Цымбалова Анастасия Анатольевна

Мой опыт в создании виртуального лабораторного стенда
«Определение уровня радиации при взрыве и оценка возможных негативных последствий радиационного заражение»

    Актуальность

    Стратегия развития современного общества на основе знаний и высокоэффективных технологий потребовала внесения значительных корректив в педагогическую теорию и практику, активизировала поиск новых моделей образования, направленных на повышение уровня квалификации и профессионализма работников, на удовлетворение потребностей общества в молодых специалистах, способных к успешной адаптации и самореализации в быстро меняющейся социальной среде. Уровень интеллектуализации общества определяется эффективностью использования перспективных технологий[1]. Поэтому и возникает необходимость в создании лабораторных стендов. Сейчас создаются лабораторные стенды разнообразной тематики. Огромной популярностью пользуются лабораторные стенды экологической тематики, которые помогают осознать величину заражения от аварий и вредных выбросов. Лабораторные стенды позволяют оперативно изучать информацию и получать не только теоретические навыки, но и практические, а также эффективно принимать решения в области экологической безопасности.

    В связи с актуальностью темы на летней практике было выбрано задание разработки виртуального лабораторного стенда «Определение уровня радиации при взрыве и оценка возможных негативных последствий радиационного заражение» и его дальнейшего внедрения на кафедру для использования студентами в процессе обучения.

    Описание лабораторного стенда

    Создание лабораторного стенда происходила в несколько этапов, главные их которых - это сбор и анализ информации. Лично для меня, один из сложных этапов - это визуальное представление лабораторного стенда, понятное для студентов и создание методических указаний, которые должны доносить суть лабораторной работы для студентов и упростить выполнение её. При создании методических указания, я осознала сложность преподавательской деятельности, и сейчас, отношусь с глубоким уважением и трепетом к методическим указаниям, которые выдают нам преподаватели.

    Программное обеспечение виртуального лабораторного стенда было разработано с использованием среды программирования Delphi и среды визуализации Macromedia Flash.

    Целью прогнозирования радиоактивного заражения местности является установление с определенной степенью достоверности местоположения и размера зоны радиоактивного заражения. Эта задача может быть решена при наличии необходимой информации о ядерном взрыве и о метеорологических условиях. Для определения радиоактивного заражения необходимо знать время осуществления ядерного взрыва, координаты центра (эпицентра) взрыва, мощность ядерного взрыва; вид взрыва, направление и скорость среднего ветра в районе взрыва и по пути движения радиоактивного облака [2]. Внешний вид виртуального лабораторного стенда представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Внешний вид виртуального лабораторного стенда

    Виртуальный лабораторный стенд включает в себя:

• базу данных;
• графический редактор;
• тесты для проверки знаний;
• теоретическую информацию;
• указание к выполнению лабораторных работ;
• виртуальные приборы;
• таблицы для расчетов;
• проверку расчетных данных.

    Опишем некоторые из них.

    База данных

    В базе данных хранятся варианты заданий, которые загружаются в лабораторные стенды для дальнейшего выполнения лабораторной работы. Для создания баз данных была использована технология BDE. Технология BDE является набором динамических библиотек, которые предоставляют интерфейсы, позволяющие передавать запросы на получение или модификацию данных из приложения в нужную базу данных и получать результаты обработки. Преимуществом технологии BDE является высокая скорость работы с локальными и удаленными базами данных, гибкость, поддержка многих форматов данных. При работе с таблицей локальных БД или СУБД сама база размещается либо в каталоге на диске и хранится в виде отдельного набора данных, либо на удаленном сервере. Обращение к базе данных происходит по ее псевдониму (Database Alias). Псевдоним должен быть зарегистрирован на конкретной машине, с которой будет производится доступ к базе данных. Для создания таблиц базы данных была использована утилита Database Desktop [3].

    Задания загружаются в лабораторный стенд с помощью sql -запросов. Результата использования запроса для выбора условия (вариант №19) представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Результат работы запроса

    Графический редактор

    Графический редактор позволяет визуализировать зоны поражения химическими веществами и радиацией. На рисунке 3 представлен внешний вид графического редактора.

Рисунок 3 – Графический редактор

    Панель инструментов графического редактора состоит из трех главных инструментов линия (LineButton), квадрат (RectangleButton), эллипс (EllipseButton). Также есть возможность изменять стиль линии, толщину линии, изменять стиль заливки или вообще ее убирать, возможность очистить или сохранить рисунок. Приложение должно реагировать на действия пользователя, которые он выполняет с помощью мыши.

