Электронный учебник по дисциплине «Теория принятия решений»

программный электронный учебник

Современная система образования все активнее использует информационные технологии и компьютерные телекоммуникации.

Лекционно-семинарная форма обучения давно потеряла свою эффективность — практика доказала, что почти 50% учебного времени тратится впустую. Изучая зарубежный опыт, можно выделить следующий важный аспект: преподаватель выступает не в роли распространителя информации (как это традиционно принято), а в роли консультанта, советчика, иногда даже коллеги обучаемого. Это дает некоторые положительные моменты: студенты активно участвуют в процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свои точки зрения, моделировать реальные ситуации.

Достоинствами электронных учебников являются: во-первых, их мобильность, во-вторых, доступность связи с развитием компьютерных сетей, в-третьих, адекватность уровню развития современных научных знаний. С другой стороны, создание электронных учебников способствует также решению и такой проблемы, как постоянное обновление информационного материала. В них также может содержаться большое количество упражнений и примеров, подробно иллюстрироваться в динамике различные виды информации. Кроме того, при помощи электронных учебников осуществляется контроль знаний — компьютерное тестирование.

Целью дипломного проекта является создание электронного учебника по теории принятия решения.

В первой главе дипломного проекта рассматриваются использование электронных учебников в образовании, дидактические возможности учебных изданий в совершенствовании самостоятельной учебной деятельности учащихся, педагогические возможности электронных учебников и мультимедийных программ.

Вторая глава посвящена технологии разработки электронного учебника, модуль формирования структуры реализован в среде визуального программирования Delphi 7.0 фирмы Borland. Подробно рассматриваются процессы планирования, создания, компоновки.

В третьей главе описывается безопасность и экологичность проекта. Соответствие проекта стандартным требованиям по безопасности использования проекта на предприятии.

Электронный учебник «Теория принятия решения» включает в себя следующие модули: учебник, содержит необходимую информацию о различных методах принятия решений и «SuperTree» — программа построения дерева решений, основанная на условиях, заданных таблично; курс лекций; практические задания с ответами; вопросы по пройденным материалам и темы на самостоятельную работу студентов с преподавателем.

Практика использования электронных учебников показала, что студенты качественно усваивают изложенный материал, о чем свидетельствуют результаты тестирования. Таким образом, развитие информационных технологий дает широкую возможность для изобретения новых методов методик в образовании и тем самым повысить его качество.

Ожидаемые результаты работы, созданной для дисциплины «Теория принятия решения»:

— полученных теоретических знаний для формирования повышение эффективности восприятия информации и привитие практических навыков;

— уменьшения затраченного преподавателем времени на представление информации по дисциплине;

— возможность изучения дополнительной информации совместно с базовым курсом лекций;

— возможность самопроверки по контрольным вопросам;

— возможность использования практических навыков при выполнении упражнений и задач.

1. Выбор средств создания электронной системы

1.1 Общие сведения об электронных учебниках

Что же такое «Электронный учебник» и в чем его отличия от обычного учебника? Обычно электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он:

— обеспечивает практически мгновенную обратную связь;

— помогает быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычном учебнике затруднен;

— существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям;

— наряду с кратким текстом — показывает, рассказывает, моделирует и т. д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий) позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу. [1]

К недостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой.

1.2 Основные определения электронных учебников

Многие понятия, связанные с электронным учебником, существенно изменялись в течение последних двадцати лет. Современная классификация электронных учебных пособий базируется на следующих понятиях:

Совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фотои другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе — магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD, CD-R, CD-I, CD+ и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети носит название электронное издание (ЭИ).

Учебное электронное издание (УЭИ) должно содержать систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. УЭИ должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения. [2]

Учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела, части, соответствующее государственному стандарту и учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания — это и есть учебник (У).

Созданное на высоком научном и методическом уровне, полностью соответствующее республиканской составляющей дисциплины Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой — это является основой УЭИ, что носит название — электронный учебник (ЭУ).

Издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания, называется учебное пособие (УП).

Электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания, называется электронное учебное пособие (ЭУП).

Текст, представленный в электронной форме и снабженный разветвленной системой связей, позволяющей мгновенно переходить от одного его фрагмента к другому в соответствии с некоторой иерархией фрагментов, называется гипертекст.

Специальный комплекс программ, реализующих математические операции в численной и символьной формах, называется интеллектуальное ядро (ИЯ).

Объяснение, использующее наглядность, индуктивные умозаключения и формирование понятий путем ответов на вопросы типа «да» и «нет» называется компьютерное объяснение.

Решение таким методом, который, являясь наиболее простым и естественным, требует столь громоздких вычислений и преобразований, что без компьютера не применяется, называется компьютерное решение.

Представление информации в наглядной форме с помощью рисунков, графиков и анимации — это визуализация.

1.3 Характеристика электронного учебника

Реформа современного образования может состояться лишь при условии создания таких компьютерных пакетов (электронных учебников, пособий, тренажеров, тестеров и проч.), наличие которых обеспечит одну и ту же компьютерную среду в специализированной аудитории на практических занятиях, в компьютерном классе учебного заведения или общежитии, оборудованном для самостоятельной работы учащихся, а также дома на персональном компьютере.

Основываясь на официальных определениях электронного издания (ЭИ), учебного электронного издания (УЭИ) и электронного учебника (ЭУ), необходимо расширить и конкретизировать понятие ЭУ.

Новый жанр учебной литературы — «Электронный учебник». Электронный учебник (даже самый лучший) не может и не должен заменять книгу. Так же как экранизация литературного произведения принадлежит к иному жанру, так и электронный учебник принадлежит к совершенно новому жанру произведений учебного назначения. И так же как просмотр фильма не заменяет чтения книги, по которой он был поставлен, так и наличие электронного учебника не только не должно заменять чтения и изучения обычного учебника, а напротив, побуждать учащегося взяться за книгу.

Именно поэтому для создания электронного учебника недостаточно взять хороший учебник, снабдить его навигацией (создать гипертексты) и богатым иллюстративным материалом (включая мультимедийные средства) и воплотить на экране компьютера.

Электронный учебник не должен превращаться ни в текст с картинками, ни в справочник, так как его функция принципиально иная.

Электронный учебник должен максимально облегчить понимание и запоминание (причем активное, а не пассивное) наиболее существенных понятий, утверждений и примеров, вовлекая в процесс обучения иные, нежели обычный учебник, возможности человеческого мозга, в частности, слуховую и эмоциональную память, а также используя компьютерные объяснения.

Текстовая составляющая должна быть ограничена — ведь остаются обычный учебник, бумага и ручка для углубленного изучения уже освоенного на компьютере материала.

Классификация средств создания электронных учебников. Средства создания электронных учебников можно разделить на группы, используя комплексный критерий, включающий такие показатели, как назначение и выполняемые функции, требования к техническому обеспечению, особенности применения. В соответствии с указанным критерием возможна следующая классификация:

— традиционные алгоритмические языки;

— инструментальные средства общего назначения;

— средства мультимедиа;

— гипертекстовые и гипермедиа средства;

Ниже приводятся особенности и краткий обзор каждой из выделенных групп. В качестве технической базы в дальнейшем имеется в виду IBM совместимые компьютеры, как наиболее распространенные в нашей стране и имеющиеся в распоряжении университета.

Традиционные алгоритмические языки. Характерные черты электронных учебников, созданных средствами прямого программирования:

— разнообразие стилей реализации (цветовая палитра, интерфейс, структура ЭУ, способ подачи материала и т. д.);

— сложность модификации и сопровождения;

— большие затраты времени и трудоемкость;

— отсутствие аппаратных ограничений, т. е. возможность создания ЭУ, ориентированного на имеющуюся в наличие техническую базу.

Инструментальные средства общего назначения. Инструментальные средства общего назначения (ИСОН) предназначены для создания электронных учебников пользователями, не являющимися квалифицированными программистами. ИСОН, применяемые при проектировании электронных учебников, как правило, обеспечивают следующие возможности: [3]

- формирование структуры электронных учебников;

— ввод, редактирование и форматирования текста (текстовый редактор);

— подготовка статической иллюстративной части (графический редактор);

— подготовка динамической иллюстративной части (звуковых и анимационных фрагментов);

— подключение исполняемых модулей, реализованных с применением других средств разработки и др.

К достоинствам инструментальных средств общего назначения следует отнести:

— возможность создания электронных учебников лицами, которые не являются квалифицированными программистами;

— существенное сокращение трудоемкости и сроков разработки электронных учебников;

— невысокие требования к компьютерам и программному обеспечению.

— Вместе с тем ИСОН имеют ряд недостатков, таких как:

— далеко не дружественный интерфейс;

— меньшие, по сравнению с мультимедиа и гипермедиа системами, возможности;

— отсутствие возможности создания программ дистанционного обучения.

В нашей стране существует множество ИСОН: Адонис, АосМикро, Сценарий, ТесСис, Интегратор и др.

Средства мультимедиа. Еще до появления новой информационной технологии эксперты, проведя множество экспериментов, выявили зависимость между методом усвоения материала и способностью восстановить полученные знания некоторое время спустя. Если материал был звуковым, то человек запоминал около 14 его объема. Если информация была представлена визуально — около 13. При комбинировании воздействия (зрительного и слухового) запоминание повышалось до половины, а если человек вовлекался в активные действия в процессе изучения, то усвояемость материала повышалось до 75%. [4]

Итак, мультимедиа означает объединение нескольких способов подачи информации — текст, неподвижные изображения (рисунки и фотографии), движущиеся изображения (мультипликация и видео) и звук (цифровой и MIDI) — в интерактивный продукт.

