

ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ КФБН. 00148-01 90 01-1-ЛУ

СОГЛАСОВАНО Разработчики:

Руководитель работы

Н. Н. Клеванский Студент. ПВС-51

О. В. Заулошнов

Студент. ПВС-51 И. В. Коротченко

Нормоконтролер С. С. Лалетин

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДЕН КФБН. 00148-01 9001-1-ЛУ

Образовательная среда "Геометрические

преобразования/Продукционные системы"

Техническое задание

КФБН. 00148-01 9001-1

Листов 14

КФБН. 00147-01 9001-1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ 5

НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ 6

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ 7

4. 1. Требования к функциональным характеристикам 7

4. 2. Требование к надежности 12

4. 3. Условия эксплуатации 12

4. 4. Требования к составу и параметрам технических средств 12

4. 5. Требования к информационной и программной совместимости 13

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ 14

СТАДИИ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ 14

ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЕМКИ 14

1. ВВЕДЕНИЕ

Все современные концепции построения обучающих систем при их глубоком,

осмысленном представлении достаточно примитивны по своей сути. Если

исключить из рассмотрения безусловно красивый, но для нас в данном случае

совершенно неважный интерфейс, исключить обилие выводимого оцифрованного

видеоизображения, звуковые эффекты и т. п., то большинство современных

обучающих систем функционируют по приблизительно одной нехитрой стратегии.

Суть ее состоит в следующем: обучаемому предоставляется достаточно

широкий информационный канал, по которому он получает информацию

обучающего, а скорее познавательного характера. В данном случае обучаемому

уготована роль стороннего наблюдателя за происходящим, что в совокупности с

обилием выдаваемой информации приводит к тому, что постепенно человек

запутывается в этом информационном потоке, либо что-то пытается усвоить и

часто формирует у себя неверное представление о предмете, изучаемым таким

образом.

Кроме того, даже в случае успешного запоминания обучаемым переданного

материала вероятность того, что он сможет использовать его в дальнейшем без

посторонней помощи достаточно невелика. Дело в том, что после выдачи всей

обучающей информации большинство обучающих систем в лучшем случае проводит

небольшое контрольное тестирование по теоретическим вопросам или

стандартным задачам, описанным же в выдаваемой информации. Таким образом,

получив достаточный объем обучающей информации, пусть даже в виде прекрасно

подготовленного курса, по конкретной теме, обучаемый по окончании работы с

системой не имеет достаточного практического опыта для применения на

практике полученных знаний и дальнейшем ему могут понадобится

дополнительные практические занятия или непосредственные занятия с

преподавателем - составителем учебного курса для системы дистанционного

образования, что в конечном итоге сводит на нет всю ценность

разрабатываемой обучающей системы и ставит под сомнение смысл ее

разработки.

Для устранения указанных недостатков в разрабатываемой системе

дистанционного образования должна быть заложена принципиально иная

концепция, в основном направленная на формирование у обучаемых достаточно

хороших практических навыков по изучаемым курсам. Этой цели должно быть

подчинено большинство режимов работы создаваемой системы.

В разрабатываемую систему должна быть заложена некоторая

универсальность путем определения в ней расширяемого набора примитивов:

"текст", "рисунок", "трехмерная модель объекта", что позволит достаточно

легко перенастраивать систему на ряд "родственных" курсов, а при

4 КФБН. 00147-01 9001-1

расширении количества примитивов расширяется список

возможных дисциплин, которые могут быть заложены в систему.

Разрабатываемая система предназначается для дисциплин "Компьютерная

графика" и "Системы искусственного интеллекта", а также для близких с ними

дисциплин. Использование одного и того же набора примитивов для создания

курсов по указанным дисциплинам приведет к тому, что при последовательном

их изучении происходит плавный переход от одной дисциплины к другой. Часть

указанных примитивов должна иметь режим динамической работы с ними.

Интерактивная работа с примитивами более интересна обучаемому, нежели

простое созерцание выдаваемой информации по его чисто человеческой природе,

что положительно сказывается на повышении эффективности обучения.

5 КФБН. 00147-01 9001-1

2. ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

6

КФБН. 00147-01 9001-1

3. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

Область применения создаваемого программного продукта дистанционное

образование по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной

техники и автоматизированных систем" для дисциплин, связанных с

компьютерной графикой и искусственным интеллектом. Возможно использование

для других специальностей и других форм обучения, а также всеми желающими

более детально изучить отдельные вопросы машинной графики, представления и

использования знаний.

Ожидаемые результаты работы создаваемой образовательной среды

"Геометрические преобразования" для дисциплины "Компьютерная графика" и

"Продукционные системы" для дисциплины "Системы искусственного интеллекта"

- повышение эффективности восприятия информации и привитие практических

навыков. Разрабатываемый программный продукт призван избавить преподавателя

от рутинной работы связанной с подготовкой и прочтением лекций, тем самым

предоставляя ему возможность уделить больше внимания разработке курса.

Научно-техническая ценность результатов связана с разработкой

методических рекомендаций и инструкций по созданию образовательных сред для

различных специальностей.

Практическая ценность связана с созданием образовательных средств для

конкретных дисциплин и использование СДО в учебном процессе.

7 КФБН. 00147-01 9001-1

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

4. 1. Требования к функциональным характеристикам.

4. 1. 1 Программа должна работать в многооконном графическом режиме и

поддерживать работу как клавиатуры, так и манипулятора типа

"мышь".

4. 1. 2 Интерфейс пользователя должен выполнять две основные функции:

давать советы и объяснения обучаемому и управлять приобретением

знаний.

4. 1. 3 Разрабатываемая учебная программа должна включать

оболочку,

подсистему управления и базу оболочки, содержащую учебный

материал по изучаемой дисциплине.

4. 1. 4 Библиотека программ должна содержать как модули, реализующие

элементарные системные функции (поддержка баз данных, диалог,

ввод/вывод данных, графика), так и модули, представляющие собой

алгоритмы предметной области дисциплины.

4. 1. 5 Разрабатываемый программный продукт должен включать механизмы

логического вывода и средства редактирования.

4. 1. 6 Ввод/вывод данных должен выполнять следующие

функции:

тестирование с целью обеспечения целостности и непротиворечивости

данных, передаваемых по линии связи, выполнение запросов на

передачу данных по линии связи.

4. 1. 7 Подсистема связи должна включать в себя модули для обеспечения

диалога с обучаемым, для ввода/вывода данных и для обработки

графической и символьной информации.

4. 1. 8 Вывод текстовой информации должен осуществляться

прямым

выводом с автоматическим форматированием текстового файла или

базы данных среды.

4. 1. 9 Текстовая информация может выводиться статично для небольших

объемов или динамически для больших объемов с возможностью

скроллинга и листания страниц.

4. 1. 10 Все окна вывода должны иметь возможность

перемещения и

изменения размеров.

4. 1. 11 Параметры настройки интерфейса должны фиксироваться на жестком

диске и система должна обеспечивать восстановление

состояния

интерфейса при последующих запусках системы.

4. 1. 12 Информация о требуемом графическом материале для иллюстрации

текста должна храниться вместе с текстовым файлом в базе данных

среды.

4. 1. 13 Оболочка среды должна обеспечивать регистрацию пользователей с

формированием модели обучаемого для тех, кто регистрируется

впервые или вызовом модели зарегистрированного пользователя.

КФБН. 00147-01 90 01-1

4. 1. 14 Разрабатываемая обучающая программа должна обеспечивать

три

режима работы: описательный, обучающий и контролирующий.

4. 1. 15 В описательном режиме пользователю должна

предоставляться

возможность интерактивной работы с визуализацией трехмерной

модели объекта. В правой части экрана должны располагаться кнопки

с номерами прилагаемых к курсу пояснительных

рисунков.

Перемещение текста должно осуществляется путем

выбора

соответствующей пиктограммы в зависимости от требуемого

направления и скорости перемещения по тексту. Пользователь должен

иметь возможность в любой момент времени выйти из данного режима

и перейти в следующий или выйти из системы полностью путем

выбора на экране соответствующих пиктограмм.

4. 1. 16 В обучающем режиме на экран должна выводится

визуализация

модели объекта, выбранное пользователем задание, координаты

опорного графического примитива и всех вершин

объекта.

Пользователю должен иметь возможность

просмотреть

последовательность действий произвольное количество раз.

4. 1. 17 В контролирующем режиме пользователю должна предоставляться

возможность выбора уровня сложности и модели трехмерного объекта.

Выбор уровня сложности и модели объекта должен осуществляется в

соответствующем диалоговом окне путем подведения указателя мыши

с последующим нажатием левой кнопки. В этом режиме пользователю

должны выводятся табличные представления исходных координат

объекта и опорного графического элемента, последовательность

действий, формируемая по шагам самим пользователем путем выбора

необходимого элементарного преобразования из списка

всех

возможных. После нажатия кнопки «Готово» система должна решить

задачу сама и сравнить полученные координаты с координатами,

полученными пользователем. По результатам сравнения должна

выставляться оценка, заносимая в модель обучаемого.

4. 1. 18 Задания должны дифференцироваться по уровням сложности:

4. 1. 18. 1. Низший уровень:

1. Выполнить преобразование центральной симметрии относительно

начала координат.

2. Выполнить преобразование осевой симметрии относительно

координатной оси X.

3. Выполнить преобразование осевой симметрии относительно

координатной оси V.

- Выполнить преобразование осевой симметрии относительно

координатной оси 2.

- Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно

координатной плоскости ХОУ.

КФБН. 00147-01 9001-1

1. Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно

координатной плоскости ХО2.

2. Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно

координатной плоскости ZОУ.

3. Выполнить преобразование симметрии относительно

произвольной точки А(ах, ау, аz).

Выполнить преобразование переноса на вектор Т(tх, tу, tz).

5. Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси X

на угол а.

6. Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси V

на угол b.

7. Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси 2

на угол с.

8. Выполнить преобразование масштабирования на вектор Е(ех, еу,

еz).

1. 18. 2. Средний уровень:

9. Выполнить преобразование переноса вдоль произвольной прямой,

заданной двумя точками, на X единиц.

10. Выполнить преобразование поворота вокруг произвольной

прямой, заданной двумя точками, на а градусов.

11. Выполнить преобразование симметрии относительно

произвольной прямой, заданной двумя точками.

1. 18. 3. Высший уровень:

12. Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к

произвольной плоскости, заданной тремя точками, на X единиц.

13. Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к

произвольной плоскости, заданной точкой и прямой, на X единиц.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7