Разработка и исследование технических средств автоматизированных обучающих систем

Общественный прогресс, особенно в условиях современной научно-технической революции, при высоких темпах развития науки и техники, предъявляет новые требования к системе образования, подготовке и воспитанию специалистов широкого профиля с углубленными знаниями. Возросли и современные требования к знаниям специалистов. Удовлетворять эти объективные требования жизни можно разными путями, например можно продлить сроки обучения. Но это не рациональный подход, а в некоторых случаях, даже с помощью продления сроков обучения, достигнуть существенных результатов вообще невозможно (сроки обучения и без того велики и строго ограничены). Можно увеличить численность преподавателей. Но это тоже не рациональный метод. В связи с большим спросом на педагогические кадры создалось положение, когда количественный рост преподавателей привел к снижению качества преподавания [1]. В предельном случае, если одному учащемуся выделить одного преподавателя, еще нельзя гарантировать получение нужного эффекта. Приходится интенсифицировать процесс обучения с помощью совершенствования методов обучения. Однако совершенствовать методы обучения бесконечно без использования достижений современной науки и техники практически невозможно.

По-видимому, существует тесная взаимосвязь между методами и средствами обучения: средства обучения обусловливают (определяют) методы обучения и наоборот. Поэтому развитие методов и средств обучения должно происходить гармонично.

В последнее время наши партия и правительство уделяют большое внимание техническому оснащению в системе образования. Имеется постановление Совета Министров СССР № 725 от 26 июля 1979 года «О мерах по дальнейшему улучшению технической оснащенности вузов». В постановлении Государственного комитета СССР по науке и технике и Госплана СССР J6 526/260 от 22 декабря 1980 года говорится: создать и ввести в эксплуатацию диалоговые автоматизированные обучающие системы (АОС) в вузах и в институтах повышения квалификации.

Интенсивные работы по созданию технических средств обучения (ТСО) ведутся как у нас в стране, так и за рубежом. Работы по созданию и использованию ЭВМ в учебном процессе активно ведутся в НИИ проблем высшей школы, Вычислительном центре Минвуза РСФСР, Институте кибернетики АН УССР, Белорусском государственном университете, Ленинградском электротехническом институте и во многих других вузах страны.

ТСО широко применяются в системе просвещения социалистических стран [2, з]. Например, в ЧССР в НИИ инженеров образования существует отдел ТСО, где успешно разрабатывают и внедряют в учебную практику оборудование для индивидуализации обучения.

В настоящее время большое место отводится программированному обучению. Развитие программированного обучения предполагает широкое использование ЭВМ, которые являются мощными техническими средствами повышения производительности преподавательского труда.

Особое место в составе ТСО имеют малые ЭВМ, так как они доступны непрофессиональному пользователю, более эффективны по сравнению с большими ЭВМ, по стоимости доступны для небольших организаций (техникумам, профессионально-техническим училищам, школам и т. д.). По мнению французского ученого Бернара Дюбрай-ля (лицей Иври) — использование больших ЭВМ в учебных целях нецелесообразно.

В основных направлениях реформы общеобразовательной и профессиональной школы отмечается: вооружить учащихся знаниями и навыками использования современной вычислительной техники, обеспечить широкое применение компьютеров в учебном процессе, расширить производство учебного оборудования, электронно-вычислительной техники.

Однако, несмотря на такое актуальное значение, процесс создания и внедрения АОС на малых ЭВМ в стране идет медленно, хотя значительная часть выпущенных малых ЭВМ («Наири-4», «Наири-41», СМ-3, СМ-4 и т. д.) имеется в разных вузах страны. Это объясняется, в частности, тем, что не организован серийный выпуск средств, обеспечивающих создание АОС на малых ЭВМ.

Целью настоящей работы является разработка и внедрение в серийное производство технических средств для создания АОС на малых ЭВМ.

Для решения поставленной задачи в Армянском ПО «Электрон» под руководством и при непосредственном участии автора разработана и внедрена в серийное производство автоматизированная обучающая система на малой ЭВМ «АОС-АРМ/Наири-4», в состав технических средств которой входят:

— ЭВМ «АРМ/Наири-4» ;

— программируемый мультиплексор СО, обслуживающий 32 шт. видеотерминалов типа РИН-609, с параллельным интерфейсом передачи данных (аналог дисплея ВИДЕ0Т0Н-340).