Аудиоинформация включает в себя речь, музыку, звуковые эффекты. Наиболее важным вопросом при этом является информационный объем носителя. По сравнению с аудио видеоинформация представляется значительно большим количеством используемых элементов. Прежде всего, сюда входят элементы статического видеоряда, которые можно разделить на две группы: графика (рисованные изображения) и фото. К первой группе относятся различные рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме. Ко второй — фотографии и сканированные изображения.

Динамический видеоряд практически всегда состоит из последовательностей статических элементов (кадров). Здесь выделяются три типовых элемента: обычное видео (около 24 фото в секунду), квазивидео (6−12 фото в секунду), анимация. Использование видеоряда в составе мультисреды предполагает решение значительно большего числа проблем, чем использование аудио. Среди них наиболее важными являются: разрешающая способность экрана и количество цветов, а также объем информации.

Характерным отличием мультимедиа продуктов от других видов информационных ресурсов является заметно больший информационный объем, поэтому в настоящее время основным носителем этих продуктов является оптический диск CD-ROM стандартной емкостью 640 Мбайт. Для профессиональных применений существует ряд других устройств (CD-Worm, CD-Rewritaeble, DVD и др.), однако они имеют очень высокую стоимость.

Гипертекстовые и гипермедиа средства. Гипертекст — это способ нелинейной подачи текстового материала, при котором в тексте имеются каким-либо образом выделенные слова, имеющие привязку к определенным текстовым фрагментам. Таким образом, пользователь не просто листает по порядку страницы текста, он может отклониться от линейного описания по какой-либо ссылке, т. е. сам управляет процессом выдачи информации. В гипермедиа системе в качестве фрагментов могут использоваться изображения, а информация может содержать текст, графику, видеофрагменты, звук. [5]

Использование гипертекстовой технологии удовлетворяет таким предъявляемым к учебникам требованиям, как структурированность, удобство в обращении. При необходимости такой учебник можно «выложить» на любом сервере и его можно легко корректировать. Но, как правило, им свойственны неудачный дизайн, компоновка, структура и т. д.

В настоящее время существует множество различных гипертекстовых форматов (HTML, DHTML, PHP и др.).

Критерии выбора средств. При выборе средств необходима оценка наличия:

— аппаратных средств определенной конфигурации;

— сертифицированных программных систем;

— специалистов требуемого уровня.

Кроме того, необходимо учитывать назначение разрабатываемого ЭУ, необходимость модификации дополнения новыми данными, ограничение на объем памяти и др.

Благодаря бурно развивающейся технологии средства мультимедиа и гипермедиа становятся достаточно дешевыми, чтобы устанавливать их на большинство персональных компьютерах. Кроме того, мощность и быстродействие аппаратных средств позволяют использовать вышеупомянутые средства.

1.4 Основные этапы разработки электронного учебника

Рекомендаций по созданию основных этапов разработки электронного учебника О. В. Зиминой и А. И. Кириллова: [6]

1. Выбор источников.

2.

Заключение

договоров с авторами о праве на переработку.

3. Разработка оглавления и перечня понятий.

4. Переработка текстов в модули по разделам и создание Help.

5. Реализация гипертекста в электронной форме.

6. Разработка компьютерной поддержки.

7. Подготовка материала для визуализации.

8. Визуализация материала.

Но с учетом специального обучения выбрана следующая последовательность этапов разработки электронного учебника по Теории принятия решения:

1. Выбор предметной области (для кого?).

2. Определение назначения (учебник).

3. Определение структуры (лекционные занятия, практические занятия, лабораторные занятия, СРСП).

4. Определение пользователей.

5. Переработка текстов в модули по разделам и создание Help.

6. Реализация гипертекста в электронной форме.

7. Разработка компьютерной поддержки.

8. Подготовка материала для визуализации.

9. Визуализация материала.

Методические рекомендации по разработке электронного учебника. На первом этапе разработки ЭУ целесообразно выбрать дисциплину, для которой необходим не предложенный бумажный вариант, а именно учебное издание в электронном виде. Для кого этот учебник предназначается, и для кого удобен в пользовании.

На втором этапе определяется назначение, что именно будет создаваться автором, то есть: будет ли это учебник, будет ли это пособие, или же какой-либо сайт.

На третьем этапе разрабатывается оглавление, т. е. производится разбиение материала на разделы, состоящие из модулей, минимальных по объему, но замкнутых по содержанию, а также составляется перечень понятий, которые необходимы и достаточны для овладения предметом.

На четвертом этапе разрабатывается определение пользователей. В данном случае ЭУ предназначен для преподавателей и студентов как дневного, так и заочного отделения формы обучения в вузе. А также для любого пользователя, который заинтересован обучением данной науки в индивидуальном, самостоятельном познании.

На пятом этапе перерабатываются тексты источников в соответствии с оглавлением, индексом и структурой модулей; исключаются тексты, не вошедшие в перечни, и пишутся те, которых нет в источниках; разрабатывается система контекстных справок (Help); определяются связи между модулями и другие гипертекстные связи.

Таким образом, подготавливаются проект гипертекста для компьютерной реализации.

На шестом этапе гипертекст реализуется в электронной форме.

В результате создается примитивное электронное издание, которое уже может быть использовано в учебных целях. Многие именно такое примитивное ЭИ и называют электронным учебником. Оно практически не имеет шансов на коммерческий успех, потому что студенты не будут его покупать.

На седьмом этапе разрабатывается компьютерная поддержка: определяется, какие действия в каждом конкретном случае поручаются компьютеру и в какой форме должен быть представлен ответ компьютера; проектируется и реализуется ИЯ; разрабатываются инструкции для пользователей по применению интеллектуального ядра ЭУ для решения задач.

В результате создается работающий электронный учебник, который обладает свойствами, делающими его необходимым для студентов, полезным для аудиторных занятий и удобным для преподавателей. Такой ЭУ может распространяться на коммерческой основе.

На восьмом этапе разрабатываются сценарии визуализации модулей для достижения наибольшей наглядности, максимальной разгрузки экрана от текстовой информации и использования эмоциональной памяти учащегося для облегчения понимания и запоминания изучаемого материала.

На девятом этапе производится визуализация текстов, т. е. компьютерное воплощение разработанных сценариев с использованием рисунков, графиков и, возможно, анимации (нужно иметь в виду, что анимация стоит очень дорого).

На этом заканчивается разработка ЭУ и начинается его подготовка к эксплуатации. Следует отметить, что подготовка к эксплуатации ЭУ может предполагать некоторые коррекции его содержательной и мультимедийной компонент.

1.5 Подготовка электронного учебника к эксплуатации

Содержанием этого этапа работы являются

1. написание инструкций по эксплуатации;

2. разработка методического обеспечения;

3. Защита и распространение электронного учебника.

Вопросы защиты ЭУ от нелегального копирования требуют специального решения в каждом конкретном случае, в зависимости от условий финансирования его разработки и порядка распространения. Эти вопросы требуют специального изучения.

1.6 Методическое обеспечение электронного учебника

Если создание электронного учебника не будет сопровождаться разработкой надлежащих методических материалов, затраченные силы и средства пропадут даром, поскольку тогда электронный учебник не будет воспринят системой образования. Поэтому методическое обеспечение ЭИ имеет принципиальное значение для успеха проекта в целом.

Реформа образования требует создания таких УЭИ, наличие которых обеспечит одну и ту же компьютерную среду для учащихся и преподавателей, в аудитории и дома. Здесь уместно провести параллель с реформой европейского образования, связанной с изобретением книгопечатания (Гутенберг, 1440 г.) [7]

Средневековые школяры полностью зависели от своего наставника, ибо только он владел информацией. Изобретение Гутенбергом книгопечатания сделало источник информации (книгу) одинаково доступным для всех, что принципиально изменило систему образования. Книга, перо и бумага — всем этим стал владеть и преподаватель, и учащийся, причем и в аудитории, и дома.

Аналогично, для успешной реформы современного образования необходимо сделать новые источники информации (в частности, УЭИ) одинаково доступными для всех. Однако, в данном случае именно преподаватели зачастую оказываются в худшем положении по сравнению со студентами, так как они по ряду причин объективного и субъективного характера меньше привыкли к работе с компьютером и меньше готовы к восприятию новых технологий в образовании. [8]

Очевидно, что с появлением и совершенствованием различных УЭИ должны принципиально измениться учебные программы и планы лекций и практических занятий, а также роль преподавателя в учебном процессе.

Роль методического обеспечения. Важно понять, что если электронные учебники и ЭУП будут разработаны в соответствии с принципами, изложенными выше, то можно будет считать компьютеризацию образования состоявшейся. По разным причинам, и не только материального характера, никогда не будет так, чтобы компьютеры были в каждом доме, в каждой аудитории и в каждой комнате общежития. Это не только невозможно, но и, как будет показано ниже, не нужно.

Однако даже самые лучшие электронные средства обучения осядут мертвым грузом на компьютерах, если их использование не будет методически обеспечено, если не будет создано компьютерное учебно-информационное пространство, единое для преподавателей студентов и учащихся.

Успешная компьютеризация образования зависит не от количества компьютеров, а от качества средств обучения и методического обеспечения их использования (здесь уместно вспомнить термин «внедрение»).

Отсутствие полного комплекса методических материалов, а также удобных и эффективных форм повышения квалификации, оперативной и полной информации о появлении и содержании новых компьютерных учебных пакетов, вынуждают преподавателя не только не использовать в своей профессиональной деятельности достижений компьютеризации, но иногда даже запрещать студентам использовать компьютер при выполнении домашних заданий и типовых расчетов.

В то же время многие принципиальные вопросы остаются неисследованными из-за недостатка времени у преподавателя в аудитории и у студентов дома. Многие важные разделы современной теории принятия решений не изучаются вовсе или изучаются поверхностно, часто только на лекциях без поддержки на практических занятиях и без домашних заданий, и следовательно, быстро стираются из памяти студентов и не могут быть использованы при изучении других дисциплин, как естественно-научных и общетехнических, так и профилирующих, не говоря уже о профессиональной деятельности будущего выпускника. В результате недостаточности и короткой «выживаемости» знаний предмета программы специальных дисциплин пестрят доморощенными «методами» решения стандартных решаемых задач.