    Графический редактор содержит в себе подсказки, которые направлены на то, чтобы помочь нанести зоны заражения, который содержит в себе пример-схему нанесения зон на карту. Также в редакторе есть функции, которые позволяют сохранять карту с нанесенными на неё зонами, и очищать её.

    Тестовая проверка знаний

    Лабораторный стенд включает в себя тест, который предназначен для того, чтобы проверить подготовку студента к выполнению лабораторной работы. Список вопросов и ответов хранится в специально сформированном файле Test.ini, откуда программа их загружает [3]. После прохождения теста появляется форма с результатами тестирования. Если вы получили оценку «4» или «5», то есть ответили как минимум на 70% правильно, вы можете преступить к выполнению лабораторной работы, если вы справились с заданием плохо, вы возвращаетесь к изучению теоретической части и проходите тест снова.

    Теоретический материал

    Виртуальный лабораторный стенд содержат полный объем теоретической информации, которая может потребоваться для выполнения лабораторной работы. Теоретическая часть была оформлена с помощью Macromedia Flash, так как Macromedia Flash – мощное средство для создания красивого интерфейса программы, а также для создания плавной анимации. На рисунке 1 представлено главное окно программы. Каждый пункт меню – это кнопка во Flash. Каждой кнопке присваивается своя команда с помощью использования языка ActionScrip. Для реализации более удобного просмотра теоретической части для каждого раздела во Flash был разработан скроллинг[4]. На рисунке 4 представлен скроллинг во Flash.

Рисунок 4 – Скроллинг во Flash

    Также были разработаны методические указания, которые содержат всю теоретическую информацию, указания для выполнения лабораторных работ, а также варианты заданий.

    Приборы

    Виртуальные приборы также сделаны в виде ролика с помощью программы Macromedia Flash. Анимация реализована с помощью деления ролика на большое количество ключевых кадров, на которых последовательно реализовано передвижение стрелки [4]. На рисунке 5 представлена главная сцена Flash–ролика «Анемометр».

    Использование лабораторного стенда студентами

    Перед началом выполнения лабораторного стенда, студент должен ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы, пройти тесты. При успешном прохождении теста, студент переходит к выполнению лабораторной работы, для этого, он выбирает свой вариант и получает исходные данные для дальнейшего выполнения лабораторной работы. Используя указанные таблицы и формулы в методических указаниях, а также графический редактор, студент рассчитывает размеры зон заражения, их расположение и направления, показывает их на карте. Итогом работы является вывод о масштабах загрязнения, их мониторинг, анализ и вариант устранения последствий.

    Заключение

    Прохождение данной практике было для меня с одной стороны сложной, так как нужно было сделать огромный объем работы всего за 3 недели, но и очень полезной, так как до этого я никогда не делала такого рода проекты и смогла осознать свои силы и возможности.

    Можно сделать вывод, что создание лабораторных стендов направлено на то, чтобы обучающиеся могли полностью овладеть как теоретическими, так и практическими навыками. Такие стенды могут использоваться только непосредственно в стенах учебного заведения, что требует от студентов дисциплинированности и выполнения лабораторных работ во время проведения занятии.

    Данная разработка предназначена для студентов специальности «Компьютерный эколого-экономический мониторинг» направления подготовки - «Компьютерные науки» для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Методы, системы и приборы компьютерного экологического мониторинга», «Основы развития и самоорганизации сложных систем», «Методы моделирования сложных эколого-экономических и социальных систем» и в данной момент активно используется на кафедре.

Литература:
• 1. Е.И. Вакунин, А.В. Синюков, Д.В. Семизаров. Программное обеспечение виртуальных лабораторных работ по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»// Безопасность жизнедеятельсноти №9; 2005. –С.53-56.
• 2.Все о радиации [Электронный ресурс]. URL: http://alpha.by.ru/norm.htm
• 3. Иллюстрированный онлайн учебник по Borland Delphi 7 с примерами [Электронный ресурс]. URL: http://delphi.support.uz/
• 4. Компьютер Пресс. Уроки, обучение, изучение с нуля для начинающих: Flash, 3D Studio Max, Maya, Adobe Illustrator [Электронный ресурс]. URL: http://www.compress.ru/lesson.aspx