Разработано базовое программное обеспечение с разделением времени (БПОРВ), которое обеспечивает возможность составления обучающих программ на машинном языке РБР-11 и на проблемно ориентированных языках программирования при наличии соответствующих интерпретаторов.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

— обоснованы эффективность и перспективность малых ЭВМ для создания современных АОС;

— предложена оригинальная структурная схема и алгоритм функционирования программируемого мультиплексора, которые обеспечивают одновременную работу 32-х видеотерминалов в режиме разделения времени, с возможностью одновременной работы 31-й обучающей программы с минимальными аппаратными затратами;

— разработана оригинальная бесприоритетная схема обслуживания запросов видеотерминалов;

— исследована зависимость оптимальной длительности параметра «время опроса — ton» от расстояния между видеотерминалами и ЭВМ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 76 названий. Диссертация содержит 128 страниц машинописного текста (28 рисунков и 5 таблиц). Объем приложений 16 страниц.

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом.

1. Выполненный в диссертации обзор литературы показал, что в настоящее время ТСО можно разбить на следующие крупные классы: ТСО с применением ЭВМ и ТСО без применения ЭВМ. ТСО без применения ЭВМ появились раньше, но в настоящее время развивается неуклонно, будет развиваться и в дальнейшем оснащать парк ТСО. Наиболее перспективным и эффективным направлением разработки АОС являются системы, созданные на базе малой и микро-ЭВМ. Создание и организация серийного выпуска АОС, реализованной на малой ЭВМ и технических средств, с помощью которых можно было создание АОС на малых и микро-ЭВМ, является весьма актуальной задачей.

2. В целях функционирования 32-х видеотерминалов с параллельным интерфейсом передачи данных, с удаленной малой ЭВМ, предложен и разработан программируемый мультиплексор СО с оргинальной структурой, который позволяет решать поставленную задачу с минимальными аппаратными затратами.

3. Разработана оригинальная, бесприоритетная схема обслуживания запроса видеотерминалов, основным узлом которой является счетчик такта, с помощью которого поочередно опрашиваются (логически подключаются к ЭВМ) все видеотерминалы.

4. С помощью экспериментальных исследований получены оптимальные значения периода счетчика такта и время опроса в зависимости от расстояния удаленности видеотерминалов.

5. Предусмотрена отдельная поставка программируемого мультиплексора СО, что дает возможность обеспечить режим АОС на ранее реализованных ЭВМ «АРМ/Наири-4» .

6. Разработаны специальные ТЭЗы (два типа), с помощью которых программируемый мультиплексор СО можно подключить к малой ЭВМ с ОБЩЕЙ ШИНОЙ интерфейса («Наири-41», СМ-4 и т. д.).

7. Предложенный алгоритм функционирования программируемого мультиплексора СО и базовое программное обеспечение позволяют одновременную работу 32-х видеотерминалов в режиме разделения времени, с возможностью одновременной работы 31-й обучающей программы.

8. В режиме обучения выход из строя некоторых активных видеотерминалов, в том числе и преподавательского, не влияет на работу всей системы. Испорченные видеотерминалы могут быть программно заменены другими работоспособными видеотерминалами без задержки процесса обучения.

9. Кроме перфоленточного варианта БПО, который позволяет функционирование системы в минимальном комплекте технических средств, разработан и дисковый вариант, позволяющий создать библиотеку обучающих программ на накопителях на магнитных дисках (НМД).

10. Разработанное базовое программное обеспечение с разделением времени (БПОРВ) обеспечивает возможность составления обучающих программ на машинном языке PDP-11 и на проблемно ориентированных языках программирования при наличии соответствующих интерпретаторов. Разработанные программные средства позволяют составление обучающих программ на языке П0ЛИН0М-80, разработанном в НИИЖТе, который ориентирован на малую ЭВМ.

11. В Армянском ПО «Электрон» под руководством и при непосредственном участии автора внедрена в серийное производство авто матизированная обучающая система на малой ЭВМ «АОС-АРМ/Наири-4», которая является первой серийно выпускаемой отечественной АОС, реализованной на малой ЭВМ, в которой комплексно решены вопросы технического и программного обеспечения.

12. Принятые конструкторско-технологические решения обеспечивают высокую серийноспособность и эксплуатационную надежность системы.

13. С помощью «А0С-АРМ/Наири-4» можно вести программированное обучение как по гуманитарным, так и по техническим дисциплинам.

14. Широкие возможности диагнозирования открываются с применением в медицинской практике «А0С-АРМ/Наири-4» .

15. Результаты диссертационной работы можно использовать при создании многотерминальных систем на базе малой ЭВМ.

— 118 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ.