Виртуальная лаборатория по сборке и модернизации архитектуры персонального компьютера

Аннотация. В данной статье рассматривается идея и процесс создания виртуальной лаборатории по сборке и модернизации архитектуры компьютера в образовательной сфере. Автор провел анализ существующих аналогов виртуальной лаборатории по сборке и модернизации архитектуры компьютера и выяснил, что в них часто отсутствует подбор периферийных  устройств и 3D визуализация комплектующих персонального компьютера. Автором создана лаборатория, которая имеет 3D визуализацию комплектующих персонального компьютера (написанного на языке программирования Delphi с использованием OpenGL). 

В настоящее время, в век технического прогресса, активно внедряются и используются новейшие информационные технологии. Это способствует появлению новых образовательных технологий и форм обучения, которые базируются на электронных средствах обработки и передачи информации. Одной из форм применения информационных технологий в образовательном процессе, являются образовательные средства обучения.

Электронным средством обучения является электронное издание, содержащее систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивающее творческое и активное овладение учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области.

Важным звеном эффективного процесса образования является физический эксперимент, который стимулирует  активную   познавательную   деятельность   учащихся   и   позволяет   творчески   подойти к получению знаний. В современном образовании при устоявшихся формах образовательного процесса такая возможность реализуется при выполнении необходимого комплекса лабораторных работ.

Актуальность использования виртуальных лабораторий в учебном процессе заключается в том, что для организации и проведения практических работ не требуется сложное, а порой и дорогостоящее оборудование, специально отведенное место для хранения и использования; каждый учащийся может индивидуально выполнять работу. Выполненные работы хранятся в электронном виде, что позволяет использовать их не один раз. Также выполнение экспериментов не опасно, что является безусловным положительным моментом.

Одной из разновидностей электронных средств обучения для выполнения комплекса лабораторных работ являются виртуальные лаборатории по сборке и модернизации архитектуры компьютера. Виртуальная лаборатория позволяет получить теоретические знания и в то же время на практике виртуально тренироваться в правильном подборе комплектующих персонального компьютера. Лаборатория облегчит работу преподавателя и частично заменит собой наглядные стенды по сборке персонального компьютера.

Виртуальная учебная лаборатория – это программный комплекс, написанный с целью предоставления     возможности     учащимся     изучить     теоретический     материал     по  дисциплинам «Информатика», «Архитектура компьютера», а также в любое время виртуально с применением различных комплектующих тренироваться в сборке персонального компьютера.

Учебная виртуальная лаборатория по сборке и модернизации архитектуры персонального компьютера представляет собой программный комплекс, состоящий из нескольких модулей изучения материала, созданный на основании Госстандарта РК «Информационные технологии. Электронное издание» (раздел 8 «Требования к структуре содержания электронных учебных изданий»).

После изучения уже существующих виртуальных лабораторий по сборке и модернизации архитектуры персонального компьютера было выяснено, что в некоторых из них отсутствует подбор периферийных устройств и почти во всех отсутствует 3D визуализация комплектующих персонального компьютера. Поэтому главным отличием данной лаборатории от конкурентов является 3D визуализация оборудования, позволяющая рассмотреть комплектующие персонального компьютера подробнее,  также в лаборатории отсутствует определенный последовательный путь изучения дисциплины, учащемуся предоставлена возможность выбора. На усмотрение учащегося есть возможность начать изучение материала с любого модуля лаборатории.

Со стартовой страницы можно перейти в разделы  «Модули»,  «Об  авторе»,  «О  проекте» (рисунок 1). В разделе «Об авторе» представлена краткая информация о создателе данной  лаборатории, в разделе «О проекте» отображается информация, дающая представление о целях создания данной лаборатории и контактная информация создателя лаборатории. 

 Главная страница виртуальной лаборатории   

Рисунок 1 – Главная страница виртуальной лаборатории 

Раздел «Модули» представляет собой объединение  учебных модулей:  «Теоретический   модуль», «Модуль обучающего видео», «Модуль тестирования» и один из важнейших модулей «Модуль сборки ПК» (рисунок 2).

 Раздел «Модули»

Рисунок 2 – Раздел «Модули» 

Теоретический модуль представляет собой модуль учебной лаборатории, содержащий учебники по различным проблемам с компьютером и их решением [1], а также подробное описание основных комплектующих персонального компьютера (рисунок 3). 

 Теоретический модуль

Рисунок 3 – Теоретический модуль 

Модуль обучающего видео включает в себя два видеофайла о сборке от пустого корпуса системного блока до полностью работающего персонального компьютера. Сборка персонального компьютера на видео проходит с подробными комментариями всех действий.

Модуль тестирования содержит тренировочные тестовые задания по дисциплине «Архитектура компьютера». В тестах на итоговой странице имеется отображение статистики пройденного теста, который способствует представлению знаний ученика по данной дисциплине [2].

