Иерархия информационных математических моделей развития системы образования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Орловский государственный технический университет

Иерархия информационных математических моделей развития системы образования

Канд. техн. наук, доцент Коськин А.В.,

д-р техн. наук, проф. Константинов И.С.

г. Орел

Annotation

The article gives a classification of mathematical models for alternative educational strategies and suggested reforms analysis. The definition of macromodels, micromodels, models of average level are given, the basic characteristics of these models are studied.

Основная часть

Для решения ряда задач, связанных с прогнозированием общественного развития, необходимо построение системы математических моделей, позволяющих анализировать альтернативные стратегии развития образования и его предлагаемые реформы.

Макромодель развития, описывающая воздействие системы высшего образования, проводимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на экономический потенциал страны. В рамках макромодели интеллектуальный и психологический потенциалы общества рассматриваются как важнейшая часть ресурсов, в которые входят также природные ресурсы, созданные или освоенные технологии, значительная часть экономического потенциала.

Модель дает качественные представления о направлении развития экономики, использовании ресурсов обществом во взаимосвязи с развитием системы высшего образования и научных исследований на временных интервалах 3 20 лет.

В рамках микромодели образования анализируется процесс становления специалиста. В ней на предельно упрощенном уровне делается попытка оценить как, на какое время и в результате каких усилий студент-первокурсник в ходе обучения и практической работы превращается в специалиста.

Существует несколько альтернативных подходов к вопросу, чему и как учить студентов. Различные подходы к построению системы высшего образования реализованы в разных странах. Одни и те же новшества в одних случаях дают эффект, в других нет. Модель дает методическую основу для анализа этих вопросов.

Модели среднего уровня имеют значение для понимания внутреннего развития высшей школы, как сложной иерархической организационной системы. Можно выделить следующие модели этого уровня:

А) Модель возникновения неформальных коллективов в высшей школе. В истории российских университетов и институтов известен феномен формирования кружков, научных школ, с которыми связано распространение передовых общественных или научных идей. Известно и явление возникновения мертвых зон сообществ, отторгающих незаурядных людей, прогрессивные нововведения.

Модели позволяет анализировать такие процессы на уровне кафедры, факультета или целого ВУЗа, а также сравнивать альтернативные стратегии воздействия на эти коллективы. Анализ таких моделей показывает, что в принципе существует эффективная технология формирования точек роста в высшей школе. Однако это требует значительных интеллектуальных затрат, а также создания возможностей жесткого и точного управления в системе следующего уровня.

Б) Модель развития иерархической организации и зависимость ее динамики от уровня молодых специалистов. Инфляция ВУЗовских и университетских степеней и званий имеет очевидные негативные последствия в кратковременной перспективе. Гораздо менее очевидными являются среднесрочные и долгосрочные перспективы. Модель позволяет их учесть в случае иерархических организационных структур. Оказывается, здесь существует своеобразный фазовый переход. Начиная с определенного уровня образования, длительная успешная работа иерархических структур, жизненно необходимых для любого сообщества, становится попросту невозможной. математический модель образование автоматизированный

В) Модели, позволяющие оценить влияние структурных диспропорций, содержания образования, уровня управления системой на эффективность реформ высшего образования. В предыдущих моделях либо рассматриваются отдельные элементы или подсистемы высшей школы, либо предполагается, что эта система на макроуровне реагирует на изменение ситуации как единое целое. Вместе с тем исключительно важными представляются системные характеристики высшей школы.

Модели, связанные с анализом таких характеристик, позволяют в простейшем случае отвечать, что будет, если в большом количестве готовить специалистов, которые не очень нужны, и не готовить тех, которые необходимы. В некоторых ситуациях удается понять, почему это происходит.

Во многих случаях объединение элементов в систему дает ряд важных преимуществ. У целого появляются свойства, которыми не обладает ни одна из его частей. В теории конечных автоматов и теории самоорганизации существуют средства, чтобы описывать такое появление новых качеств и повышение эффективности функционирования системы.

Эти модели разрушают распространенную иллюзию о том, что из элементов, удачно работавших в одной системе, с легкостью может быть построена другая система, а также то, что повышение статуса элемента в системе может существенно улучшить его работу.

В реформирование таких структур должны быть вложены значительные силы и средства, направленные на сохранение уже существующей и работающей системы. Любые крупные реформы нуждаются в обкатке на опытных полигонах, в привлечении огромного интеллектуального потенциала и на порядок больших вложениях, чем предусматривалось в бюджете России в последние годы. В жизнеспособной системе крупные новшества нельзя ввести декретом. Другие пути развития должны доказывать свою разумность и эффективность.

Основным результатом проведенного анализа является система математических моделей, позволяющая учесть наиболее важные причинно-следственные связи в системе образования. Она показывает, какие вопросы следует задавать, на основе каких экономических, социологических, демографических данных могут быть получены количественные оценки.

Рассматриваемые модели могут стать каркасом для более глубокого описания динамики системы образования и анализа конкретных проектов.

Использование системы автоматизированного проектирования узлов и деталей машин apm winmachine в инженерном образовании

The system of a computer-assisted design of machine components Apm Winmachine is considered. Importance of usage of modern information technologies in the educational process is underscored. The structure of the system is shown and is circumscribed by a fundamental of operation with her in the engineering design. Experience of use of this system in the Technological Institute of the Tambov State Technical University is given by training of engineers.