Все сказанное вовсе не означает, что преподавателей надо немедленно усадить за компьютеры, а занятия перенести в компьютерные классы. Это не только невозможно, но и вредно (хотя такие попытки систематически предпринимаются). [9]

1.7 Аппаратное и программное обеспечение разработки электронного учебника

История вопроса. При первых попытках разработать электронный учебник использовалось так называемое прямое программирование на одном из языков типа FORTRAN, C++ и т. п. В роли программистов выступали студенты старших курсов и аспиранты. Они покидали кафедры вместе с исходными текстами программ. В результате эти программы нельзя было модернизировать, изменять и они быстро устаревали.

Позднее пришла пора так называемых оболочек, представлявших из себя универсальные среды для наполнения методическими материалами. Стоимость таких оболочек варьировалась от 500 до 5000 долларов. Хотя оболочки не требовали непосредственного программирования и, в принципе, каждый преподаватель мог подготовить электронный учебник, ничего заслуживающего внимания создано не было по трем причинам. Во-первых, в то время концепции, относящиеся к электронным учебникам, находились в зачаточном состоянии. Во-вторых, персональные компьютеры еще не имели надлежащего распространения. В те годы энтузиасты создания электронных учебников заложили основы современных представлений о том, каким должен быть ЭУ.

В 90-е годы с развитием аппаратного и программного обеспечения компьютеров появились средства, действительно позволяющие создавать подлинные электронные учебники. Имеется в виду:

1. операционные системы Windows и OS/2, в которых стало возможным программирование на высоком уровне, использующее DLL и OLE;

2. мультимедийные средства;

3. системы символьной математики. [10]

Наряду с этим, персональные компьютеры перестали быть роскошью и проникли в систему образования, хотя и без надлежащего программного обеспечения.

Роль оболочек теперь может выполнить пакет Microsoft Office. Для программирования необходим пакет Delphi или С++. Все методическое содержание может быть подготовлено в печатном виде. Для быстрого представления печатных материалов в электронной форме необходим сканнер и пакет Fine Reader. Для ускорения работы очень полезен микрофон и пакет распознавания речи DragonDictate (в русской версии Комбат).

1.8 Структурная организация электронного учебника

На рынке компьютерных продуктов с каждым годом возрастает число обучающих программ, электронных учебников и т. п. Одновременно не утихают споры о том, каким должен быть «электронный учебник», какие функции «вменяются ему в обязанность». Традиционное построение ЭУ: предъявление учебного материала, практика, тестирование.

В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования:

1. Информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новых понятий.

2. Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудиоили видео — виде («живые лекции»). Обязательным элементом интерфейса для живых лекций будет линейка прокрутки, позволяющая повторить лекцию с любого места.

3. Текстовая информация может дублировать некоторую часть живых лекций.

4. На иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, должна быть мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (карты, плана, схемы, чертежа сборки изделия, пульта управления объектом и т. д.).

5. Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром. Перспективным элементом может быть подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области.

6. Видеоинформация или анимации должны сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении. В этом случае затраты времени для пользователей в пять-десять раз меньше по сравнению с традиционным учебником. Некоторые явления вообще невозможно описать человеку, никогда их не видавшему (водопад, огонь и т. д.).

Видеоклипы позволяют изменять масштаб времени и демонстрировать явления в ускоренной, замедленной или выборочной съемке.

7. Наличие аудиоинформации, которая во многих случаях является основной и порой незаменимой содержательной частью учебника.

1.9 Режимы работы электронного учебника

Можно выделить 3 основных режима работы ЭУ:

1. обучение без проверки;

2. обучение с проверкой, при котором в конце каждой главы (параграфа) обучаемому предлагается ответить на несколько вопросов, позволяющих определить степень усвоения материала;

3. тестовый контроль, предназначенный для итогового контроля знаний с выставлением оценки.

В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования: структурированность

— удобство в обращении

— наглядность изложенного материала.

Чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, целесообразно использование гипертекстовой технологии. [11]

Электронный вариант учебника вмещает в себе и средства контроля, так как контроль знаний является одной из основных проблем в обучении. Долгое время в отечественной системе образования контроль знаний, как правило, проводилось в устной форме. На современном этапе применяются различные методы тестирования. Многие, конечно, не разделяют этой позиции, считая, что тесты исключают такие необходимые навыки, как анализирование, сопоставление и т. д. В системах дистанционного обучения применение новых технологии дает возможность качественно по-новому решить проблему. Мы заложили в электронный вариант учебника, таким образом, можно надеяться, что применение новых информационных технологий способствуют повышению эффективности обучения, а также являются незаменимым инструментом при самостоятельной подготовке обучающегося.

Известно, что для активного овладения конкретной предметной областью необходимо не только изучить теорию, но и сформировать практические навыки в решении задач. Для этого нужно научиться строить математические модели изучаемых процессов и явлений, проектировать алгоритмы решения и реализовывать их в виде программ. Для достижения этой цели в состав ЭУ включена серия модельных программ, обеспечивающих графическую иллюстрацию структуры и работы алгоритмов, что позволяет не только повысить степень их понимания, но и способствует развитию у студента интуиции и образного мышления.

Электронный учебник — компьютерное, педагогическое программное средство, предназначенное, в первую очередь, для предъявления новой информации, дополняющей печатные издания, служащее для индивидуального и индивидуализированного обучения и позволяющее в ограниченной мере тестировать полученные знания и умения обучаемого. Автоматизированная обучающая система — это также компьютерное, педагогическое программное средство, предназначенное, как для предъявления новой информации, так и для научения навыкам и умениям, промежуточного и итогового тестирования (экзаменования), обладающее развитой системой помощи, как по самой обучающей программе, так и по изучаемому предмету, обладающее возможностью поднастройки к обучаемому (его уровню знаний, скорости и пути продвижения по изучаемому материалу и т. д.), обладающее развитой системой сбора и обработки статистической информации об отдельном обучаемом, группе и потоке обучаемых, накапливающее информацию о часто встречающихся ошибках при работе с обучающей системой и ошибках по изучаемой теме или дисциплине. [12]

Электронный учебник, как учебное средство нового типа, может быть открытой или частично открытой системой, т. е. такой системой, которая позволяет внести изменения в содержание и структуру учебника.

При этом, естественно, должно быть ограничение от несанкционированного изменения учебника, таким образом, чтобы, во-первых, не нарушался закон «Об авторских и смежных правах», а для защиты электронного учебника от несанкционированного изменения должен применяться пароль или система паролей.

Во-вторых, изменения, если предусмотрена такая возможность, должны быть разрешены только опытному преподавателю, чтобы не нарушалась общая структура и содержание электронного учебника.

Модификация электронного учебника может потребоваться, в первую очередь, для адаптации его к конкретному учебному плану, учитывающему специфику изучаемой дисциплины в данном ВУЗе, возможности материально-технической базы, личный опыт преподавателя, современное состояние науки, базовый уровень подготовленности обучаемых, объем часов, выделенных на изучение дисциплины и т. д.

Некоторые элементы электронного учебника:

1. Электронный учебник должен содержать только минимум текстовой информации, в связи с тем, что длительное чтение текста с экрана приводит к значительному утомлению и как следствие к снижению восприятия и усвоения знаний. Существенное значение имеет размер и начертание шрифта. В отношении печатных учебных пособий исследования показывают, что наклонные шрифты (курсив) могут использоваться для акцента или в исключительных случаях для дополнительного текста. Электронный вариант учебника позволяет выделить отдельные слова или фразы цветом и фоном, что с одной стороны улучшает наглядность, позволяет акцентировать внимание на главном, но с другой стороны, излишняя «пестрота» или недостаточная контрастность могут рассеивать внимание или затруднить чтение.

2. Такие учебники должны содержать большое количество иллюстративного материала. Как отмечает Мархель, «по сравнению с обычным учебником учебное пособие требует большего количества иллюстрированного материала, активизирующего мыслительную деятельность обучаемого … обеспечивающего практическую наглядность обучения». Ряд авторов также отмечают высокую дидактическую значимость иллюстраций. Для ограничения объема учебника (размеры файлов) и соответственно возможности его использования на более широком спектре компьютеров, целесообразно использование упакованных форматов графических файлов (GIF, JPEG и др.), использование ограниченной палитры цветов или векторных графических файлов, например WMF. [13]

3. Использование видеофрагментов позволяет передать в динамике процессы и явления. Несмотря на большие размеры файлов, применять их целесообразно, т.к. восприятие и заинтересованность студентов повышаются и как следствие, улучшается качество знаний.

4. В традиционном обучении преобладают вербальные средства при предъявлении нового материала. В связи с этим применение аудио фрагментов в электронном учебнике позволяет не только приблизить его к привычным способам предъявления информации, но и улучшить восприятие нового материала, при этом активизирует не только зрительные, но и слуховые центры головного мозга. По данным ЮНЕСКО при аудиовосприятии усваивается только 12% информации, при визуальном около 25%, а при аудиовизуальном до 65% воспринимаемой информации. Несмотря на развитие и улучшение мультимедийных средств в настоящее время большая часть компьютеров, используемых в обучении, еще не оснащена звуковыми системами. Кроме того, во время аудиторных занятий (при индивидуализированном обучении) звук целесообразнее воспроизводить с помощью наушников, а не внешних акустических систем (колонок). Таким образом, вышесказанное накладывает ограничения на использование электронных учебников, со встроенными звуковыми фрагментами.

5. Электронный учебник должен содержать гиперссылки по элементам учебника и возможно иметь ссылки на другие электронные учебники и справочники. Желательно иметь содержание с быстрым переходом на нужную страницу.