И заключительный, но немаловажный обучающий модуль практических занятий.  Главная страница практического модуля представляет собой рабочую область, на которой находятся компоненты, помогающие реализовать основную задачу модуля, а именно собрать или модернизировать современный персональный компьютер (рисунок 4).

На  главной  странице  модуля  располагается  панель  оборудования,  необходимого  для  выбора, а также же изображение компьютера, на котором по мере выбора появляется соответствующие комплектующие [3]. При виртуальной сборке компьютера учащийся на наглядном примере может поэкспериментировать  со  всеми  доступными  компонентами,  что,  безусловно,  развивает   логическое и творческое мышление, повышает познавательный интерес. У учащегося отсутствует страх, что его действия выведут из строя оборудование, поэтому смело можно экспериментировать со всеми комплектующими.

 Модуль практических занятий

Рисунок 4 – Модуль практических занятий 

На главной форме модуля практических занятий было решено отображать 3D модель собирающегося компьютера. Это сделано для того, чтобы ученики наглядно увидели, что из себя представляет та или иная деталь персонального компьютера.

Реализовано 3D отображение на базе языка программирования Delphi, с использованием библиотек OpenGL. В программном обеспечении «Borland Delphi», на форме сборки персонального компьютера установлен компонент Panel (представляет собой экран отображения 3D моделей). Чтение файла модели происходит из 3DS файла (расширение 3DS связано с программой Autodesk 3ds Max. Файл 3DS содержит атрибуты, конфигурации видовых экранов, растровые ссылки, данные для сглаживания групп, данные сетки, местоположение камеры, а также информацию об освещении и данные анимации объектов).

Отрисовка моделей происходит с помощью OpenGL (Open Graphics Library — открытая графическая библиотека, спецификация, определяющая независимый от языка программирования платформ - независимый программный интерфейс для написания приложений,  использующих двумерную и трёхмерную компьютерную графику. Включает более 300 функций для рисования сложных трёхмерных сцен из простых примитивов, используется при создании компьютерных игр, виртуальной реальности,  визуализации   в  научных  исследованиях).  Модели  для  лаборатории  были    нарисованы с помощью программного комплекса Autodesk 3ds Max (полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk) [5].

В практическом модуле реализованы всплывающие подсказки для помощи в совершении первых шагов по программе. Для тех, кто уже не нуждается в данных подсказках и не хочет их получать, реализована возможность отключения подсказок с помощью главного меню или сообщения на форме подсказок.

В практическом модуле присутствует кнопка «Теория», при нажатии на которую открывается всплывающее окно и осуществляется переход на страницу теоретического модуля с описанием компонента персонального компьютера, выбор которого происходит в данный момент времени. После чего  нажатием   кнопки   «Назад»   происходит   переход   на   главную   форму   практических   занятий и продолжается сбор персонального компьютера. С помощью теоретического материала учащийся может освежить полученные знания или же узнать что-то новое для себя [4].

Так как оборудование современных компьютеров быстро устаревает, в виртуальной лаборатории предусмотрена  возможность   добавления   или   редактирования   оборудования,   которая  реализована с помощью панели администрирования программы. Это позволяет преподавателю предоставлять учащимся актуальную информацию на данный момент времени.

В виртуальной лаборатории реализованы формы введения отчетов (с возможность дальнейшего сохранения  на  диске   компьютера   или  прямой  печати  на   принтере)   по   действиям   обучающихся в практическом модуле. Также предусмотрен отчет о собранном оборудовании. Отчет о собранном оборудовании становится доступен только после собрания основных частей системного блока персонального компьютера.

В ходе тестирования и исследования на практике данной виртуальной лаборатории можно сделать выводы, что роль лаборатории заключается в повышении познавательного интереса, развитии профессиональных навыков у студентов. Учащиеся активно участвуют в виртуальном эксперименте. Наглядность и интерактивность лаборатории позволяет сделать занятие увлекательным. Каждый учащийся индивидуально «создает» свой персональный компьютер. Преподаватель может отследить, какие ошибки допустили студенты, для этого достаточно просмотреть сформированный в ходе работы отчет и на основе этого сделать выводы, на что следует обратить внимание при последующем изучении тем дисциплины. Учебному заведению, использующему данную лабораторию, не требуется закупать комплектующие для сборки компьютера, которые актуальны лишь определенное время.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Сухов А. Устройство компьютера для начинающих (файл PDF). – СПб.: Символ–Плюс, 2011. – 
  2. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера, 6–е издание. – СПб.: Питер, 2013. – 816 с. 3 Ратбон Э. Модернизация и ремонт ПК. Для чайников. – Москва: Диалектика, 2003. – 384 с. 4 Собери компьютер за 30 минут. Gigabyte Technology CO., LTD. – 98 с.
  3. OpenGL. Графика в проектах Delphi. – СПб.: БХВ–Петербург, 2002. – 352 с.
Год: 2015
Город: Павлодар