Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Интерактивные средства обучения в образовательном процессе и промышленности 12
1.1. Виртуальные тренажеры в образовательном процессе учебных заведений и промышленных предприятий 12
1.2. Области применения и виды виртуальных тренажеров 14
1.3. Требования к разрабатываемым тренажерам 16
1.4. Примеры интерактивных виртуальных тренажеров
1.4.1. LapSim - виртуальный симулятор эндоскопических операций 18
1.4.2. Автомобильный тренажер ОТКВ-2М 19
1.4.3. Симулятор военной и гражданской техники "Скорпион" 20
1.4.4. Технологии виртуальной реальности в образовательном процессе 21
1.5. Средства создания виртуальных тренажеров 29
1.5.1. Визуальные средства создания виртуальных тренажеров 30
1.5.2. Средства создания виртуальных тренажеров с использованием пакетов графического моделирования и программирования 32
1.6. Цель и задачи диссертации 33
Глава 2. Модель виртуального тренажера, методика создания тренажеров и методика обучения с их помощью 36
2.1. Модель описания виртуальной лабораторной работы 37
2.2. Методика создания виртуальной лабораторной работы 44
2.3. Методика обучения с использованием виртуального тренажера 49
2.4. Выводы 51
Глава 3. Разработка автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» 52
3.1. Принципы разработки автоматизированной системы «VirtualLab» 52
3.1.1. Методология разработки автоматизированной системы 52
3.1.2. Технология проектирования автоматизированной системы
3.1.3. Выбор операционной системы и платформы реализации автоматизированной системы «VirtualLab» 55
3.2. Функциональная структура автоматизированной системы «VirtualLab» 56
3.3. Архитектура подсистемы создания виртуальных тренажеров 62
3.4. Архитектура подсистемы воспроизведения виртуальных тренажёров 67
3.5. Режимы работы автоматизированной системы «VirtualLab» 70
3.6. Выводы 71
Глава 4. Апробация и внедрение автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» 72
4.1. Виртуальная лабораторная работа «Хирургический доступ к аппендиксу» 72
4.1.1. Описание модели виртуального тренажера в лабораторной работе «Хирургический доступ к аппендиксу» 75
4.1.2. Применение методики создания виртуального тренажера в лабораторной работе «Хирургический доступ к аппендиксу» 77
4.1.3. Применение методики обучения с использованием виртуального тренажера «Хирургический доступ к аппендиксу» 79
4.2. Перспективы использования автоматизированной системы «VirtualLab» для разработки виртуальных тренажеров со случайными событиями 80
4.3. Оценка эффективности использования автоматизированной системы «VirtualLab» 83
4.3.1. Сравнительная оценка трудовых и экономических затрат при создании виртуальной лабораторной работы 84
4.3.2. Оценка трудовых и экономических затрат при создании тренажера без использования автоматизированной системы «VirtualLab» 86
4.3.3. Оценка трудовых и экономических затрат при создании тренажера с использованием автоматизированной системы «VirtualLab» 89
4.4. Внедрения автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» 89
4.5. Выводы 92
Заключение 93
Библиографический список 95
- Требования к разрабатываемым тренажерам
- Методика создания виртуальной лабораторной работы
- Методология разработки автоматизированной системы
- Перспективы использования автоматизированной системы «VirtualLab» для разработки виртуальных тренажеров со случайными событиями
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Отечественное образование всегда отличалось фундаментальной теоретической подготовкой учащихся. Но для того, чтобы студент смог успешно влиться в трудовой коллектив и решать стоящие перед промышленностью и бизнесом задачи после окончания учебного заведения, ему необходимо уже во время обучения приобрести практические навыки работы. Однако существует ряд причин, снижающих эффективность обучения и приобретения студентами практических навыков в рамках учебного процесса:
у многих учебных заведений нет возможности обеспечить студентов материалом, инструментом и другими средствами, с помощью которых студент приобрел бы практические навыки, усвоив при этом ранее полученные теоретические знания;
материалы для проведения практических работ дорогостоящие, что препятствует их массовому использованию;
скоротечность протекания исследуемых процессов может быть столь велика, что студент не успеет зафиксировать и осмыслить произошедшие изменения;
выполнение реальной лабораторной работы может быть опасно для здоровья студентов.
Выходом из сложившейся ситуации может являться использование виртуальных тренажеров как дополнения традиционных теоретических и практических занятий.
Преимуществом использования виртуальных тренажеров является
автоматизированная проверка действий студента. В ходе выполнения студентом лабораторной работы автоматизированная система контролирует действия учащегося без участия преподавателя, проверяя правильность выполнения лабораторной работы, использование текстовых и графических подсказок. После выполнения студентом интерактивной виртуальной работы вся информация о результатах доступна преподавателю, который может в режиме реального времени контролировать успеваемость академической группы.
Важным фактором востребованности виртуальных тренажеров является способ их создания. Для того чтобы интерактивные средства обучения широко использовались в массовом порядке, необходимо предоставить разработчику (преподавателю), не имеющему навыков программирования, соответствующее средство (среду) создания такого рода тренажеров.
Среди существующих аппаратно-программных тренажерных комплексов можно отметить Lap Sim (совместная разработка хирургов университетской клиники Ґетеборга, компании Сёджикал Сайенс (Швеция) и Иммершн (США)), автомобильный тренажер ОТКВ-2М (ООО «НГШ «ТРЕНЕР»), симулятор военной и гражданской техники "Скорпион" (000 НПГ «Традиция"), тренажерные системы на основе технологии виртуальной реальности и средства создания виртуальных тренажеров Lab View (National Instruments, США), 3D STUDIO MAX (Autodesk, США).
Рассматривая существующие средства и способы создания виртуальных тренажеров (лабораторных работ), можно сделать ряд обобщений.
-
Создание виртуальных тренажеров требует от их разработчика глубоких навыков программирования и опыта работы с графическими средствами моделирования, что не позволяет специалисту конкретной предметной области самостоятельно создавать тренажеры.
-
Средства визуального построения виртуальных тренажеров (лабораторных работ), ограничены, в большинстве случаев, одной предметной областью (например, программная система Lab View направлена на создание виртуальных тренажеров в электротехнике).
С учетом данных тенденций в настоящей работе предлагается разработка автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab», состоящей из двух подсистем:
-
подсистема создания виртуальных тренажеров;
-
подсистема воспроизведения виртуальных тренажеров.
Цель диссертационной работы. Целью работы является повышение эффективности (снижение трудовых и финансовых затрат) создания интерактивных виртуальных тренажеров за счет использования автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
исследовать предметную область, связанную с разработкой и применением виртуальных тренажеров для определения потребности в создании автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров, а также для формирования ключевых требований к ней;
построить модель интерактивного виртуального тренажера;
сформировать методику создания интерактивного виртуального тренажера;
сформировать методику обучения с использованием созданного виртуального тренажера;
разработать автоматизированную систему создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab»
проверить работоспособность и эффективность автоматизированной системы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab».
Объект исследования. Виртуальные тренажеры.
Предмет исследования. Процессы создания и воспроизведения виртуальных тренажеров.
Методы исследования. В диссертации использованы методы системного анализа, компьютерного моделирования, теории баз данных, объектно-ориентированного проектирования программных систем.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработана модель виртуального тренажера, позволяющая описать виртуальные лабораторные работы различных предметных областей (медицина, электротехника, обучение пользовательскому интерфейсу и т.п.) в структурированной форме, удобной для генерации и последующей обработки;
разработана методика создания виртуальной лабораторной работы, основанная на особенностях модели виртуального тренажера и позволяющая преподавателям создавать виртуальные лабораторные работы без участия технических специалистов;
разработана методика обучения с использованием созданного тренажера, позволяющего заменить реальный объект виртуальным.
Обоснованность и достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием апробированных методов системного анализа, проектирования программных систем и результатами экспериментальной проверки работы программной системы в процессе создания виртуальных тренажеров различными пользователями.
Практическая значимость и внедрение. Автоматизированная система создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab», позволяет разработчику виртуального тренажера, не имеющему специальных навыков программирования, самостоятельно конструировать виртуальные лабораторные работы.
Разработанная автоматизированная система «VirtualLab» может использоваться преподавателями общеобразовательных, среднеспециальных и высших учебных заведений для разработки виртуальных практических лабораторных работ по их учебным дисциплинам. Кроме того, система может быть полезной в учебных центрах и центрах повышения квалификации сотрудников коммерческих и промышленных организаций.
Автоматизированная система создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» внесена в Реестр программ для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. «VirtualLab» прошла апробацию в учебном процессе Волгоградского государственного медицинского университета.
Автоматизированная система «VirtualLab» внедрена в следующих коммерческих и образовательных организациях: Internet Solutions Company, LLC (5348 VEGAS DR, LAS VEGAS NV 89108, USA), INTELEXA s.r.o. (Vodickova 710/31, 110 00 - Praha 1, Czech Republic), Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №45 Тракторозаводского района г. Волгограда.