6. Возможен, например, с помощью технологии OLE, запуск других компьютерных программ для показа примеров, тестирования и др. целей.

7. Исключительное дидактическое значение имеет компоновка текстового, графического и другого материала. Качество восприятия новой информации, возможность обобщения и анализа, скорость запоминания, полнота усвоения учебной информации в значительной мере зависят как от расположения информации на странице (экране компьютера), так и от последовательности идущих друг за другом страниц. Ведь, в отличие от печатного издания, в котором можно одновременно «заглядывать» в две страницы, держа промежуточные страницы в руках, в электронном учебнике это сделать невозможно. Но в связи с вышесказанным, электронный учебник должен позволять делать закладки в любом месте, отображать список закладок, отсортировав их в любом порядке.

8. В электронном учебнике должен быть список рекомендованной литературы, изданной традиционным, печатным способом. Как отмечалось выше, электронный учебник может быть адаптирован к конкретному учебному плану ВУЗа и поэтому в списке литературы можно предусмотреть указание имеющегося в библиотеке количества книг или других изданий.

Список литературы

может быть дополнен не только ссылками на статьи в журналах, сборниках научных конференций и др., но также и на электронные публикации, размещенные на серверах учебного заведения или в сети Internet.

1.10 Обзор программных средств

В данном разделе предложены наиболее известно — применяемые программные средства, как основа электронного учебника.

Язык HTML. Язык HTML (Hyper Text Markup Language — язык разметки гипертекста) предназначен для формирования документов и приведения их к виду, пригодному для просмотра с помощью программ-браузеров, например Netscape Navigator или MS Explorer. Основная идея, которая преследовалась при его разработке — создать такой формат документов, который не зависел бы от типа компьютера, на котором эти документы будут просматриваться.

HTML был разработан Тимом Бернерс-Ли во время его работы в CERN и распространен броузером Mosaic, разработанным в NCSA. В 1990;х годах он добился особенных успехов благодаря быстрому росту Web. В это время HTML был расширен и дополнен. В Web очень важно использование одних и тех же соглашений HTML авторами Web-страниц и производителями. Это явилось причиной совместной работы над спецификациями языка HTML. [14]

Существуют несколько версий HTML. HTML 2.0 (ноябрь 1995) был разработан под эгидой Internet Engineering Task Force (IETF) для упорядочения общепринятых положений в конце 1994 года. HTML+ (1993) и HTML 3.0 (1995) — это более богатые версии языка HTML. Несмотря на то, что в обычных дискуссиях согласие никогда не было достигнуто, эти черновики привели к принятию ряда новых свойств. Усилия Рабочей группы World Wide Web Consortium по HTML в упорядочении общепринятых положений в 1996 привели к версии HTML 3.2 (январь 1997). Большинство людей признают, что документы HTML должны работать в различных браузерах и на разных платформах. Достижение совместимости снижает расходы авторов, поскольку они могут разрабатывать только одну версию документа. В противном случае возникает еще больший риск, что Web будет представлять собой смесь личных несовместимых форматов, что, в конечном счете, приведет к снижению коммерческого потенциала Web для всех участников. В каждой версии HTML предпринималась попытка отразить все большее число соглашений между работниками и пользователями этой индустрии, чтобы усилия авторов не были потрачены впустую, а их документы не стали бы нечитаемыми в короткий срок.

Язык HTML разрабатывался с той точки зрения, что все типы устройств должны иметь возможность использовать информацию в Web: персональные компьютеры с графическими дисплеями с различным разрешением и числом цветов, сотовые телефоны, переносные устройства, устройства для вывода и ввода речи, компьютеры с высокой и низкой частотой и т. д.

Сам HTML-документ представляет собой текстовый файл. В основе любого World Wide Web — документа лежат дескрипторы. Дескрипторы, которые заключаются в угловые скобки < >, описывают структуру и формат документа. Дескрипторы можно разбить на четыре группы в соответствии с выполняемыми ими функциями. Различают дескрипторы определения, описания, связи и дескрипторы, вызывающие средства мультимедиа.

Но сам по себе язык HTML, на котором создаются документы для Internet’а, является пассивным. Его даже нельзя назвать языком программирования. Он позволяет размещать на Web-страничке текст, картинки, организовывать ссылки, но не позволяет сделать Web-страничку активной. [15]

Таким образом, далее следует рассмотреть средства, позволяющие сделать Web-страничку активной.

Язык Java. Связанные с языком Java технологии завоевали Internet, и вполне заслуженно, потому что они внесли выполняемые элементы в документы World Wide Web. Выполняемые элементы представляют собой программы, которые вложены в эти документы и выполняются внутри них. Именно Java-технология обеспечила возможность встраивать в Web-странички, созданные с помощью языка HTML, небольшие программы на языке Java, называемые аплетами. Язык программирования Java был создан фирмой Sun Microsystems и произошел от языка Oak. [16]

Язык Java является компилируемым. Программа сначала компилируется в архитектурно-независимый байт-код, который потом интерпретируется Web-браузером, поддерживающим Java. Поэтому Java-аплеты могут выполняться практически на всех аппаратных и программных платформах.

Создание языка Java — это действительно один из самых значительных шагов вперед в области разработки сред программирования за последние 20 лет. Язык HTML был необходим для статического размещения страниц во «Всемирной паутине» WWW (World Wide Web). Язык Java потребовался для качественного скачка в создании интерактивных продуктов для сети Internet.

Три ключевых элемента объединились в технологии языка Java и сделали ее в корне отличной от всего, существующего на сегодняшний день:

1. Java предоставляет для широкого использования свои аплеты (applets) — небольшие, надежные, динамичные, не зависящие от платформы активные сетевые приложения, встраиваемые в страницы Web. Аплеты Java могут настраиваться и распространяться потребителям с такой же легкостью, как любые документы HTML.

2. Java высвобождает мощь объектно — ориентированной разработки приложений, сочетая простой и знакомый синтаксис с надежной и удобной в работе средой разработки. Это позволяет широкому кругу программистов быстро создавать новые программы и новые аплеты.

3. Java предоставляет программисту богатый набор классов объектов для ясного абстрагирования многих системных функций, используемых при работе с окнами, сетью и для ввода-вывода. Ключевая черта этих классов заключается в том, что они обеспечивают создание независимых от используемой платформы абстракций для широкого спектра системных интерфейсов.

Язык Java зародился как часть проекта создания передового программного обеспечения (ПО) для различных бытовых приборов. Реализация проекта была начата на языке С++, но вскоре возник ряд проблем, наилучшим средством борьбы с которыми было изменение самого инструмента — языка программирования. Стало очевидным, что необходим платформо-независимый язык программирования, позволяющий создавать программы, которые не приходилось бы компилировать отдельно для каждой архитектуры, и можно было бы использовать на различных процессорах под различными операционными системами.

Java обладает многими преимуществами, такими, как простота, безопасность, объектная ориентированность, надежность, интерактивность, независимость от архитектуры ЭВМ, высокая производительность, богатая объектная среда. Огромное преимущество Java заключается в том, что на этом языке можно создавать приложения, способные работать на различных платформах. К сети Internet подключены компьютеры самых разных типов — Pentium PC, Macintosh, рабочие станции Sun и так далее. Даже в рамках компьютеров, созданных на базе процессоров Intel, существует несколько платформ, например, Microsoft Windows версии 3.1, Windows 95, Windows NT, OS/2, Solaris, различные разновидности операционной системы UNIX с графической оболочкой X-Windows. Между тем, создавая сервер Web в сети Internet, вы бы наверняка хотели, чтобы им могло пользоваться как можно большее число людей. В этом случае вас выручат приложения Java, предназначенные для работы на различных платформах и не зависящие от конкретного типа процессора и операционной системы. [17]

Программы, составленные на языке программирования Java, можно разделить по своему назначению на две большие группы. К первой группе относятся приложения Java, предназначенные для автономной работы под управлением специальной интерпретирующей машины Java. Реализации этой машины созданы для всех основных компьютерных платформ. Вторая группа — это так называемые аплеты (applets). Аплеты представляют собой разновидность приложений Java, которые интерпретируются виртуальной машиной Java, встроенной практически во все современные браузеры.

Приложения, относящиеся к первой группе (мы будем называть их просто приложениями Java), — это обычные автономные программы. Так как они не содержат машинного кода и работают под управлением специального интерпретатора, их производительность заметно ниже, чем у обычных программ, составленных, например, на языке программирования C++. Однако не следует забывать, что программы Java без перетрансляции способны работать на любой платформе, что само по себе имеет большое значение в плане разработок для Internet.

Аплеты Java встраиваются в документы HTML, хранящиеся на сервере Web. С помощью аплетов можно сделать страницы сервера Web динамичными и интерактивными. Аплеты позволяют выполнять сложную локальную обработку данных, полученных от сервера Web или введенных пользователем с клавиатуры. Из соображений безопасности аплеты (в отличие от обычных приложений Java) не имеют никакого доступа к файловой системе локального компьютера. Все данные для обработки они могут получить только от сервера Web. Более сложную обработку данных можно выполнять, организовав взаимодействие между аплетами и расширениями сервера Web — приложениями CGI и ISAPI. [18]

Для повышения производительности приложений Java в современных браузерах используется компиляция «на лету» — Just-In-Time compilation (JIT). При первой загрузке аплета его код транслируется в обычную исполнимую программу, которая сохраняется на диске и запускается. В результате общая скорость выполнения аплета Java увеличивается в несколько раз.

Язык Java является объектно-ориентированным и поставляется с достаточно объемной библиотекой классов. Так же как и библиотеки классов систем разработки приложений на языке C++, библиотеки классов Java значительно упрощают разработку приложений, представляя в распоряжение программиста мощные средства решения распространенных задач. Поэтому программист может больше внимания уделить решению прикладных задач, а не таких, как, например, организация динамических массивов, взаимодействие с операционной системой или реализация элементов пользовательского интерфейса.

