ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ВИРТУАЛЬНОЙ  УЧЕБНОЙ  ЛАБОРАТОРИИ

Токарев  Андрей  Николаевич

канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  «Информационные  системы  и  технологии»  Балаковский  институт  техники,  технологии

и  управления  (филиал)  ФГБОУ  ВПО  СГТУ  им.  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Балаково

E -mail:  nik12379760@yandex.ru

Тарасов  Дмитрий  Петрович

студент  5-го  курса  специальности  «Информационные  системы  и  технологии»  Балаковский  институт  техники,  технологии  и  управления  (филиал)  ФГБОУ  ВПО  СГТУ  им.  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Балаково

C  развитием  ИТ,  как  электронные  варианты  традиционных  учебных  изданий,  стали  появляться  новые  формы  электронных  ресурсов  учебного  назначения,  к  которым  можно  отнести  виртуальные  учебные  лаборатории  [3].

Виртуальные  лаборатории  имеют  ряд  существенных  преимуществ  перед  реальными  лабораториями.

1.  Возможность  моделировать  процессы,  протекание  которых  невозможно  в  лабораторных  условиях.

2.  Возможность  проникать  в  тонкости  процессов  и  наблюдать  происходящее  в  другом  масштабе  времени. 

3.  Нет  необходимости  приобретать  дорогостоящее  оборудование  или  реактивы. 

4.  Меньшие  затраты  времени  и  ресурсов  для  переведения  результатов  в  компьютерный  формат. 

5.  Возможность  использовать  виртуальные  лаборатории  в  дистанционном  обучении,  когда  отсутствует  возможность  работы  в  лабораториях  ВУЗа.

Разрабатываемая  виртуальная  лаборатория  должна  выполнять  несколько  основных  задач:

·     предоставление  текстовой  информации,  необходимой  для  выполнения  лабораторного  эксперимента;

·     демонстрация  различных  методов  распределения  памяти  в  операционных  системах;

·     частичная  оценка  знаний  пользователя  виртуальной  лаборатории  по  данной  предметной  области.

В  таблице  представлен  сравнительный  анализ  типов  виртуальных  лабораторий  по  следующим  критериям:  удобство,  наглядность,  реализация  процесса  эксперимента  и  обработка  итоговых  данных.

Таблица  1. 

Сравнение  типов  виртуальных  учебных  лабораторий

  «+»  —  признак  явно  выражен;  «+-»  —  признак  выражен  в  умеренной  степени;  «-»  —  признак  выражен  недостаточно

Критерии  и  оценки  для  данной  таблицы  подбирались  с  учётом  использования  виртуальной  учебной  лаборатории  пользователями,  не  имеющими  глубоких  знаний  в  предметной  области  проводимых  экспериментов  и  в  работе  с  компьютерной  техникой.

Существует  множество  различных  методов  разработки  виртуальных  учебных  лабораторий.  Выбор  среды  реализации  зависит  только  от  знаний  и  навыков  разработчика  ВУЛ,  но  основным  методом  разработки  виртуальных  лабораторий  всё  же  является  программирование.  Для  разработки  виртуальной  лаборатории  также  можно  применять  приложение  LabVIEW,  которое  базируется  на  применении  языка  программирования  G. 

Flash-технология  является  многофункциональным  средством,  с  помощью  которого  можно  не  только  разрабатывать  интерактивную  анимацию,  но  и  реализовывать  получение  доступа  к  базам  данных,  поддержку  языка  XML,  интеграцию  аудио  и  видео  файлов  [1].  Основное  преимущество  Flash-технологии  —  это  возможность  создания  векторных  анимационных  файлов  с  небольшим  временем  загрузки,  обеспечивающих  при  этом  высокую  степень  интерактивности.  Интерактивность  анимации  достигается  при  помощи  встроенного  объектно-ориентированного  языка  ActionScript.  Векторная  графика,  как  основной  инструмент  разработки  Flash-приложений,  позволяет  использовать  все  базовые  элементы  мультимедиа  (например,  движение  и  звук).  Благодаря  алгоритмам  сжатия  информации,  размер  получающихся  приложений  минимален  и  результат  их  работы  не  зависит  от  разрешения  экрана  у  пользователя,  что  является  одним  из  требований,  которые  часто  предъявляются  к  разрабатываемым  мультимедийным  проектам. 

