Д.т.н. Карпинский Д.Н., Садовая И.В.

Донской государственный технический университет, Россия

Исследования возможности применения виртуальных лабораторных практикумов для расчетов режимов резания на основе облачных вычислений

Одной из важнейших составляющих инженерного образования является экспериментальная работа студентов, позволяющая закрепить теоретические положения лекционного материала путем наглядной демонстрации изучаемых процессов. В связи с этим многие ВУЗы и инициативные разработчики приступили к разработке и внедрению в учебный процесс так называемых «виртуальных лабораторных практикумов» (ВЛП).

Расчет технологических режимов с применением лабораторных практикумов на основе облачных вычислений при обучении инженеров является актуальной задачей для современного машиностроительного производства. При определении технологических режимов для различных методов обработки с применением современного машиностроительного оборудования и металлорежущих инструментов, от студента, осуществляющего инженерную подготовку, требуется анализ и компиляция большого объема информации. Отечественные и зарубежные производители металлорежущего оборудования и инструмента предлагают использование своей продукции в соответствии с имеющимися у них каталогами, которые позволяют обоснованно выбирать технологические режимы обработки материалов. Проводимые исследования позволят дать возможность будущему инженеру выбирать оборудование и металлорежущий инструмент из всего множества вариантов, имеющихся на рынке предлагаемых услуг.

При разработке лабораторного практикума, аппаратно-программного комплекса с дистанционным (удаленным) доступом, предназначенного для имитации технологических процессов, протекающих в изучаемых реальных объектах для расчетов режимов резания на основе облачных сервисов, возможно применение современных технологий «электронного обучения» (eLearning), которые предъявляют новые требования к формам и способам организации электронных образовательных ресурсов (ЭОР).

Одной из перспективных концепций для построения инфраструктуры ЭОР являются облачные вычисления, отражающие модель предоставления доступа по требованию к массиву настраиваемых компьютерных ресурсов. Однако прямой перенос принципов облачных вычислений, характерных для бизнес-приложений, для поддержки ВЛП не всегда продуктивен, поскольку не позволяет в полной мере отразить их методическую составляющую и доступность для восприятия обучающимися. Как следствие, это ставит проблему адаптации специфических моделей и разработки предметно-ориентированных облачных технологий, ориентированных на особенности обучения с использованием ВЛП. Модель AaaS (Application as a Service), которая позволяет описывать процессы, изучаемые посредством ВЛП, в форме композитных приложений (КП). Каждый из таких сервисов решает задачи численного моделирования, доступа к данным или обработки результатов, а связи между ними отражают структуру рассматриваемого объекта с заданной степенью детализации. Однако практическая технология разработки и настройки ВЛП с использованием модели AaaS, в том числе для расчета технологических режимов, в настоящее время неразвита, что и определяет актуальность исследования.

ЭОР в соответствии с [1], позиционируется в качестве основополагающего компонента информационно-образовательной среды (ИОС), который в сочетании с системами обучения и управления образовательным контентом позволяет эффективно реализовать организацию: самостоятельной учебно-познавательной деятельности обучающегося; индивидуальной образовательной поддержки учебной деятельности каждого студента преподавателем; организацию групповой учебной деятельности с применением средств информационно-коммуникационных технологий и справочных данных [2].

ВЛП на основе модели AaaS представляет собой инструментарий распределенных вычислений для выполнения научных исследований и образовательной деятельности, позволяющий консолидировать вычислительные и программные ресурсы, что позволяет решать задачи не только в конкретной предметной области, но и междисциплинарные задачи, которые играют важную роль в современном образовании.

Разрабатываемый ВЛП включает в себя следующие составные части: прикладной пакет, композитное приложение, данные для решения поставленных задач и методические указания, описывающие порядок выполнения лабораторных практикумов для достижения поставленной задачи.

При проведении исследований разработана методическая составляющая организации учебного процесса с использованием композитных приложений на основе облачных вычислений. Предложено семейство информационных моделей обучения в рамках логики AaaS, обеспечивающие высокий уровень результатов освоения дисциплин совокупно уровню знаний, функциональному и личностно-мотивационному дескрипторам. Проведены экспериментальные исследования функциональных характеристик разработанного web-ресурса в группе обучающихся инженеров-технологов. Предложенная облачная структура может быть использована при обучении студентов-бакалавров технических направлений ДГТУ и других вузов.

Литература:

1. ГОСТ P 53620-2009. Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Электронные образовательные ресурсы. Общие положения - Введ. 01.01.2011. - М. :Стандартинформ, 2011. - 12 с.

2. Босова Л. Л. Типология электронных образовательных ресурсов как основополагающего компонента информационно-образовательной среды // II Всероссийская конференция "Применение ЭОР в образовательном процессе" (ИТО-ЭОР-2012). Труды конференции, г. Москва, 2012 г