Язык JavaScript. Назначение языка JavaScript — такое же, как и Java — позволить сделать Web-страничку активной. Язык JavaScript не имеет никакого отношения к языку Java, несмотря на схожее название. Java имеет очень немного средств для связи аплетов с браузером, что так необходимо разработчикам в их приложениях, в то время как JavaScript разрабатывался именно для этого. В отличии от Java, JavaScript является интерпретируемым языком. Программа на языке JavaScript размещается прямо в HTML-документе в виде исходного текста и автоматически компилируется в байт-код при загрузке документа в браузер.

Для авторов HTML-документов JavaScript представляет важный шаг вперед на пути к созданию HTML-приложений, которые взаимодействуют с пользователем. Таким образом, главной целью языка JavaScript является обеспечение активного взаимодействия HTML-документов с пользователем. Этот язык не претендует на то, чтобы быть полномасштабным языком программирования, такими как Java и Си. Скорее, он является расширением языка HTML, облегчающим работу пользователя с конкретным браузером. Важен тот факт, что JavaScript-программы действительно являются выполнимым содержимым документов: они физически находятся внутри HTML-документов, в отличие от Java-аплетов, которые существуют вне документов, их активизирующих.

JavaScript появился в конце 1995 года и к настоящему времени стал очень популярным и поддерживается многими браузерами. Язык JavaScript был создан компанией Netscape Communication Corporation в сотрудничестве с компанией Sun Microsystems. Первоначальное название языка JavaScript было LiveScript. Затем, после того как язык Java получил всемирную известность, LiveScript переименовали в JavaScript. Возможно, это было сделано фирмой Netscape из коммерческих соображений: все, что имело в своем названии ключевое слово «Java», вызывало живой интерес. [19]

При разработке языка программирования JavaScript предполагалось, что он будет предназначен для непрофессионалов. По простоте использования JavaScript больше всего напоминает Basic, хотя с помощью него квалифицированные программисты могут решать достаточно серьезные и, что немаловажно, полезные задачи. JavaScript не предназначен для создания автономных программ или аплетов, и в этом он сильно отличается от других языков, таких как С++ или Java. Конструкции JavaScript встраиваются непосредственно в исходный текст документов HTML и интерпретируются браузером по мере загрузки этих документов. Более того, с помощью JavaScript вы можете динамически формировать и изменять текст загружаемого документа HTML. Еще одна важная особенность языка JavaScript — это его объектная ориентированность. И хотя объектно-ориентированные возможности JavaScript заметно беднее, чем в С++ или Java, они все же есть в этом языке. Программистам доступны многочисленные объекты, встроенные в браузер и загруженные в него документы HTML, такие как документы HTML, фреймы, формы, ссылки на другие документы и так далее. Допускается создание собственных классов, а также группирование объектов и структур данных для расширения базовых классов. С помощью конструкций JavaScript, встроенных в документы HTML, можно обрабатывать события. Эти события возникают в результате выполнения пользователем различных операций над документом HTML, загруженным в окно браузера. Это позволяет получать различные визуальные эффекты, например, изменение внешнего вида органов управления, когда над ними находится курсор мыши. Можно предварительно проверять данные, введенных пользователем в полях формы перед их отправкой для обработки на сервер Web, а также выполнять произвольные действия перед загрузкой документа HTML в окно браузера и делать другую полезную работу. [20]

Следует заметить, что JavaScript не предназначен для создания сложных программ. Подобные задачи лучше решать с использованием других языков программирования, например, с помощью Java. Однако с помощью JavaScript вы можете быстро создавать активные страницы с достаточно сложным поведением. Этот язык несложен в изучении, а программы, составленные с его использованием, легко поддаются отладке.

CGI-интерфейс. CGI — Common Gateway Interface является стандартом интерфейса (связи) внешней прикладной программы с Web сервером типа HTTP. Обычно гипертекстовые документы, извлекаемые из WWW серверов, содержат статические данные. С помощью CGI можно создавать CGI-программы, называемые шлюзами или CGI-скриптами, которые во взаимодействии с такими прикладными системами, как система управления базой данных, электронная таблица, деловая графика и др., смогут выдать на экран пользователя динамическую информацию. Главное назначение Common Gateway Interface — обеспечение единообразного потока данных между сервером и прикладной программой, которая запускается на сервере. CGI-скрипт запускается WWW сервером в реальном масштабе времени. WWW сервер обеспечивает передачу запроса пользователя шлюзу, а она в свою очередь, используя средства прикладной системы, возвращает результат обработки запроса на экран пользователя. Программа-шлюз может быть написана на языках Pascal, C/C++, Fortran, Perl, TCL, Unix Schell, Visual Basic, Apple Script и т. д. Как выполнимый модуль, она обычно записывается в поддиректорию с именем cgi-bin WWW сервера. [21]

Macromedia Flash. Macromedia Flash — очень мощное, при этом и простое в использовании, средство создания анимированных проектов на основе векторной графики со встроенной поддержкой интерактивности. Flash является идеальным рабочим инструментом для художников и дизайнеров, позволяющим дополнять создаваемые ими Web-проекты анимацией и звуком. Для работы с Flash не обязательно иметь какой-либо опыт в программировании — этот пакет позволяет создавать Web-узлы с элементами интерактивности без необходимости написания исходных кодов JavaScript, Java или HTML. [22]

Преимущества Macromedia Flash. Первое из них — это малые размеры объемов и высокая скорость загрузки Flash-приложений. В основном это достигается за счет применения векторной графики. Традиционно графика передавалась в виде растровых изображений. Несмотря на то, что они были эффективными и часто очень художественными, растровые изображения требовали значительной полосы пропускания и не обладали ни одним из преимуществ векторной графики. Растровые графические файлы, например, почти всегда больше, чем их векторные эквиваленты (даже если они выглядят одинаково). Этот факт становится более очевидным при увеличении физических размеров графики. Однако, хотя векторная графика имеет преимущество в размерах файлов, некоторые графические эффекты могут быть достигнуты только с использованием растровых изображений. К счастью, Flash поддерживает и растровую графику. А благодаря использованию последних технологий сжатия, Flash помогает свести размер файла к минимуму даже при использовании растровых изображений. И последний, вероятно, решающий фактор, определяющий способность Flash создавать быстро загружающиеся приложения мультимедиа для Web — это передача содержимого в потоковом режиме. Несмотря на другие свои достоинства, без этой особенности Flash вряд ли бы стал таким практичным для использования в Web. Потоковая передача содержимого — это еще один пример технологии, порожденной необходимостью. До ее появления ограниченная скорость соединения не позволяла пользователям просматривать или прослушивать файлы, пока все их содержимое не было полностью загружено. Однако разработчики осознали, что пользователям не нужно видеть или слышать каждый байт файла одновременно: можно получить точно такое же впечатление от содержимого фильма, получая его постепенно.

Macromedia Flash позволяет работать не только с графикой, но и со звуком. Flash поддерживает работу с Wav-файлами (Windows) и AIFF-файлами (Macintosh). У пользователей есть возможность работать не только с целым файлом, но и с отдельными его фрагментами. Это удобно, например, если при определенных условиях проигрывается первая часть файла, а при других — вторая. Это еще один из способов уменьшения размера конечного файла. В большинстве случаев стереозвучание Wav-файлов является избыточным, и размер файла можно уменьшить более чем в 10 раз.

Другое немаловажное достоинство Flash — то что Flash-приложения будут одинаково работать во всех браузерах. Разработчики могут создавать продукты, включая любые замысловатости дизайна и интерактивности, и быть уверенными, что все это будет выглядеть и работать одинаково в любых браузерах, независимо от их типа и версии (З.х или выше).

Еще одним достоинством Flash является интерактивность. Flash позволяет создавать кнопки, нажатие которых приводит к выдаче информации или другим действиям. Flash 4.0 поддерживает интерактивность с логикой типа «если-то-иначе» с помощью простого, но мощного языка сценариев. Во Flash 5.0, несмотря на название «ActionScript» — это уже почти полноценный язык программирования, с поддержкой условий, циклов, массивов, функций и классов, которые можно наследовать.

На сегодняшний день Flash Player используют 222 миллиона человек, и каждый день его скачивает еще 1.4 миллиона. По данным Macromedia это позволяет 90% пользователей Сети просматривать страницы с Flash содержимым.

Delphi. Delphi — это среда разработки, используемой, прежде всего для создания и поддержки приложений, предназначенных как для отдельных персональных компьютеров, так и для серверов. Delphi, как и разработанные с ее помощью приложения, могут функционировать под практически любой 32 разрядной операционной системой типа Windows 95, 98, 2000, NT. Это довольно легкая в изучении среда, и в то же время довольно сложная. Изучить ее полностью и досконально — невозможно. Но мы постараемся с вами преодолеть этот путь семимильными шагами — практикой. Ведь легче всего запоминается то, с чем сталкиваешься непосредственно.