В  таблице  представлен  сравнительный  анализ  методов  проектирования  виртуальной  учебной  лаборатории  по  следующим  критериям: 

Таблица  2.

Анализ  методов  проектирования  виртуальной  лаборатории

Исходя  из  результатов  анализа  методов  разработки  виртуальных  лабораторий  для  реализации  ВЛ  выбран  программный  продукт  AdobeFlash.  Следовательно,  при  построении  диаграммы  компонентов,  необходимо  учитывать  структурные  особенности  компонентов  разработки  и  типов  сохраняемых  файлов  AdobeFlash.  В  целом,  реализация  ВЛ  в  AdobeFlash  заключается  в  заполнении  кадров  на  шкале  времени.  Кадры  заполняются  интерактивной  анимацией,  текстовой  информацией  и  элементами  управления.

Использование  объектно-ориентированного  программирования  больше  подходит  для  разработки  универсальных  виртуальных  учебных  лабораторий  с  высоким  уровнем  детализации  описания  сложных  процессов.  Для  проектирования  виртуальной  лаборатории  «Построение  моделей  управления  память  в  операционных  системах»  при  помощи  приложения  для  объектно-ориентированного  проектирования  Rational  Rose  были  построены  следующие  виды  диаграмм  [4]:

·     диаграмма  вариантов  использования; 

·     диаграмма  компонентов; 

·     диаграмма  состояний.

На  рисунке  1  представлена  диаграмма  вариантов  использования  виртуальной  лаборатории.

Рисунок  1  .  Диаграмма  вариантов  использования  ВЛ

С  виртуальной  лабораторией  могут  взаимодействовать  три  вида  актёров:  пользователь,  программист  и  специалист  предметной  области  «Управление  памятью  в  ОС».

На  рисунке  2  представлена  диаграмма  компонентов  проектируемой  виртуальной  лаборатории.

Рисунок  2.  Диаграмма  компонентов  виртуальной  лаборатории

Виртуальная  лаборатория  будет  состоять  из  нескольких  разделов:

·     «Текстовая  информация»; 

·     «Лабораторная»; 

·     «Тест».

В  виртуальной  лаборатории  «Построение  моделей  управления  памятью  в  операционных  системах»  содержатся  не  только  анимированные  интерактивные  демонстрации  методов  распределения  памятью.  Помимо  этого  пользователю  предоставляется  краткая  текстовая  информация  о  рассмотренных  методах  распределения.  Также  пользователю  предоставляется  возможность  пройти  тестирование. 

Рисунок  3.  Вид  меню  «Лабораторная»

В  таблице  основной  памяти  в  первом  столбце  содержится  сама  страница,  а  во  втором  номера  страничных  кадров  загруженных  страниц.

Рисунок  4.  Кадр  анимации  «Страничная  организация  памяти»

Тестирование  виртуальной  лаборатории  необходимо  для  выявления  ошибок  работы  приложения.  Для  удобства  тестирования  составлена  навигационная  схема  с  иерархической  структурой  виртуальной  лаборатории.

Рисунок  5.  Навигационная  схема  виртуальной  учебной  лаборатории  «Построение  моделей  управления  памятью  в  ОС»

Список  литературы:

1.Википедия:  [справочный  листок]  –  Adobe  Flash,  2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ru.wikipedia.org/wiki/Adobe_Flash/  (дата  обращения  о2.05.2014).

2.Попов  И.И.  Операционные  системы,  среды  и  оболочки/  И.И.  Попов.  М.:  ФОРУМ,  2010.  —  400  с.

3.Токарев  А.Н.  Классификация  электронных  ресурсов  учебного  назначения.  //  Инновационные  технологии  в  непрерывном  профессиональном  образовании:  Сборник  научных  трудов.  М/:  «Спутник+»,  2011.  ISBN.978-5-9973-1355-5. 

4.Боггс  У.  UML  и  Rational  Rose./  Боггс  У.  М.:  Лори,  2000.  —  582  с.