По материалам работы получено несколько дипломов на Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых (Москва, 2008, 2009) и работа являлась участником программы «УМНИК» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Положения, выносимые на защиту:
модель описания виртуального тренажера;
методика создания виртуального тренажера;
методика обучения с использованием созданного тренажера;
новая автоматизированная система создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab»;
результаты тестирования и проверки эффективности автоматизированной системы «VirtualLab».
Апробация результатов работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "САПР и ПК" ВолгГТУ, а также на следующих конференциях: «Первая региональная научно-практическая студенческая конференция «Городу Камышину - творческую молодежь» (Камышин, 2007); «XII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2008); Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (Москва, 2007, 2008, 2009); Международная конференция «Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе (IT + SE)» (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2009, 2012).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 9 опубликованных работах. В том числе 5 статей напечатаны в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ; получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 112 страниц основного текста, 22 рисунка и 1 таблицу. Библиографический список включает 112 наименований. Общий объем работы 142 страницы.
Требования к разрабатываемым тренажерам
Важным фактором востребованности виртуальных тренажеров является способ их создания. Для того чтобы интерактивные средства обучения широко использовались в массовом порядке, необходимо предоставить пользователю (преподавателю), не имеющему навыков программирования, соответствующее средство (среду) создания такого рода тренажеров [52].
В данной работе будут рассматриваться виртуальные тренажеры, не использующие дополнительные аппаратные устройства для взаимодействия с пользователем. Данный класс тренажеров выбран в силу возможности унификации механизмов их создания, а также их более широкого распространения.
Существующие способы создания виртуальных тренажеров (виртуальных лабораторных работ) можно разделить на две основные категории:
1) визуальные средства создания, позволяющие разработчику виртуальной лабораторной работы без навыков программирования собирать виртуальный тренажер с помощью заранее предустановленных логических блоков;
2) создание виртуальных лабораторных работ путем программирования каждой новой лабораторной работы, что требует от разработчика виртуального тренажера навыков программирования и навыков работы с графическими пакетами.
Визуальные средства создания виртуальных тренажеров позволяют разработчику виртуальной лабораторной работы без привлечения технических специалистов, обладающих навыками программирования, с помощью предустановленных логических блоков создавать виртуальные тренажеры.
Одним из представителей данного типа средств создания виртуальных лабораторных работ является программный продукт Lab View [53]. Lab VIEW - это среда графического программирования, которую используют технические специалисты, инженеры, преподаватели и ученые по всему миру для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. В основе Lab VIEW лежит концепция графического программирования - последовательное соединение функциональных блоков на блок-диаграмме [54].
Программный продукт Lab View обладает следующими возможностями [55]. 1) Быстрая разработка. Вместо того, чтобы писать текстовый код, достаточно просто соединять друг с другом функциональные блоки программы с помощью мыши. Код программы, представленный в виде блок-схемы, гораздо удобнее для понимания и разработки. 2) Интеграция с оборудованием. Подключение к нескольким тысячам приборов и датчиков с использованием встроенных библиотек и драйверов приборов. Простое подключение оборудования с поддержкой plug-and-play и интерфейсов USB, PCI, PXI, Wi-Fi, Ethernet, GPIB и других. 3) Расширенный функционал обработки и анализа сигналов. В Lab VIEW можно использовать более тысячи специализированных функций, таких как функции частотного анализа, аппроксимация кривых и другие. 4) Интерфейс пользователя и отображение данных. Работа с данными с помощью сотен элементов управления и индикации, графиков и 3D. Создание специфических элементов интерфейса пользователя с помощью простой настройки расположения, размера и цвета стандартных элементов управления. 5) Широкий диапазон платформ и операционных систем. Разработка и портирование кода на Windows, Mac, Linux и операционные системы реального времени, например VxWorks. Единая концепция графического программирования для разнообразных платформ, например, микроконтроллеров ARM и ПЛИС. 6) Различные приемы программирования в LabVIEW. Интеграция текстового кода и скриптов .т, вызов DLL. Использование различных шаблонов проектирования приложений, например, архитектуры конечного автомата. 7) Программирование для многоядерных платформ. Более эффективная работа программ за счет автоматической организации многопоточных вычислений. Удобные средства отладки параллельно выполняющегося кода. 8) Хранение данных и подготовка отчетов. Поддержка широкого диапазона типов файлов позволяет не беспокоиться о проблемах конвертации из одного формата в другой. Удобные инструменты для подготовки отчетов по результатам сбора и обработки данных.
