Физический эксперимент в курсе программирования



Скачать 48.82 Kb.
Дата15.06.2016
Размер48.82 Kb.
ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В КУРСЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ



П.А. Ким


Новосибирский государственный университет

e-mail: kim@ooi.sscc.ru

В последнее время часто приходится слышать о семантическом разрыве в логике учебного процесса между уровнем абстракции базовых понятий информационных дисциплин (объектная ориентированность, программные агенты, распределенные информационные процессы…) и классической архитектурой вычислительных средств, поддерживающих конкретные учебные системы программирования. В продолжение этих критических деклараций можно отметить существование не менее значимых разрывов при переходе от последовательного программирования на машинах фоннеймановского типа к параллельному [1], в том числе, и в сетевых архитектурах.

Необходимость синхронизации множественных процессов в параллельном алгоритме, необходимость разрешения разнообразных конфликтов совместного использования общего оборудования, необходимость корректной поддержки нетривиальных протоколов удаленной связи, обрушивающиеся на программиста, воспитывавшегося в основном в моделирующихся на последовательных ЭВМ многопроцессных средах, зачастую «затеняются» таким рядовым для пользователей коммуникационных каналов связи явлением, как отсутствие соединения. При этом, не имеющий возможности повлиять на сложившуюся ситуацию, начинающий программист оказывается в странном положении, когда инженер дает заключение об исправности сетевого оборудования и рекомендует искать ошибку в программном обеспечении. Некоторая параллель с тупиковостью описанного явления может быть проведена с обесточиванием питающих сетей – но и здесь отыскиваются и находятся системные решения по бесперебойному энергообеспечению путем дублирования и резервирования источников питания, временным включением демпфирующих аккумуляторов и т.п. Таким образом, несмотря на специализацию и разделение зон ответственности, все же программист вынужден не только диагностировать ситуацию, но и грамотно и аргументировано ее воспроизвести.

Особенно часто конфликты возникают, при разработке новых сетевых приложений, использующих нестандартные сетевые протоколы взаимодействия, где нарушения качества связи приводят к невозможности отладки без обеспечения идеального коммуникационного состояния сети. Однако такой уровень инженерного сопровождения сети могут себе позволить весьма незначительное число потребителей/пользователей. Текущий опыт подготовки программистов демонстрирует их практическую неподготовленность к «гладкому» вхождению в сетевую тематику. Более приспособленными оказываются специалисты-«железячники», владеющие практическими навыками работы с цифровыми электронными схемами, но имеющие существенно более низкую подготовленность по сравнению с «математиками» в сугубо информационных проблемах программных систем.

Чрезвычайно высокая насыщенность учебных планов по подготовке кадров как инженерно-технических (физических), так и информационно-математических специальностей не позволяет радикально решить проблему нивелирования существующих различий в подготовке в смежных областях знаний. Тем не менее, предлагаемая ниже методика включения в курс программирования физико-технических лабораторных работ, не только знакомящих с характеристиками и свойствами разнородных каналов передачи данных (электропроводных, беспроводных, световодных, звуковых и т.п.), но и позволяющих также реально отработать и закрепить технические и технологические навыки их использования. Указанные лабораторные работы могут служить своеобразным ликбезом для прикладных программистов, выводя их на современный уровень знаний о техническом оснащении сетевых технологий .

Основу для предлагаемого решения закладывает проводимый в ВКИ НГУ семестровый базовый проект «Управление техническими устройствами», ведущийся в форме индивидуальных заданий, выполняемых в программной среде TURBO-PASCAL на программно-техническом комплексе, содержащем в своем составе различные конфигурации плат расширения (ЦАП, АЦП, ключи)(рис. 1) с выносными клeмниками (рис 2,) и сигнальными устройствами на свeтодиодах, и учебно-демонстрационные установки (имитатор термообработки деталей, имитатор быстропротекающих процессов, имитатор робота-тележки и другие имитаторы) с датчиками разных типов [2].

Указанная плата стандартным способом устанавливается в ISA-шину расширения обычного IBM PC-совместимого персонального компьютера с 286/386 процессором. На базе данного комплекса ставятся различные учебные задачи, учитывающие уровень знаний соответствующих разделов физики и математики (первый и второй курсы колледжа). С этой целью строятся последовательности постепенно усложняющихся задач, в процессе решения которых студентами осваиваются понятия и пpоблемы, возникающие при генерации и фиксации информационного аналогового сигнала.

В результате работы над проектом студенты должны:



  • понимать назначение и основные свойства аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей;

  • освоить технологии построения и тестирования типовых коммуникационных схем под контролем персонального компьютера;

  • получить опыт создания и применения управляющих программ для обеспечения коммуникационых протоколов межмашинного взаимодействия через реальные каналы передачи данных.

Рекомендуются следующие три лабораторные работы:

  1. Аналоговые сигналы и коммуникационные каналы

  2. Быстропротекающие процессы

  3. Инерционные процессы

Разработанные методические рекомендации, адаптированные к курсу "Введение в информационно-управляющие системы" для Высшего колледжа информатики при Новосибирском государственном университете, призваны помочь руководитeлям лабораторынх работ организовать свою пeдагогичeскую дeятeльность и дeятeльность студeнтов. Мeтодичeскоe обeспeчeниe, прошeдшee опытную эксплуатацию в ВКИ НГУ, готово к тиражированию в другиe учeбныe завeдeния.

Прeдлагаeмая к тиражированию разработка включаeт в сeбя:



  • тeхничeскиe задания для студeнта и руководитeля;

  • пeрeчeнь вопросов для изучeния;

  • мeтодичeскиe рeкомeндации руководитeлю базового проeкта;

  • модeль дeятeльности руководитeля в видe организационно-дeятeльностной карты;

  • набор лабораторных работ;

  • список задач и индивидуальных заданий;

  • список литeратуры.

Принципиальной особенностью указанного предложения является его экономическая необременительность, поскольку задействуются широко распространенные и дешевые архитектуры, доступные для обычных средних школ.

Литература

  1. Ким П.А., Русин Е.В. Программная поддержка практических занятий по теме "Параллельные вычисления". В тр. 7-ой Межд.научно-метод.конфер."Новые информационные технологии в университетском образовании" Томск 21-23 марта 2000 г.

  2. Ким П.А., Лукашенко А.Л. Управление техническими устройствами (Лабораторные работы к курсу "Введение в информационно-управляющие системы") В тр. 3 Междун. научно-методич. конф. "Новые информ. технологии в университетском образовании" Новосибирск 19-22 марта 1996 г.


База данных защищена авторским правом ©refedu.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница