Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России
Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Проблемы и перспективы современной науки» (2009 год, Том 2, выпуск 1), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н.
Посмотреть титульный лист сборника
Скачать сборник целиком (15 мб)
Имитационное моделирование является мощным инструментом исследования поведения реальных систем. Методы имитационного моделирования позволяют собрать необходимую информацию о поведении реального процесса путем создания его компьютерной модели.
Образовательная система в ГПС МЧС России постоянно требует радикальных изменений в системе подготовки инженерно-технических кадров.
В связи с этим в сфере образования возрастает роль современных технологий обучения как средства повышения качества образования и конкурентоспособности ВУЗа. Особая роль среди этих технологий отводится активным формам и методам обучения, которые позволяют наряду с усвоением профессиональных знаний развивать необходимые профессиональные способности и качества: инициативу, самостоятельность, готовность к действию, ответственность, решительность, умение осуществлять намеченные цели необходимые для квалифицированного специалиста в области противопожарной охраны. Применяемые активные методы на основе имитационного моделирования происходящих процессов позволяют формировать у обучаемых непосредственное восприятие происходящей действительности, самостоятельность в принятии обоснованных решений, получать и закреплять необходимые навыки, приобретаемые при обучении.
Имитационное моделирование в процессе подготовки специалистов в ВУЗе рассматривается в узком и широком смысле слова. В первом случае - подразумевается непосредственное использование имитационного моделирования в процессе обучения, при проведении занятий и реализации различных познавательных задач. Во втором выступает как специфический метод познания и исследования действительности. Моделирование предполагает познание объекта через модели, то есть через изображение, описание, схему, чертежи, планы, и т.п. или прообраз (образец) какого - либо объекта или системы, используемый при определенных условиях в качестве их заменителя или представителя.
Имитационное моделирование представляет собой особый вид эксперимента - модельный эксперимент, специфика которого по сравнению с обычным или натуральным экспериментом состоит в том, что в процесс познания включается промежуточное звено - модель, выступающая, с одной стороны, как средство познания и представления объекта, а с другой стороны – как предмет экспериментального исследования, заменяющий «подлинный» объект изучения [1].
В системе вузовской подготовки одним из важнейших видов учебных занятий являются практические и лабораторные работы. Соприкосновение теории и опыта, осуществляемое в учебной лаборатории, активизирует познавательную деятельность слушателей. Однако традиционная схема проведения практических занятий и ограниченность материальной базы учебного эксперимента зачастую не позволяют в полной мере реализовать дидактический потенциал лабораторных занятий. Пришедшие в последние годы в ВУЗы страны современные высокопроизводительные компьютеры позволяют существенно пересмотреть организацию лабораторного практикума [2]. В частности, весьма перспективной представляется концепция совмещенного лабораторно-компьютерного практикума, в рамках которого слушатель на каждом занятии получает возможность выполнить дидактически законченный цикл лабораторных экспериментов, способствующий более полному раскрытию учебной темы. При этом часть экспериментов выполняется на реальном оборудовании, а часть – на компьютере с использованием программ имитационного моделирования, с максимальной степенью детальности воспроизводящих условия реального эксперимента [3].
В Ивановском институте ГПС МЧС России в процессе подготовки будущих инженеров большое внимание уделяется изучению дисциплины «Теплотехника» [4]. Решение слушателями заданий, рассматривающих работу теплогенерирующих установок, мы предпологаем как важнейшую предпосылку формирования у них профессиональных навыков и умений, необходимых инженеру пожарной безопасности для освоения последующих специальных дисциплин, таких как «Теория горения и взрыва», «Физико-химические основы горения и теплопередачи», «Здания и сооружения», «Пожарная безопасность технологических процессов», «Пожарная тактика» и др.
Типовой комплект оборудования для лаборатории "Теплотехника" состоит из шести установок и программно-методического обеспечения для проведения лабораторного практикума с использованием принципа имитационного моделирования, когда вместо воспроизведения реального теплового процесса и осуществления сложной системы измерения его параметров выполняется моделирование исследуемого процесса по заданному алгоритму.
В состав автоматизированного рабочего места студента (АРМС) входят:
- рабочий стол с пультом управления, на котором устанавливается рабочее устройство,
- информационно-измерительная система на основе ПЭВМ, дооснащенная платами сбора и обработки аналоговых и цифровых сигналов.
Пульт управления позволяет задавать основные режимные параметры экспериментов и проводить опрос физических величин. ПЭВМ используется в качестве вычислительного и управляющего устройства для математического моделирования реальных теплотехнических процессов и проведения диалога в ходе выполнения лабораторного практикума. Специальное программное обеспечение выполняет функции управления математической моделью и всем комплексом аппаратных средств (пульта управления, системой сбора и обработки информации, системой визуализации и создания спецэффектов). В комплекте используются следующие рабочие (съемные) устройства:
- устройство для исследования теплопроводности материалов методом пластины ММТП 001;
- устройство для исследования теплопередачи при естественной конвекции воздуха около горизонтального цилиндра ММТП 003;
- устройство для исследования теплопередачи при естественной конвекции воздуха около вертикального цилиндра ММТП 004;
- устройство для исследования теплопередачи при вынужденном движении воздуха в трубе ММТП 005;
- устройство для определения коэффициента излучения электропроводящих материалов калориметрическим методом ММТП 011;
- устройство для исследования теплообменного аппарата типа "труба в трубе" ММТП 014.
Имитационное моделирование в лабораторном практикуме было разделено нами на два этапа:
- построение и описание текущей проблемы процесса;
- компьютерная обработка и расчёт получаемых данных.
Результаты проведённого исследования подтвердили наше предположение о положительном влиянии методов имитационного моделирования на отношение обучаемых к проводимым занятиям, формирование специальных знаний и профессиональных умений квалифицированного специалиста в области пожарной безопасности.
Например, экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности реальных строительных материалов проводиться при стационарном режиме. Несмотря на свою методическую простоту, практическое осуществление сталкивается с трудностями создания одномерного температурного поля в исследуемых образцах и непосредственном учете тепловых потерь. Также стационарные методы передачи теплоты связаны со значительным временем выхода установки на установленный режим.
В данном случае имитационная ситуация выступает в качестве средства решения задач деятельности специалиста. Через рассматриваемые учебные ситуации воссоздаются реальные профессиональные фрагменты процесса.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Беженарь, В. Д. Имитационное моделирование при обучении. / Специалист. – 2007. – № 1. – С. 15.
2. Смирнов, С. Д. Педагогика и психология высшего образования. / М.: ИЦ «Академия», 2003. – 304 с.
3. Быстрова, И.Н. Имитационное моделирование как современная технология обучения будущих специалистов в вузе. // Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса. – 6 с.
4. Луканин, В. Н. Теплотехника. / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др. – М.: Высш. шк., 2003. – 671 с.
|
Комментарии
2010-11-0715:10:19 Сборник имеет много хороших материалов.
ВНУ ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)