С помощью программного продукта LabView можно создавать виртуальные лабораторные работы для электротехнических специальностей в визуальном режиме с использованием удобных средств визуализации, отладки и запуска виртуальных лабораторных работ. Разработчику виртуальной лабораторной работы не нужно для подготовки материалов для лабораторной работы использовать другие программные продукты, что повышает скорость и удобство создания виртуальных лабораторных работ [56].
Методика создания виртуальной лабораторной работы
В качестве методологии разработки автоматизированной системы «VirtualLab» была выбрана методология MSF (Microsoft Solution Framework). MSF — это методология разработки программного обеспечения от Microsoft. MSF опирается на практический опыт корпорации Майкрософт и описывает управление людьми и рабочими процессами в процессе разработки решения [64]. MSF представляет собой согласованный набор концепций, моделей и правил. MSF базируется на двух основных моделях: каскадной и спиральной [65]. Каскадная модель предусматривает четкий переход от этапа к этапу: работы следующего этапа начинаются только после выполнения всех задач предыдущего. Такой стиль подходит для проектов, в которых проектные требования четко определяются заранее и с большой вероятностью не будут корректироваться потом. Данная схема организации разработки очень удобна с точки зрения управления проектом, так как позволяет четко сформулировать состав и обязанности его участников и контролировать графики выполнения проекта.
Спиральная модель обычно ориентируется на крайний случай, когда требования и параметры проекта непрерывно корректируются, а новые требования формулируются лишь по мере необходимости выполнения конкретных работ. Такая схема часто ассоциируется с понятием "экстремальной разработки". При этом исполнитель и заказчик работают в постоянном тесном сотрудничестве, клиент привлекается на каждом этапе, формулируя свои соображения по поводу созданных компонентов. Однако при такой организации очень велик риск, что процесс разработки выйдет из-под контроля, поэтому реально данная модель используется лишь в относительно небольших проектах.
Однако проблема заключается в том, что чаще всего все требования на задание действительно практически невозможно определить заранее, к тому же даже сформулированные требования подвергаются коррекции. Но тогда требуется повысить уровень управляемости проектом, без чего создание сложного ПО просто невозможно. Компромисс между этими противоречивыми требованиями и предоставляет модель процессов MSF, в которой сочетаются каскадная и спиральная модели разработки: проект реализуется поэтапно, с наличием соответствующих контрольных точек, а сама последовательность этапов может повторяться по спирали, как представлено нарис. 3.1.
Этапы и контрольные точки модели MSF В этом случае планирование на основе промежуточных контрольных точек и предсказуемость каскадной модели дополняются наличием обратной связи с заказчиком и творческим подходом к решению задач, характерными для спиральной модели. Таким образом, модель процессов MSF позволяет создавать и развертывать решения уровня предприятия, обеспечивая прогнозируемость хода проектов и учитывая реальные условия их выполнения.
В качестве языка проектирования автоматизированной системы «VirtualLab» была выбран язык UML [66]. Выбор данного языка был сделан исходя из универсальности языка UML и его интеграции с методологией MSF.
При создании «VirtualLab» язык UML применялся на следующих стадиях реализации проекта [67-69]:
1) Анализ требований - цель данной стадии состоит в том, чтобы понять процессы, которые управляют предприятием или системой, определить область деятельности системы и требования пользователя. Система рассматривается с точки зрения конечного пользователя как «черный ящик», составляется представление, что система будет делать, не рассматривая, как она это будет делать [70].
На данной стадии с помощью UML создавалась модель прецедентов системы. Она позволила выделить внешние системы, контактирующие с системой, основные процессы и их взаимосвязь. Диаграммы прецедентов дали возможность выделить функциональную структуру системы, не вдаваясь в детали ее реализации. Кроме того, было произведено предварительное выделение объектов системы и их классификация. На основании построенной модели был составлен план разработки системы.
2) Системное проектирование - данная стадия включает в себя решения верхнего уровня относительно разработки системы в целом. Здесь производилась разработка архитектуры системы с помощью диаграммы развертывания. Она позволила выделить вычислительные ресурсы, устройства, использующиеся ими, и соединения между ними, спроектировать размещение отдельных процессов и исполняемых компонент на определенных устройствах, что особенно важно при проектировании сложных систем и интернет-приложений [70].
3) Детальное проектирование - на данной стадии описывались способы решения задач, выполняемых системой. Эта стадия полностью описывает функции, классы системы и графический интерфейс с пользователем [70-77].