Delphi имеет пользовательский графический интерфейс, подобный Visual Basic и C++. Человек, ранее работавший в подобной среде, не будет чувствовать себя не в своей тарелке. Честно говоря, на данный момент множество фирм приняло за стандарт данный интерфейс для собственных приложений. Хорошим стимулом к получению знаний по данному предмету является знание хоть какого-нибудь языка программирования, или принципов написания программы. Идеально — знание языка программирования Pascal. Ведь весь исходный текст программы на Delphi пишется на языке Object Pascal, практически ничем не отличающимся от принципов, заложенных в такой знаменитой программной оболочке. Синтаксис, принцип модуля, процедуры, функции, все взято за основу. [23]

О Delphi говорят как о среде быстрого создания приложений. Это технология визуального программирования, т. е. пользователь оформляет свою будущую программу, и видит результаты своей работы еще до запуска самой программы. В принципе, сам процесс написания приложения разделяется на две части. Программист располагает на окна своей программы необходимые элементы, позиционирует, устанавливает нужные размеры, меняет свойства. И, собственно, написание программного кода, описание свойств элементов, доступных только во время работы приложения, описание реакций на событие появление окна, нажатия на кнопку и др. Для задания каких-либо свойств элементу разрабатываемого приложения вовсе не обязательно писать массивные текстовые строки, достаточно изменить это свойство в инспекторе объектов (так называемом мониторе свойств выбранного элемента). Это изменение автоматически дополнит или модифицирует программный код. [24]

Дополнительное удобство в работе в среде Delphi это мощная справочная система. Контекстно — зависимая от текущего выбранного элемента или строки программы, позволяет получить подробнейшую справку. Вложенные примеры позволяют, не отходя далеко от интересующей вас информации, просмотреть реализацию уже готовой, возможно полезной для вас, программы. Естественно, справка, как и сама среда разработки, описана на английском языке. Одновременно существуют и русифицированные файлы справки.

2. Порядок этапов разработки электронного учебника по Теории принятия решения

2.1 Выбор предметной области и определение назначения

Данный учебник является современным литературным изданием, но только не в бумажном варианте, а в электронном виде, так как в настоящее время с учетом активного внедрения инновационных технологий в современное время дает возможность большинства студентам и преподавателям пользоваться компьютерами. Для того чтобы материал хорошо усваивался студентами и было задумано создать электронный учебник для Костанайского социально — технического университета кафедры «Инновационные технологии» по дисциплине «Теория принятия решения», так как в ВУЗе нет ни одного электронного издания, а именно электронного учебника по данной дисциплине.

В предложенном электронном учебнике студенты смогут найти всю нужную информацию в одном учебнике, не выходя из аудиторий. Имеется возможность просмотреть лекционный материал, практические задания и другие возможности.

2.2 Определение структуры

На данном этапе были выбраны следующие действия:

— лекционные занятия на полный курс обучения данной дисциплины; практические занятия, а именно, предоставления заданий с ответами, как возможность самопроверки (сверение решенных студентами ответов с правильными ответами);

— Темы СРСП на случай, если студент не присутствовал на занятии была возможность тему пропущенного материала и подготовиться или же для подготовки заранее.

Так же предложен дополнительный материал для более углубленного изучения дисциплины различных авторов.

2.3 Выбор программных средств

В этой главе описано, какие программные средства были использованы для создания электронного учебника и объяснено, почему был сделан именно такой выбор.

Для разработки данного электронного учебника использовался язык гипертекстовой разметки HTML и модуль формирования структуры реализован в среде визуального программирования Delphi 7.0 фирмы Borland. Язык HTML предназначен для формирования документов для просмотра их через сеть Internet. Он позволяет размещать на Web-страничке текст, картинки, организовывать ссылки, но не позволяет сделать страничку активной. Поэтому, кроме HTML, для разработки учебного пособия и был использован язык Delphi, позволяющий внести в Web-страничку активные элементы.

На языке HTML создана пассивная часть электронного учебника — аналитическая часть, тексты вопросов, оглавление и т. д. Язык HTML был выбран, так как это единственный на сегодняшний день способ создания документов для работы с ними в Internet.

Для написания активной части электронного учебника (получение данных об открытиях / закрытиях окон учебника) был выбран язык Delphi.

Основания для выбора Delphi следующие:

а) Delphi более приспособлен для активного взаимодействия пользователя с HTML-документом, чем С++.

б) Активная и пассивная часть программы находятся в одном документе. Delphi — программа интерпретируется при загрузке программы в браузер. Это повышает скорость разработки и загрузки программы, так как в первом случае не нужно прибегать к помощи компилятора, а во втором — для выполнения Delphi — программы не нужна загрузка специальных программ.

в) Delphi поддерживается почти всеми Web-браузерами, на Delphi программы создавать просто.

Для создания электронного учебника, редактирования Web-страниц и т. д. применялись программы Microsoft Word и Microsoft FrontPage. Для создания, редактирования, конвертирования и оптимизации GIF и JPEG картинок применялись Microsoft PaintBrush, PICTVIEW, Ulead GIF Animator и ACD See 32.

2.4 Обоснование выбора Borland Delphi 7.0

Реализация модуля формирования структуры. Модуль формирования структуры реализован в среде визуального программирования Delphi 7.0 фирмы Borland и предназначен для работы в среде Windows XP.

Обоснование выбора среды программирования. На этапе подготовки задания на дипломный проект рассматривалось несколько возможных вариантов реализации данного модуля.

Сформулируем основные критерии, по которым производился выбор среды программирования для создания данного модуля.

1) Создание максимально возможного удобства в работе. Для этого программа должна иметь удобный и современный интерфейс пользователя.

2) Работа модуля должна выполняться с максимально возможной скоростью. Нежелательны ситуации, в которых пользователю длительное время придется ожидать окончания работы модуля.

Поддержка длинных имен файлов.

Максимальная простота в установке и использовании модуля.

Минимальные затраты на разработку модуля.

В ходе последующего анализа имеющихся средств программирования на основании перечисленных критериев был выбран вариант написания данного модуля с использованием системы визуального программирования Borland Delphi 7.0 для Windows XP. Данное заключение основывалось на следующем.

Среда визуального программирования Delphi 7.0 работает в среде Windows XP и предоставляет программисту возможность реализации всех достоинств графического интерфейса этой системы. Так как подавляющее большинство пользователей персональных компьютеров работают сегодня в среде операционных систем семейства Windows, то этот интерфейс является для них наиболее привычным и удобным.

Многие системы разработки приложений для Windows генерируют код-полуфабрикат, который не может быть выполнен процессором без дополнительной трансляции во время работы самой программы, что существенно снижает производительность компьютера. Delphi же использует настоящий компилятор и компоновщик и генерирует стопроцентный машинный код. Такая реализация лишена непроизводительных затрат, что делает программы, написанные на Delphi, максимально эффективными.

Так как Delphi 7.0 является средой программирования для Windows XP, то, как и сама операционная система Delphi поддерживает длинные имена файлов и папок. [24]

Для запуска программ, написанных на Delphi, не требуются никакие дополнительные библиотеки, интерпретаторы кода и прочее. Достаточно взять один-единственный сгенерированный исполняемый файл и запустить его там, где нужно. Для установки программы на другой компьютер не требуется создание каких-либо дистрибутивов, не нужен процесс инсталляции, достаточно переписать исполняемый файл программы.

Среда визуального программирования Delphi 7.0 является мощным средством для быстрой и качественной разработки программ для операционной системы Windows XP. Имеющаяся библиотека визуальных компонентов позволяет создать интерфейс с пользователем за считанные минуты. Объектно-ориентированный язык Object Pascal, положенный в основу Delphi, является расширением языков Turbo Pascal и Borland Pascal фирмы Borland и нашел в себе отражение новых веяний в программировании. Компонентный принцип, используемый в Delphi, позволяет создавать полноценные Windows-приложения, написав минимальное количество строк кода. Delphi представляет собой открытую систему, позволяя добавлять свои компоненты в систему, модифицировать уже имеющиеся стандартные компоненты благодаря тому, что предоставлены их исходные тексты. Благодаря всему этому разработка программ в среде Delphi становится легкой и приятной.

Delphi — мощная современная система программирования, имеющая многочисленные приложения везде, где сегодня применяются компьютеры — от инженерных и научных расчетов до автоматизации управленческой деятельности. Прежде всего — это инструмент, инструмент довольно тонкий и универсальный, способный на многое в руках опытного мастера. Сегодня разнообразие приложений Delphi таково, что изучить все возможности этой системы, даже в рамках школьного факультатива, не представляется возможным. В этом смысле Delphi можно сравнить с горой, путь к вершине которой далек и долог. Но разве созерцание прекрасных цветов и порхающих диковинных бабочек на склонах этой горы не столь же увлекательное занятие, как и обозрение с недоступной пока вершины убегающего вдаль горизонта?

Delphi — результат развития языка Турбо Паскаль, который, в свою очередь, развился из языка Паскаль. Паскаль был полностью процедурным языком, Турбо Паскаль начиная с версии 5.5 добавил в Паскаль объектно-ориентированные свойства, а Delphi — объектно-ориентированный язык программирования с возможностью доступа к метаданным классов (то есть к описанию классов и их членов) в компилируемом коде, также называемом интроспекцией. Так как все классы наследуют функции базового класса TObject, то любой указатель на объект можно преобразовать к нему, и воспользоваться методом ClassType и функцией TypeInfo, которые и обеспечат интроспекцию. Также отличительным свойством Delphi от С++ является отсутствие возможности располагать объекты в стеке (объекты, унаследованные из Турбо Паскаля, располагаться в стеке могут) — все объекты попадают в динамически выделяемую область (кучу).

Delphi оказал огромное влияние на создание концепции языка C++ для платформы.NET. Многие его элементы и концептуальные решения вошли в состав С++. Одной из причин называют переход Андерса Хейлсберга, одного из ведущих разработчиков Delphi, из компании Borland Ltd. в Microsoft Corp.

Таким образом, выбранная платформа, удовлетворяет поставленным требованиям, поэтому выбор был остановлен на данной системе программирования.

2.5 Порядок разработки

Описание главной формы. При запуске модуля на экране появляется окно главной формы данного модуля, изображенное на Рисунок 2.1. На лавной форме имеется панель «Меню», в которой присутствуют элементы отображения дополнительных форм: форма «О программе», «Help» и выход из программы. Также 11 кнопок — ссылок на другие дополнительные формы.

Также на форме присутствует окно Web Browser — элемент отображения Web - документа, написанный на языке HTML.

Рисунок 2.1. Внешний вид главной формы

Назначение элементов модуля.

