Методические рекомендации по реализации требований к создаваемым в рамках ФЦП "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - 2011 годы" симуляторам учебно-научных комплексов

Методические рекомендации
по реализации требований к создаваемым в рамках
ФЦП "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации
на 2008 - 2011 годы"
симуляторам учебно-научных комплексов,
включающих специальное научное (технологическое) оборудование или программно-аппаратные комплексы,
функционирующие в режиме удаленного доступа

I. Термины и определения

Симуляторы – имитаторы, механические или компьютерные, имитирующие управление каким-либо процессом, аппаратом;
– программные и аппаратные средства, создающие впечатление действительности, отображая часть реальных явлений и свойств в виртуальной среде

Учебные симуляторы (обучающие тренажёры) – учебно-тренировочное устройства для отработки рабочих навыков управления машиной (механизмом, прибором), компьютером или моделируемым процессом.

Эмуляция (англ.  emulation) – воспроизведение программными или аппаратными средствами либо их комбинацией работы других программ или устройств.

Симулятор учебно-научного комплекса (УНК) является компьютерной программой, предназначенной для воспроизводства в виртуальной интерактивной среде на персональном компьютере класса IBM-PC функциональных возможностей специального научного оборудования или программно-аппаратного комплекса.

Здесь и далее под специальным научным оборудованием понимаются приборы  и установки исследовательского или технологического назначения, а также программно-аппаратные комплексы для исследований нано-технологических процессов, реализуемых на специальном оборудовании.

II. Назначение симулятора

Симулятор специального научного, технологического или иного оборудования предназначен для:

• ознакомления обучаемого с внешним видом, устройством, режимами работы оборудования или интерфейсом программно-аппаратной среды моделирования учебно-научного комплекса;
• получения навыков проведения подготовительных (заключительных) работ и настройки режимов функционирования оборудования или программно-аппаратного комплекса;
• выполнения, в режиме моделирования, научных (технологических) экспериментов;
• фиксации, визуализации и анализа результатов модельных экспериментов.

III. Основные задачи, решаемые с использованием симуляторов

1. Ознакомительно-познавательные
a) изучение состава, назначения и режимов функционирования специального научного оборудования или программно-аппаратного комплекса;
b)  контроль и оценка уровня полученных знаний, в т.ч. с применением системы дистанционного тестирования.

2. Получение навыков выполнения подготовительных (заключительных)  работ на специальном научном оборудовании
a) выполнение всего комплекса подготовительных (заключительных)  работ (100% операций) на виртуальной модели, отражающей внешний вид специального оборудования и реализующей возможность воздействий на органы управления;
b) контроль полученных навыков, в т.ч. с фиксированием ошибочных действий и нарушений правил и мер безопасности.

3. Получение навыков проведения научных экспериментов в режиме удалённого доступа
a) проведение тестового виртуального эксперимента;
b) проведение полного виртуального эксперимента;
c) контроль полученных навыков и допуск к работе на специальном научном оборудовании.

4. Методическое сопровождение использования симуляторов учебно-научных комплексов
a) формирование сценария работы, состава и содержания электронных учебных модулей интерактивного мультимедийного учебно-научного комплекса;
b) разработка методических материалов по организации образовательного процесса с использованием мультимедийного УНК;
c) учёт результатов подготовки и допуска к работе обучаемых на специальном научном оборудовании или программно-аппаратном комплексе.

5. Расширение аудитории обучения
a) размещение копий (клонов) симуляторов или ссылок на них на сайтах www.nanoobr.ru и www.nano-obr.ru для проведения виртуальных (дистанционных) лабораторных работ в сетевых межуниверситетских системах обучения;
b) более полная загрузка специального оборудования заказами на учебные и научно-исследовательские работы;  
c) разработчики симуляторов могут использовать созданные и размещённые учебные курсы и дисциплины для формирования требований подготовки и теоретического сопровождения обучению работе на своём уникальном оборудовании.

IV. Составные модули симулятора

1. Ознакомительный модуль
a) общие сведения об учебно-научном комплексе, включая:
- место специального научного оборудования или программно-аппаратного комплекса в составе УНК;
- основы работы УНК в удаленном режиме;внешний вид специального
b) научного оборудования или интерфейса программно-аппаратной среды моделирования и его составных частей с указанием названия, функционального назначения, принципов действия и основных характеристик, в том числе для основных компонентов;
c) вид интерфейса специального оборудования (панели управления, экранных форм управляющей программы и т.п.),  эмулируемого симулятором, должен совпадать с реальным видом органов управления (интерфейсом) специального научного оборудования;
d) проверка знаний обучаемого с использованием тестов.

2. Обучающий модуль-1 «Подготовка аппаратной части специального научного оборудования»
a) подготовка оборудования к работе, начиная с включения электропитания, запуска обеспечивающих элементов (насосов, центрифуг и т.п.);
b) настройка режимов оборудования с предупреждающей диагностикой ошибочных действий.

3. Обучающий модуль-2 «Проведение виртуального исследования»
a) подготовка  и приведение в требуемое состояние исследовательских образцов, установка образцов на рабочий стол (исследовательское место), задание исходных технологических параметров моделируемых процессов;
b) проведение виртуального исследования;
c) обработка и хранение результатов.

4. Информационно-аналитический модуль
a) размещение симулятора на интернет-ресурсе разработчика;
b) использование симулятора в лабораторных работах;
c) проведение других видов учебных занятий, в том числе с использованием технологий дистанционного обучения;
d) база данных экспериментов (имитационных моделей);
e) справочные материалы, включающие:
- полное название работы с указанием ФЦП и государственного контракта на создание УНК и его виртуального симулятора;
- цель проведения работы и ожидаемые результаты;
- краткое и полное описание работы;
- фотографии оборудования / интерактивные ролики;
- демонстрационный виртуальный эксперимент;
- уровень подготовки обучаемых с указанием курсов, которые необходимо изучить для успешного выполнения работы (возможно указание ссылки на учебные курсы, выложенные на сайтах www.nanoobr.ru и www.nano-obr.ru);
- инструкции по технике безопасности проведения работы;
- контактную информацию;
- регламент / план лабораторной работы;
- календарный график проведения работ;
- необходимую дополнительную информацию, касающуюся проведения работы;
- необходимую дополнительную информацию для заключения договоров.

V. Состав и содержание программных и эксплуатационных
документов на симулятор

Комплект документов на симулятор должен быть выполнен в соответствии с требованиями ГОСТ 19.101-77. Виды программ и программных документов.

VI. Проблема охраны авторских прав при разработке симуляторов учебно-научных комплексов

При создании симуляторов необходимо учитывать, что использование  иллюстративных материалов, в том числе представляемых в мультимедийной компьютерной среде, регламентирует Гражданский кодекс РФ от 18.12.2006 N230-ФЗ  (Часть 4).

Информация предоставлена организацией-монитором