На данной стадии были разработаны диаграммы классов, включая отношения между классами и их атрибутами, что позволило произвести классификацию объектов, функционирующих в системе. Применяя диаграммы поведения (диаграммы последовательности, диаграммы взаимодействия, диаграммы состояний и диаграммы активности), была разработана модель поведения объектов в системе.
С помощью разработанной модели поведения были установлены зависимости между классами, произведено разделение системы на модули и выделены классы, реализуемые в данных модулях. На основании диаграммы классов создана физическая модель базы данных для хранения данных объектов постоянных классов [70, 71].
Методология разработки автоматизированной системы
Работоспособность моделей и методик, предложенных в главе 2, была проверена на примере виртуальной лабораторной работы «Хирургический доступ к аппендиксу» [105].
В медицинских ВУЗах получение студентами практических навыков в области хирургии затруднено тем, что студент не имеет возможности отрабатывать те или иные хирургические практики на пациентах клинических отделений.
Разработанная виртуальная лабораторная работа «Хирургический доступ к аппендиксу» [106] предназначена для проведения виртуальных лабораторных работ в учебных заведениях медицинского направления с целью повышения уровня практических навыков студентов и отработки порядка действий при выполнении хирургических доступов. Виртуальная лабораторная работа также может применяться студентами лично во внеучебное время для повышения уровня своих профессиональных знаний и подготовке к практическим занятиям в учебном заведении. Еще одним направлением использования виртуальной лабораторной работы является ее использование хирургами в рамках подготовки к операции.
Виртуальная лабораторная работа состоит более чем из 20 шагов. Для получения положительной оценки по результатам выполнения лабораторной работы пользователю необходимо пройти все шаги от начала и до конца за отведённый промежуток времени, набрав не менее 61 балла. Шаг в рамках лабораторной работы определён как некоторая последовательность действий, которую пользователь должен выполнить, чтобы можно было приступить к следующему шагу. Шаг представляет собой набор графических файлов, наложенных друг на друга таким образом, чтобы получилось комплексное изображение человека на определённой стадии операции. Для выполнения действий пользователь может выбирать различные инструменты - их список постоянен в течение всей лабораторной работы. Каждый инструмент для определенного шага имеет своё графическое представление. После выбора инструмента можно проводить им различные действия, направленные на осуществление хирургического доступа.
В виртуальной лабораторной работе происходит автоматизированная обработка ошибок пользователя, за которые снимаются баллы. В рамках лабораторной работы предусмотрены два вида возможных ошибок пользователя: 1) выбран неправильный инструмент; 2) действие инструментом произведено вне границ допустимой области. Первый тип ошибки возникает, когда была произведена попытка действия инструментом, который не является допустимым на текущем шаге. Второй тип ошибки возникает в том случае, если инструмент был выбран правильно, однако действия им были осуществлены вне пределов допустимой области. При появлении каждой ошибки возникает окно, в котором указано описание ошибки, совершенной пользователем, и количество штрафных баллов за совершенную ошибку.
В методиках, изложенных в главе 2, переход от шага к шагу происходит линейно (из текущего шага можно перейти только в один конкретный шаг виртуальной лабораторной работы). Для учета случайных событий необходимо в модель виртуальной лабораторной работы добавить параметр, отвечающий за переход на тот или иной шаг лабораторной работы либо в результате действий пользователя, либо в результате истечения определенного периода времени.
Схематичное изображение сюжетной линии лабораторной работы со случайным событием представлено нарис. 4.3. Схематичное изображение сюжетной линии лабораторной работы со случайным событием Таким образом, модель виртуальной лабораторной работы можно будет представить следующим кортежем М=<1, Т, V, D, Е, А, В>, где В=<тип действия пользователя: перечисление (однократное нажатие в точке; проведение линии; проведение курсора мыши в активной области фонового изображения при зажатой левой клавиши мыши, ввод текста); допустимые координаты для отслеживаемых действий пользователя: целые значения (х, у, погрешность); временной интервал: целое число секунд; идентификатор целевого шага: идентификатор шага, на который переходит пользователь при наступлении указанного типа действия пользователя> - перечисление возможных случайных событий во время выполнения шага виртуальной лабораторной работы.
Если заданы типы действия пользователя и временной интервал, то переход на целевой шаг происходит в момент, когда удовлетворяется хотя бы одно из заданных условий (либо наступление события, вызванного действием пользователя, либо истечение заданного временного интервала).