Современные экономические условиями, в которых промышленные предприятия вынуждены вести жесточайшую борьбу с конкурентами за сбыт и качество своей продукции, предъявляет новые требования к состоянию рынка труда, а, следовательно, и к уровню и качеству подготовки специалистов. Инженер сегодняшнего дня должен умело применять на практике общеинженерные и специальные знания, в совершенстве владеть не только основами компьютерной грамотности, но и умело пользоваться различными специализированными программными продуктами, которые позволяют решать типично инженерные задачи в кратчайшие сроки и на высоком техническом уровне.

К числу таких программных продуктов следует отнести и систему автоматизированного расчета и проектирования узлов и деталей машин APM WinMachine, разработанную фирмой APM Research and Development Center (МВТУ им. Баумана, г. Москва). Кратко рассмотрим, что представляет собой эта система.

Это набор программных модулей, каждый из которых позволяет выполнить инженерный (проектировочный или поверочный) расчет узла или детали машины: валов, зубчатых зацеплений, сварных соединений, кривошипно - шатунных механизмов, ферменных конструкций и др. Кроме этого, в систему APM WinMachine входят электронный справочник, объединяющий в себе все необходимые теоретические сведения и расчетные формулы, могущие понадобится специалисту, а также оснащена обширной базой данных, которая содержит большое число видов конструкционных материалов (сталей, бронз и т.д.), смазочных материалов, подшипников, пружин и других стандартизированных элементов.

Все программные модули разработаны для использования в операционной системе Windows 98/NT/ME/XP, что позволяет легко и эффективно освоить и использовать систему APMWinMachine (рис. 1).

Каждая из программ, входящих в систему, обладает стандартным WIMP - интерфейсом (рис. 2), что позволяет пользователю сравнительно быстро освоить работу с системой, а встроенный графический редактор позволяет легко вычертить расчетную схему узла (например, вала), выбрать тип опорных устройств и приложить требуемые внешние нагрузки.

Общую схему работы с программой системы APM WinMachine можно представить следующим образом:

1. выбор расчетной схемы или изображение её;

2. выбор параметров материалов (из встроенной базы данных) или самостоятельное задание их;

3. задание условий работы детали (узла) и действующих сил;

4. расчет узла;

5. просмотр и распечатка результатов в виде эпюр, таблиц, графиков и т.п.;

6. генерирование детали или узла (при необходимости);

7. получение чертежа детали (с использованием системы AutoCad или Компас-3D V6).

Рисунок 1 Система APM WinMachine в группе «Программы» ОС Windows

Рисунок 2 Общий вид программного продукта для расчета валов APMWiShaft

Результаты расчетов система APM WinMachine предлагает в виде различных эпюр, диаграмм напряжений, таблиц, а также численных значений или в виде конечно - деформированного состояния узла (детали), а некоторые программы этой системы предлагает получить рабочий чертеж рассчитанной детали (например, зубчатого колеса), выполненный в формате AutoCad. Таким образом, реализован CAD/CAM/CAE принцип разработки узлов и деталей машин, согласно которому можно выполнить все стадии проектирования и получить чертежи готовой детали, не отходя от компьютера и используя только один программный продукт.

Отдельно хотелось бы отметить отлично организованное взаимодействие системы APM WinMachine с популярными графическими редакторами, такими как AutoCad (AutoDesk Corp.) или Компас-3D V6 (ЗАО "Аскон"). Причем имеется возможность не только сохранения графических файлов, выполненных в системе APM WinMachine (например, схема нагружения вала на рис. 2) в формате *.dxf, но и импортирование файлов указанного формата, выполненных в различных графических редакторах. Поскольку формат *.dxf (специальный символьный формат обмена информацией) стал практический стандартом де-факто для чертежно-графических систем и поддерживается практически всеми разработчиками продуктов САПР. В качестве примера на рис. 3 показано окно "Открытие файла" графического редактора Компас-3D V6 с перечнем доступных для открытия типов файлов.

Поддержка технологии OLE (Object Linking and Embedding, связывание и встраивание объектов), являющейся одним из наиболее мощных средств ОС Windows, обеспечивающих совместную работу различных приложений и обмен информацией между ними, позволяет пользователю вставлять чертеж или схему, выполненную в системе APM WinMachine, в, например, текстовый документ Microsoft Word. В дальнейшем вставленный объект (документ) можно отредактировать с использованием "родных" команд приложения для данного объекта.

В Технологическом институте Тамбовского государственного технического университета система APM WinMachine используется в течение пяти лет как на младших, так и на старших курсах при подготовке инженеров по специальностям 170500 "Машины и аппараты химических производств", 170600 "Машины и аппараты пищевых производств" и 271500 "Пищевая биотехнология".

На младших курсах система изучается в рамках курса «Программные и аппаратные средства автоматизированного рабочего места инженера». Использование системы APM WinMachine позволяет проверить результаты выполнения расчетов при изучении таких предметов, как "Детали машин и основы конструирования", "Расчет и конструирование технологического оборудования", "Теория машин и механизмов", "Технологическое оборудование". На старших курсах система APM WinMachine используется в курсовом и дипломном проектировании.

Рисунок 3 Импорт файлов APM WinMachine в графический редактор Компас-3D V6

Как показывает практика, использование системы значительно упрощает выполнение механических расчетов, а также позволяет выбрать наиболее оптимальную, с инженерной точки зрения, конструкцию оборудования в целом при минимальных затратах времени.

Размещено на Allbest.ru