Виртуальные лаборатории по кинематике
Описания обучающих систем для моделирования поведения объектов реального мира в компьютерной образовательной среде. Проведение виртуальных лабораторий как эффективный метод обеспечения актуального содержания соответствующего раздела учебного модуля.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.07.2018 |
| Размер файла | 594,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Виртуальные лаборатории по кинематике
Технические науки
Гермидер Оксана Владимировна, старший преподаватель Смоленская Елена Александровна, ассистент Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
Осуществлению образовательной деятельности в соответствии с мировыми тенденциями развития образования, обеспечению эффективности образовательного процесса способствует реализация современных интерактивных образовательных технологий, ориентированные на формирование, совершенствование и развитие актуальных профессиональных компетенций студентов. Виртуальные лаборатории, представляющие собой обучающие системы для моделирования поведения объектов реального мира в компьютерной образовательной среде, качественно оптимизируют образовательный процесс [1]. Проведение виртуальных лабораторий является эффективным методом обеспечения актуального содержания соответствующего раздела учебного модуля.
В работе формулируется понятие виртуальной лаборатории, приведено описание виртуальных лабораторий по кинематике. Рассматривается объектно-ориентированное программирование для создания виртуальных лабораторий, которые повышают эффективность обучения в целом.
На платформе Wolfram Demonstrations Project содержится объединенный каталог виртуальных лабораторий, в частотности, и по основным разделам математики (рисунок 1) [2]. Для просмотра демонстраций необходимо установить приложение Wolfram CDF Player. В виртуальной лаборатории «A Two-Link Inverse-Kinematic Mechanism» смоделированы углы поворота стержней инверсного кинематического механизма от координат точки на тороидальной поверхности, если траектория движения точки является эллипсом, треугольником или синусоидой (рисунок 1).
Рисунок 1 - Демонстрация виртуальной лаборатории «A Two-Link Inverse-Kinematic Mechanism»
В виртуальной лаборатории «Coriolis Acceleration» [3] осуществляется анимация сложного движения точки. В каждый момент времени движения точки строится вектор ускорения Кориолиса.
В качестве инструментальной системы проектирования виртуальных лабораторий по кинематике рассмотрим систему Maple [4]. С помощью этой системы создадим виртуальную лабораторию «Model Motion Point» для моделирования движения точки (рисунок 2), которая в сравнении со статическими системами проектирования математических лабораторий обладает интерактивным способом представления информации о кинематике этого движения и может быть использована в дистанционном обучении. Листинг программы приведен на рисунках 3-6. Метод отображения элементов маплета совпадает с заданием матрицы в системе Maple. Панель инструментов ToolBar представляет собой организованный набор кнопок ToolBarButton с идентификаторами (ссылками), заключенными в квадратные скобки. В параметре caption кнопки ToolBarButton (рисунок 6) необходимо указать текстовую строку Str1[i], которая появится на кнопке ToolBarButton (i=1,2,3). В текстовых строках Str1[i] (i=1,2,3) указываются кинематические характеристики движения точки. Обучающийся, запустив виртуальную лабораторию «Model Motion Point», в текстовые поля координат точки, вводит с клавиатуры соответствующие функции координат точки от аргумента t и параметра k1 (рисунок 2).
Рисунок 2 - Виртуальная лаборатория «Model Motion Point»
При нажатии на кнопку ToolBarButton происходит вызов процедуры FunBt1 для радиус-вектора точки или FunBt2 скорости, ускорения точки и в области MathMLViewer координаты радиус-вектора, скорости или ускорения точки представляются в формате MathML посредством действия оператора Export пакета MathML (рисунок 3, 4). Входным параметром в функции FunBt2 является порядок производной радиус-вектора точки по времени (рисунок 4).
В зависимости от выставленного значения параметра k1 и времени движения точки t элемента формы Slider при нажатии на кнопку «Анимация», в графической области осуществляется анимация движения точки (рисунок 2), заключающаяся в генерации 50 кадров, равномерно распределенных на интервале параметров анимации [0, t]. Параметры анимации k1, t по определению не статичны: созданы, чтобы менять их значения в процессе выполнения приложения. Для просмотра и управления структурой данных Plot3D во время движения используем команду animate (рисунок 5).
Траекторию движения точки строим с помощью команды spacecurve (рисунок 5). Визуализация результатов моделирования движения точки существенно повышается при использовании средств анимации изображений.
Рисунок 3 - Листинг программы Maplet «Model Motion Point»
Рисунок 4 - Продолжение листинга программы Maplet «Model Motion Point». Функции, реализующие действия при нажатии на управляющие кнопки
виртуальный лаборатория компьютерный учебный
Рисунок 5 - Продолжение листинга программы Maplet «Model Motion Point». Функция, осуществляющая анимацию движения точки
Рисунок 6 - Продолжение листинга программы Maplet «Model Motion Point». Определение Maplet заданием элементов формы
Таким образом, применение объектно-ориентированного программирования для создания виртуальных лабораторий раскрывает потенциал функциональности систем компьютерной алгебры для моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях.
Список литературы
1. Lawrence O. Flowers. Investigating the Effectiveness of Virtual Laboratories in an Undergraduate Biology Course// The Journal of Human Resource and Adult Learning Vol. 7, Num. 2, December 2011. - P. 110-116
2. Wolfram Demonstrations Project. A Two-Link Inverse-Kinematic Mechanism. URL: http://demonstrations.wolfram.com/ATwoLinkInverseKinematicMechanism (дата обращения 15.12.2014)
3. Wolfram Demonstrations Project. Coriolis Acceleration. URL: http://demonstrations.wolfram.com/CoriolisAcceleration (дата обращения 15.12.2014)
4. Maple Application Center. URL: http://www.maplesoft.com/applications (дата обращения 15.12.2014)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теоретические основы моделирования систем в среде имитационного моделирования AnyLogic. Средства описания поведения объектов. Анимация поведения модели, пользовательский интерфейс. Модель системы обработки информации в среде компьютерного моделирования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.05.2014Особенности создания виртуальных лабораторий с точки зрения дискретной математики. Специфика разработки виртуальной лаборатории, реализующей волновой алгоритм для поиска минимального маршрута и определения метрических характеристик заданного графа.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 15.08.2012Понятие виртуального магазина. Преимущества и недостатки виртуальных магазинов. Классификация виртуальных магазинов. Организация деятельности виртуальных магазинов. Создание виртуальных магазинов. Способы оплаты в Интернет. Процессинговая система.
курсовая работа [72,0 K], добавлен 30.09.2007Ведение личных финансов, покупки и управление банковским счетом через интернет. Понятие и сущность виртуальных денег, их назначение. Принципы работы виртуальных денег. Электронная коммерция через интернет. Виды российской системы электронной коммерции.
реферат [26,9 K], добавлен 27.02.2009Понятия выставки, экспозиции и виртуальности. Их представительства в сети. Виртуальные выставки на службе экспобизнеса. Особенности их организаций. Техническая реализация виртуальных экспозиций. Примеры существующих виртуальных музеев в Интернет.
реферат [60,1 K], добавлен 25.11.2009Понятие о кинематике. Относительность, траектория и виды движений. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Разработка компьютерной программы для моделирования. Описание интерфейса программы и программного кода. Инструкция пользования интерфейсом.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.11.2013Анализ систем распознавания поведения лабораторных мышей. Классификация движений на основе построенных дескрипторов. Существующие методы обнаружения движения, разработка соответствующего программного обеспечения и оценка его эффективности, функции.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 16.09.2017Использование информационных технологий в образовании. Системы дистанционного обучения и виртуальные лаборатории. Мультимедийная платформа Adobe Flash. Этапы разработки виртуального лабораторного практикума: оптимизация кода и разработка компонентов.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 15.06.2017Технология разработки и тестирования программного обеспечения в среде Visual Studio на примере создания программы моделирования систем массового обслуживания. Аналитические и имитационные методы моделирования с разными дисциплинами обслуживания заявок.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.09.2012Визуальная среда моделирования в масштабе реального времени, типичные проблемы разработки робототехнических систем. Описание среды Apartment Environment, перемещение камеры по осям координат. Описание системы координат и алгоритма перемещения объектов.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 20.09.2010Описание основных математических методов обработки эмпирических данных. Регрессионный метод и анализ ковариаций Ancova. Организация операционной системы, среды программирования на Android. Программная реализация метода 1МНК в среде С++ под Android.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 23.03.2017Концепция построения виртуальной лаборатории (ВЛ) "Программирование микроконтроллерных систем". Принцип построения лабораторного практикума. Архитектура аппаратного обеспечения ВЛ. Аппаратные способы реализации генератора сигналов произвольной формы.
магистерская работа [669,4 K], добавлен 29.06.2009Анализ обучающих программ, систем для создания обучающих дисков, оценки качества обучающих систем, информационных технологий, состояния в области проектирования программных продуктов. Описание диаграммных методик. Разработка математической модели.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 17.07.2009Характеристика UML как унифицированного графического языка моделирования для описания, визуализации, проектирования и документирования объектно-ориентированных систем. Диаграмма программного обеспечения, деятельности, последовательности и реализации UML.
курсовая работа [439,9 K], добавлен 05.06.2014Методология процесса моделирования IDEF, которая входит в семейство стандартов США по комплексной компьютерной поддержке производства ICAM. Распространенные методологии структурного подхода. Метод функционального моделирования SADT, иерархия диаграмм.
лекция [188,5 K], добавлен 27.12.2013Общие положения теории эмуляторов, технические характеристики наиболее популярных продуктов. Организация учебного класса на основе выбранной версии продукта. Характеристики платформ для реализации задачи и нормального функционирования виртуальных машин.
дипломная работа [888,9 K], добавлен 29.03.2015Ознакомление с понятием компьютерных игр и их основными жанрами. Выбор сюжета игры и среды программирования. Отрисовка графики; проведение функционального и интерфейсного тестирования программы. Анализ условий труда в данной компьютерной лаборатории.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 13.07.2014Основные понятия теории моделирования. Виды и принципы моделирования. Создание и проведение исследований одной из моделей систем массового обслуживания (СМО) – модели D/D/2 в среде SimEvents, являющейся одним из компонентов системы MATLab+SimuLink.
реферат [1,2 M], добавлен 02.05.2012Основные положения и классификация электронных учебных материалов. Использование информационных технологий в создании и применении обучающих систем. Разработка компьютерного учебного пособия, его интерфейса. Обоснование выбора языка программирования.
курсовая работа [63,9 K], добавлен 13.02.2009Разработка программного инструментария для разработки мультимедийных интерактивных обучающих систем, предназначенных для обучения правилам поведения в чрезвычайных ситуациях; интерактивной мультимедийной обучающей системы и редактора обучающих сценариев.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 06.07.2012