Введение случайных событий в виртуальную лабораторную работу также требует внесения изменений в методику создания виртуального тренажера, которые заключаются в необходимости перечисления возможных случайных событий во время выполнения шага виртуальной лабораторной работы, если случайные события предполагаются на конкретном шаге.
Графически изменения в методике построения виртуального тренажера представлены в виде диаграммы процесса создания лабораторной работы при помощи редактора и тренажёра со случайными событиями (в нотации BPMN [85]) на рис. 4.4.
Эффективность— основной показатель качества работы системы, характеризующий степень ее способности выполнять свою функцию по назначению (достижение цели). Используется как для сравнения процессов самой системы с целью выбора оптимальных параметров управления, так и для сравнительной оценки с другими системами [108]. Эффективность как свойство присуще только системам (организационным, техническим, биологическим и т. д.). Определять эффективность процессов не имеет смысла, поскольку процессы выполняются системами. Один и тот же процесс может быть реализован различными системами с разным качеством [109]. Кардинальными обобщающими показателями являются показатели экономической эффективности системы, характеризующие целесообразность произведенных на создание и функционирование системы затрат [110].
Перспективы использования автоматизированной системы «VirtualLab» для разработки виртуальных тренажеров со случайными событиями
Оценим выполнение описанных выше видов работ по созданию виртуальной лабораторной работы, состоящей из 20 шагов, разработчиком с использованием автоматизированной системы «VirtualLab».
Благодаря использованию интегрированного в автоматизированную систему «VirtualLab» графического редактора и автоматизированного формирования конфигурационного файла виртуальной лабораторной работы, удалось сократить время выполнения описанных выше работ, необходимых для создания виртуального тренажера (см. табл. 1).
Среднее время создания виртуальной лабораторной работы с использованием автоматизированной системы «VirtualLab» составляет 1100 минут или немного более 18 часов.
Если vnecTb, что в спеднем один человеко-час специалиста стоит 600 руб., то в денежном выражении создание одной виртуальной лабораторной работы стоит 11000 руб.
Таким образом, использование автоматизированной системы «VirtualLab» позволяет более чем в 6 раз сократить затраты на создание каждой виртуальной лабораторной работы.
На автоматизированную систему создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» получено два Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008612088 [111] и № 2012619127 [112]. Автоматизированная система «VirtualLab» внедрена в следующих коммерческих и образовательных организациях. 1) Internet Solutions Company, LLC (5348 VEGAS DR, LAS VEGAS NV 89108, USA). В Internet Solutions Company автоматизированная система «VirtualLab» используется для создания виртуальных тренажеров, обучающих сотрудников пользовательскому интерфейсу новых информационных систем, используемых в компании. Кроме того, автоматизированная система «VirtualLab» используется в Internet Solutions Company для подготовки демонстрационных стендов продуктовой линейки компании для клиентов и партнеров. 2) INTELEXA s.r.o. (Vodickova 710/31, ПО 00 - Praha 1, Czech Republic). Автоматизированная система «VirtualLab» используется в компании INTELEXA для подготовки интерактивных презентаций продуктовой линейки компании для клиентов и партнеров. 3) Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №45 Тракторозаводского района г. Волгограда. Автоматизированная система создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» используется в МОУ СОШ №45 Тракторозаводского района г. Волгограда для создания и проведения лабораторных работ по техническим дисциплинам и обучения сотрудников учреждения пользовательскому интерфейсу прикладных программ.
Также в рамках внедрения автоматизированной системы «VirtualLab» в учебном заведении была обеспечена интеграция системы с информационной системой NetSchool, представляющей собой комплексную информационную систему для современной школы: 1) мониторинг текущего учебного процесса; 2) обеспечение оперативного общения между всеми участниками учебного процесса, электронный журнал; 3) информирование родителей об успеваемости их детей. Акты внедрения представлены в Приложении В. Также автоматизированная система создания и воспроизведения виртуальных тренажеров «VirtualLab» используется в учебном процессе Волгоградского государственного медицинского университета для обучения студентов правильной последовательности действий при хирургических доступах.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "САПР и ПК" ВолгГТУ, а также на следующих конференциях: «Первая региональная научно-практическая студенческая конференция «Городу Камышину - творческую молодежь» (Камышин, 2007); «XII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2008); Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (Москва, 2007, 2008, 2009); Международная конференция «Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе (IT + SE)» (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2009, 2012).
Дипломы и грамоты, полученные автором, представлены в Приложении Г. Основные положения диссертации отражены в 9 опубликованных работах. В том числе 5 статей напечатаны в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ.
