Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время проектирование любого Електронного устройства проводится с использованием средств САПР.
Б современных САП? используется большое количество достаточно сложных алгоритмов.-САПР-все чаще реализуют в виде открытое интегрированной систекш, избегая так называемого "черного ндкка **- когда процесс проектирования скрыт от пользователя, а контролируются только выходные данные. Открытая система дает воз-г-гакность гибко проводить процесс проектирования, выбирая альтернативное математическое обеспечение и тип" моделі* представления, информации.
Широкий спектр математических моделей и алгоритмов автомати-.
знровачнох1о проэктированиа шлд-пга'ет повышенные требования к под
готовке специалистов по САПР. s -
Значительно повысить качество подготовки специалистов можно, используя автоматизированные обучающие системы (AGC).. Основные требования к АОС как к системе предназначенной для изучения математического обеспечения САПР следующие:
-
Максимальная эффективность при взаимодействии-с пользователем, включая адаптации системы.
-
Многофункциональность АОС. Интеграция с , существующими осучающими системами и прикладкьіхін програмами. \
о. Мобильность. Совместимый перекос программного обеспечения.
-
Максимальная ориентация на современные вычислительные средства. Необходимо использовать современные программные средства, реализующие компьютерную графику, анимацию, звуковое сопровождение.
-
Расширяемость - возможность интегрирования в систему новых функциональных возможностей.
Использование мультимедиа технологий открывает новые возмож
ности в разработке АОС. Одним.из важнейших направлений развития
АОС является разработка мультимедиа адаптивных учебно-исследова
тельских САПР (УИСАПР). .---...
УИСАПР, разрабатываемые на базе'новых информационных технологий, характеризуются рядом особенностей:
-
Необходимость использования процедуры ввода исходных данных в задачах,'связанных с исследованием работы алгоритмов.
-
Сложность реализации процедуры адекватной оценки выходных
данных. . ' _ .
3: многбкритериальность. '. 4. Алгоритмичность.
Решение перечисленных проблем позволяет создать высокоэффективную мультимедиа УИСАПР.
Внедрению мультимедиа технологий в образование уделяет особое внгаакне Государственны^ комитет по Еысшему образований. Ре--Ес-кпем коллегии Госкомвуза gt 21.07.93 "О концепциях и основных направлениях информатизации высией школы" разработка средств мультимедиа отнесена к приоритетным направлениям развития новых информационных тех нологий.
Таким образом, актуальность теш диссертации определяется необходимостью создания высокоэффективных учебно-исследовательских САПР на базе новых информационных технологий (гипертекста, гипермедиа, мультимедиа), обладающих возможностью адаптивной настройки к индивидуальным психологическим особенностям обучаемого.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка средств алгоритмической, программной и методической поддержки процедур, используемых при создании адаптивных гипермедиа учебно-исследовательских САПР, ориентированных на 285 и выше компьютеры.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
исследование принципов создания обучающих систем и тенденций развития новых информационных технологий, позволяющих реализовать автоматизированное адаптивное обучение алгоритмам САПР электронной аппаратуры;
разработка методов дискретизации информации, позволяющих преобразовывать информационные структуры в ориентированный граф, описывающий систему гиперсвязей- информационных объектов и семантические сеха;
'-' исследование фреймового подхода, позволяющего эффективно управлять- семантическими сетями на различных уровнях представления информации в УИСАПР;
- разработка системной и программной реализации интерактив
ной среды .для'построения гипермедиа-УИСАПР, позволяющей проводить
адаптивное обучение алгоритмам САПР электронной аппаратуры.
Методы исследования. При решении указаниях задач использовав математический аппарат: теория графов, теория множеств, элементы теории алгоритмов, методы структурного программирования. .
Научная новизна работы. Основные результаты диссертации, выносимые на защиту, состоят в следующем:
разработаны процедуры формирования активной и пассивной обучающих сред, позволяющие реализовать'процесс передачи практичес-.. ких навыков и теоретических знаний при изучении алгоритмических задач САПР;
впервые предлагается модель адаптивной гипермедиа УИСАПР, обеспечивающая настройку на индивидуальные психологические особенности обучаемого при сопоставлении семантической сети и системы гиперсвязей информационных объектов;
разработаны процедури ускоренного , ввода исходных данных в : учебно-исследовательских САПР электронной аппаратуры,- отличагщне-ся от известных комбинированным тексто-графическим подходом, поз- -волящим минимизировать количество ошибок и сократить время ввода и ісоррекции исходных данных на 15-25%;
предложен подход к реализации наиболее распространенных ме
тодов обучения на базе фреймового представления структур инфор
мационных объектов; позволяющий адаптивно выбирать метод обучения
при перемещении в информационной, гиперсреде; ' .
создан программно-методический комплекс, предназначенный для . разработки гипермедиа адаптивных учебно-исследовательских САПР электронной аппаратуры, отличающийся от известных возможностью интеграции разнообразных программных средств, эффективным пользовательским интерфейсом и минимальными необходимыми ресурсами памяти и быстродействия.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработана начальная версия программного комплекса, используемого для создания совместимых (нормально работающих на 286 и Еыше компьютерах) гипермедиа учебно-исследовательских САПР, позволяющих-реализовать автоматизированный, адаптивный процесс обучения алгоритмам > повысить уровень знаний студентов на 10-15Z;
совместимость и самонастраиваемость учебно-исследовательских САПР позволяет реализовать автоматизированное дистанционное обучение и переподготовку специалистов по САПР;
применение тексто-графической системы ввода исходных данных.
позволило уменьшить вреьзі, затрачиваемое ка подготовку к ввод исходных данных в учебно- исследовательских САПР, ка 15-25Х и сократить количество ошибок.
Реализация результатов работа.- Теоретические и практические результаты работы реализованы авторш е'комплексе программно-методических средств, предназначенных для создания гипермедиа адаптивных учебно-исследовательских САПР, внедренных в учебный процесс в Пензенском государственном техническом университете по курсам: "Математическое обеспечение САПР". "Оптимизация в САПР". "Автоматизация конструкторского проектирования".
Апробация работы.. Основные положения диссертации докладыва
лись и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совеща
ниях: научно-технических конференциях "Автоматизация проектирова- '
ния РЭА и ЭБА", ПДНТП. г. Пенза. 1992 - 1993-г.; научно-техничес
ких конференциях студентов и профессорско-преподавательского сос
тава, ПГТУ. г. Пенза. 1992-1995 г.; международной научно-техни
ческой конференции "Новые информационные технология и системы".
ПГТУ, г. Пенза. 1994 г.; совещании-семинаре "Оптимальное проекти
рование технических устройств и автоматизированных'систем", г.Во
ронеж. 1992 г.; конференциях "Математическое обеспечение высоких
технологий в технике, образовании и медицине", г.Воронея, 1994.
1995 г. ; всероссийской научно-технической конференции "Перспек
тивные информационные технологии в высшей школе". ТГТУ, г.Тамбов,
1995 г. .
. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы 8 печатных работах, перечень которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. .Основное содержание изложено на 130 страницах мапшнописного текста и иллюстрировано 39 рисунками.