Окно главной формы модуля содержит следующие элементы:

— кнопка «Содержание» — открывает HTML-документ, где описывается содержание всего материала, который содержит данный электронный учебник;

— кнопка «Введение» — открывает HTML-документ, где идет краткое описание дисциплины учебного плана по Теории принятия решения;

— кнопка «Характеристика» — открывает HTML-документ, где идет описание дисциплины «Теория принятие решения», цели и задачи дисциплины;

— кнопка-ссылка «Курс лекций» — открывает новую форму, которая позволяет просмотреть все лекционные занятия семестра в HTML-документе и вернуться на главную форму;

— кнопка-ссылка «Практические задания» — открывает новую форму, которая позволяет просмотреть все практические задания семестра в HTML-документе и вернуться на главную форму;

— кнопка-ссылка «Темы СРСП» — открывает новую форму, которая позволяет просмотреть все темы самостоятельных работ студентов с преподавателем, по которым студенты смогут подготовиться на семинарские занятия, также в HTML-документе, и вернуться на главную форму;

— кнопка-ссылка «Вопросы» — открывает HTML-документ, который позволяет просмотреть вопросы текущего и итогового контроля, в HTML-документе;

— кнопка-ссылка «SuperTree» — открывает новую форму, где присутствуют ссылки на описание программы в HTML-документе, а также где при нажатии на ссылку «Установка SuperTree» можно установить программу «SuperTree» — программа построения дерева решений, основанная на условиях, заданных таблично, и вернуться на главную форму;

— кнопка «Дополнительно» — открывает новую форму, где имеется дополнительная информация по курсу Теория принятия решения;

— кнопка «Список источников» — открывает HTML-документ, где описывается список использованной литературы, который использовался для написания данного электронного учебника;

— кнопка «Глоссарий» — описание основных определений, использующихся в учебнике;

В учебнике на главной форме используется панель «Меню», в которой присутствуют следующие компоненты:

Рисунок 2.2 Панель «Меню»

— «О программе» — где описывается предназначение программного продукта, разработчики и дата создания программы (рисунок 2.3);

— «Help» — справка, в которой описываются правила пользования программным продуктом (рисунок 2.4);

— «Выход» — завершение работы программы.

Рисунок 2.3 Панель «Меню» — «О программе»

Рисунок 2.4 Панель «Меню» — «Help» (Справка)

Описание дополнительных форм. Так же в программе имеются шесть дополнительных форм.

В первой дополнительной форме, которая открывается нажатием на кнопку «Курс лекций», отображен полный курс лекций по «Теории принятия решения». На форме присутствует элемент Page Control — набор страниц, который отображает закладки, на которых размещены лекции с помощью элементов Web Browser. Закладок расположено 12 штук ровно столько сколько лекционных занятий.

Рисунок 2.5 Внешний вид первой дополнительной формы «Курс лекций»

Во второй дополнительной форме, которая открывается нажатием на кнопку «Практические задания», имеются лабораторные задания на практические занятия с ответами, для самопроверки (рисунок 2.6).

В третьей дополнительной форме, которая открывается нажатием на кнопку «Темы СРСП», отображены темы по дисциплине «Теории принятия решения» на самостоятельную работу студентов с преподавателем, которые должны выглядеть в виде рефератов и кнопка возврата на главную форму (рисунок 2.7).

В четвертой дополнительной форме, которая открывается нажатием на кнопку «SuperTree», отображено подробное описание программы дерева решений, её применение и использование. Также возможность установить эту программу с помощью *.ехе файла. Программа установиться туда, куда пользователь пропишет путь сохранения программы.

В пятой дополнительной форме, которая открывается нажатием на кнопку «Дополнительно», отображен дополнительный материал по курсу «Теории принятия решения» и кнопка возврата на главную форм.

Для того чтобы программа начала работать необходимо, чтобы на компьютере был установлен программный продукт Borland Delphi 7.0 или же

Borland Delphi 6.0 версии, на случай, если содержимое программы, а именно, HTML — документ, не будет отображаться.

2.6 Эксплуатация программного продукта

1.1 Краткая характеристика работы и её назначение. Данная работа нацелена на помощь в разработке электронных средств обучения и автоматизацию учебного процесса. В результате внедрения разработанного комплекса программ ожидается повышение качества и скорости обучения студентов, а также облегчение труда преподавательского состава.

На данный момент проект находится в разработке. Предоставленный материал и иллюстрации часть проделанной работы.

Вывод Учебное пособие опирается на научные разработки последних лет и практику преподавания в мире, с учетом достижений специалистов. [25]

Включенные в учебник материалы прошли многолетнюю и всестороннюю проверку. [26]

Учебное пособие может быть использовано различными категориями читателей. Студенты дневных отделений технических и экономических специальностей найдут в нем необходимый материал для изучения различных вариантов курсов типа «Теория принятия решений», «Управленческие решения» и др. Особенно хочется порекомендовать учебное пособие тем, кто получает наиболее ценимое в настоящее время образование — в технических вузах. Студенты заочных отделений, дистанционного обучения, в том числе получающие второе образование, смогут изучить основы теории принятия решений и познакомиться с вопросами ее практического использования.

Включенные в учебник материалы оказались полезными не только студентам очных и заочных отделений, дистанционного обучения и слушателям системы второго высшего образования, но и тем, кто обучается самостоятельно — индивидуально.

С дополнительной научной информацией по теории принятия решений можно познакомиться на сайтах www.antorlov.chat.ru, www.newtech.ru/~orlov, www.antorlov.euro.ru, входящих в Интернет.

В учебном пособии изложено представление о теории принятия решений, соответствующее общепринятому в мире. Сделана попытка довести рассказ до современного уровня научных исследований в этой области.

3. Безопасность и экологичность проекта

3.1 Безопасность проекта

Электробезопасность. В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 под электробезопасностью понимают систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества. В отличие от других источников опасности электрический ток нельзя обнаружить без специального оборудования и приборов, поэтому воздействие его на человека чаще всего неожиданно.

Проходя через организм человека электрический, ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие. В результате термического воздействия вызывается разогрев организма и возникают ожоги участков тела, в результате электролитического воздействия разлагается кровь и другие органические жидкости в организме.

Биологическое воздействие проявляется в возбуждении и раздражении тканей и непроизвольном судорожном сокращении мышц.

Значение силы тока, проходящего через организм человека, зависит от напряжения под которым находится человек и от сопротивления участка тела к которому приложено это напряжение. Учитывая, что большинство поражений происходит при напряжении 127, 220 и 380 В, а пробой кожи начинается при напряжении 40−50 В, в качестве безопасного напряжения переменного тока в нашей стране выбрано 42 В, 110 В для постоянного тока.

Основными причинами электротравматизма являются:

— случайное прикосновение к токоведущим частям, в результате ведения работ вблизи или на этих частях; неисправность защитных средств, которым пострадавший прикасался к токоведущим частям; ошибочное принятие находящегося под напряжением оборудования как отключенного;

— неожиданное возникновение напряжения из-за повреждения изоляции там, где в нормальных условиях его быть не должно; контакт токопроводящего оборудования с проводом, находящимся под напряжением; замыкание фаз на землю и тому подобное;

— появление напряжения на токоведущих частях оборудования в результате ошибочного включения тогда, когда на нем выполняют работу; замыкание между отключенными и находящимися под напряжением проводами; наведение напряжения от соседних работающих установок и так далее.

Эксплуатация комплекса предполагается на ПЭВМ. Источником питающего напряжения является сеть переменного тока с напряжением 220 В, на которую распространяется ГОСТ 25 861–83.

В соответствии с требованиями для предупреждения поражений электрическим током необходимо:

— чётко и в полном объёме выполнять правила производства работ и правила технической эксплуатации;

— исключить возможность доступа оператора к частям оборудования, работающим под опасным напряжением, неизолированным частям, предназначенным для работы при малом напряжении и не подключенным к защитному заземлению;

— применять изоляцию, служащую для защиты от поражения электрическим током, выполненную с применением прочного сплошного или многослойного изоляционного материала, толщина которого обусловлена типом обеспечиваемой защиты;

— подводить электропитание к ПЭВМ от розетки здания при помощи специальной вилки с заземляющим контактом;

— защитить от перегрузок по току, рассчитывая на мощность, потребляемую от сети; а также защитить от короткого замыкания оборудование, встроенное в сеть здания;

— надёжно подключить к заземляющим зажимам металлические части, доступные для оператора, которые в результате повреждения изоляции могут оказаться под опасным напряжением;

— проверить, что защитный заземляющий проводник не имеет выключателей и предохранителей, а также надёжно изолирован.

Пожарная безопасность. Под пожарной охраной понимают систему государственных и общественных мероприятий, направленных на охрану от огня людей и собственности.

Горение — это химический процесс соединения вещества с кислородом, сопровождающийся выделением тепла и света. Для возникновения и протекания процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно это кислород, находящийся в воздухе, фтор, хлор, озон и т. д.) и источников воспламенения, причём первые два элемента должны быть в соответствующем количественном соотношении, а источник воспламенения должен иметь определённую температуру и запас энергии, достаточные для нагревания вещества до необходимой температуры.

Пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Особенностью пожаров в закрытых помещениях является сравнительно медленное горении в течение первых 30−40 минут из-за недостаточного притока воздуха в зону горения. После разрушения остекления интенсивность пожара резко возрастает. Скорость горения различных веществ колеблется в широких пределах.

Пожарная безопасность помещений, имеющих электрические сети, регламентируется ГОСТ 12.1.033−81 [30], ГОСТ 12.1.004−85. Работа оператора ЭВМ должна вестись в помещении, соответствующем категории Д пожарной безопасности (негорючие вещества и материалы в холодном состоянии). Огнестойкость здания по СНиП 2.01.02−85 соответствует I степени (стены выполнены из искусственного или натурального камня и являются несущими, в перекрытиях здания отсутствуют горючие материалы).

В конструкции дисплеев используются специальные разъемы, уменьшающие переходное сопротивление, и, соответственно, нагрев. ЭВМ нельзя располагать вблизи источников тепла или термоизлучателей, на экраны дисплеев не должны падать прямые солнечные лучи. Устанавливать ЭВМ необходимо так, чтобы задняя и боковые стенки отстояли не менее чем на 0.2 м от других предметов. Для соблюдения теплового режима в корпусе ЭВМ предусмотрены вентиляционные отверстия и охлаждающий вентилятор. Внутренний монтаж выполнен проводом с повышенной теплостойкостью.

Пожарная безопасность объекта обеспечивается:

— системой предотвращения пожара;

— системой противопожарной защиты;

— организационно-техническими мероприятиями.

Предотвращение пожара в помещении достигается минимальным количеством предметов из горючих материалов, их безопасным расположением, а также отсутствием легковоспламеняющихся материалов.

Противопожарная защита помещения обеспечивается применением автоматической установки пожарной сигнализации (ПС-Л1), наличием средств пожаротушения, применением основных строительных конструкций здания с регламентированными пределами огнестойкости, организацией своевременной эвакуации людей, применением средств коллективной и индивидуальной защиты людей.

Организационно-технические мероприятия должны включать организацию обучения служащих правилам пожарной безопасности.

Требования к уровням шума и вибрации. Возникает вопрос о влиянии помех на оператора и характеристиках его «помехоустойчивости». С точки зрения воздействий на оператора помехи могут быть различны. Одни из них постоянны и действуют в течении всего рабочего дня, другие случайны.

В рабочих помещениях компании основными источниками акустических шумов являются шумы ПЭВМ. ЭВМ являются также источниками шумов электромагнитного происхождения (колебания элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных полей). Кроме того, в данных помещениях, возникает структурный шум, то есть шум, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок здания в звуковом диапазоне частот.

Систематический шум может вызвать утомление слуха и ослабление звукового восприятия, а также значительное утомление всего организма. Однако не все шумы вредны. Так, привычные не резко выраженные шумы, сопровождающие трудовой процесс, могут благоприятно влиять на ход работы; нерезкие шумы, характеризующиеся периодичностью звуков, например, музыка, в силу своей ритмичности не только не отвлекают от работы, но и вызывают положительные эмоции, способствуют повышению эффективности труда.

Для устранения или ослабления неблагоприятных шумовых воздействий целесообразно изолировать рабочие помещения, размещая их в частях здания, наиболее удаленных от городского шума — расположенных в глубине здания, обращенных окнами во двор и т. п. Шум ослабевает также благодаря зеленым насаждениям, поглощающим звуки.

Оптимальные показатели уровня шумов в рабочих помещениях конструкторских бюро, кабинетах расчетчиков, программистов определяются по ГОСТ 12.1.003−83.

Характеристики постоянного шума — уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в герцах приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Уровни звукового давления в октавных полосах

Допустимый уровень шума при умственном труде, требующем сосредоточенности, — 50дБ. Для уменьшения шума и вибрации в помещении оборудование, аппараты и приборы устанавливаются на специальные фундаменты и амортизирующие прокладки. Если стены и потолки помещения являются источниками шумообразования, они должны быть облицованы звукопоглощающим материалом.

Пыль и вредные химические вещества. Воздух помещений загрязняется пылью, образующейся при обработке металла, пластмасс, древесины и других материалов, газами, выделяющимися при работе оборудования, неправильной эксплуатации тепловых агрегатов, при некоторых технологических процессах и химических реакциях, парами различных веществ. Воздушная среда загрязняется, как ядовитыми, так и неядовитыми веществами. Ядовитые (токсичные) вещества нарушают нормальную жизнедеятельность организма и могут привести к временным или хроническим патологическим изменениям. Однако и нетоксичные вещества при длительном воздействии, особенно при больших концентрациях могут стать причиной различных заболеваний, например, кожных или болезней внутренних органов. Степень и характер нарушений нормальной работы организма, вызываемых вредными химическими веществами, зависит от пути попадания его в организм, дозы, времени воздействия, концентрации вещества, растворимости, состояния человеческого организма, атмосферного давления, температуры, и, конечно, от состава загрязнения. Одним из проявлений воздействия вредных веществ является отравление. Отравления могут возникнуть внезапно при попадании в организм большого количества вредных веществ. Такие отравления называют острыми и расследуются как случаи производственного травматизма. Существует и другой вид отравления — профессиональное, которое развивается в течение длительного времени.

К ядовитым газовым примесям атмосферного воздуха относят:

— оксид углерода (II) — угарный газ (ПДК — 20 мг/м³);

— сероводород (ПДК — 10 мг/м³);

— аммиак (ПДК — 20 мг/м³);

— выхлопные газы автомобилей и так далее.

Помимо газов в воздухе могут находиться мельчайшие частицы твёрдого вещества размерами от тысячных долей до одного миллиметра. Загрязнение воздуха пылью ухудшает санитарно-гигиенические условия труда. Такой воздух может стать причиной ряда болезней.

По действию на организм человека пыль разделяют на ядовитую (свинцовая, ртутная) и неядовитую (угольная, известняковая, древесная). Ядовитая пыль попадая в организм человека или оседая на коже, может вызвать острое отравление или хроническое заболевание. Другим фактором, определяющим опасность пыли для человека является её концентрация — содержание частиц в единице объёма воздуха (мг/м³). Естественно, что масса вдыхаемой человеком пыли зависит от интенсивности дыхания, от вида выполняемой работы. Например, человек в неподвижном состоянии потребляет 10−12 л/мин, а при интенсивном физическом труде 50−70 л/мин. Следовательно, человек, выполняющий тяжёлую физическую работу в запыленной атмосфере, быстрее подвергается заболеванию.

В целях борьбы с пылью и загрязнением в рабочем помещении каждый день должна проводится влажная уборка.

Микроклимат. Наиболее значительным фактором производительности и безопасности труда является производственный микроклимат, который характеризуется температурой и влажностью воздуха, скоростью его движения, а также интенсивностью радиации, и должен соответствовать ГОСТ 12.1.005−88 и СНиП 2.04.05−86 Данные по требованиям к параметрам микроклимата в производственном помещении приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Требования к параметрам микроклимата в производственном помещении

Исследования показали, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывают большое влияние на работоспособность оператора. При таких условиях резко увеличивается время сенсомоторных реакций, нарушается координация движений, увеличивается количество ошибок.

Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека. Уменьшается объем запоминаемой информации, резко снижается способность к ассоциациям, ухудшается протекание ассоциативных и счетных операций, понижается внимание.

Относительная влажность в пределах 40 — 60% мало сказывается на состоянии человека. При влажности 99 — 100% практически выключается регулирующий механизм потоотделения и быстро наступает перегревание.

Для поддержания необходимых температуры и влажности рабочее помещение оснащено системами отопления и кондиционирования, обеспечивающими постоянный и равномерный нагрев, циркуляцию, а также очистку воздуха от пыли и вредных веществ.

В помещениях предполагающих эксплуатацию системы требования к параметрам микроклимата в целом выполнены.

Вентиляция. Для поддержания в помещениях нормального, отвечающего гигиеническим требованиям состава воздуха, удаления из него вредных газов, паров и пыли используют вентиляцию.

Вентиляция — это регулируемый воздухообмен в помещении. Вентиляцией называют также устройства, которые её создают. По способу перемещения воздуха в помещении различают естественную и искусственную вентиляцию. Возможно их сочетание — смешанная вентиляция. Естественная вентиляция подразделяется на аэрацию и проветривание.

Механическая вентиляция, в зависимости от направления движения воздушных потоков, может быть вытяжной (отсасывающей), приточной (нагнетающей) и приточно-вытяжной. Если вентиляция происходит во всём помещении, то её называют общеобменной. Вентиляция сосредоточенная в какой-либо зоне, называется местной (локализующей). По времени действия вентиляция делится на постоянно действующую и аварийную.

При естественной вентиляции воздух поступает в помещение и удаляется из него вследствие разности температур, а также под действием ветра. Аэрация — это организованная естественная вентиляция, выполняющая роль общеобменной.

Механическая вентиляция обеспечивается вентиляторами, забирающими воздух из мест, где он чист, и направляющих его к любому рабочему месту или оборудованию, а также удаляющими загрязнённый воздух. При механической вентиляции воздух перед его потреблением можно подвергнуть обработке: подогреть, увлажнить или подсушить, очистить от пыли и т. д., а также очистить перед выбросом в атмосферу.

3.2 Эргономичность проекта

Эргономические принципы.

1) Принцип минимального рабочего усилия.

Человек-оператор (ЧО) должен выполнять только ту работу, которая необходима, но не может быть выполнена системой. Не должно быть повторения уже сделанной работы. Данный аспект предъявляет соответствующие требования и к рабочей документации. Она должна обладать доступностью, полнотой, целенаправленностью на решение определенной задачи или комплекса задач; структурированностью.

2) Принцип максимального взаимопонимания.

Система обеспечивает полную поддержку пользователю, то есть ЧО не должен заниматься поиском информации; выдаваемая на видеоконтрольное устройство информация не требует интерпретации или перекодировки.

3) Принцип минимального объема оперативной памяти пользователя.

От ЧО требуется, чтобы он запоминал как можно меньше. Это объясняется тем, что скорость переработки информации оператором и его пропускная способность ограничены. На них влияет множество факторов, начиная от качества средства взаимодействия человека с техническими средствами АСУ и всей информационной моделью и кончая уровнем напряженности операторской деятельности и общим психофизическим состоянием человека.

4) Принцип минимального расстройства человека-оператора.

Расстройство пользователя (производственные причины), может возникнуть:

- из-за какого-то препятствия в решении поставленной задачи;

— из-за появления и обнаружения ошибок.

Для сбоев по первой причине целесообразно иметь методику самопроверки ПО и наличия обратной связи от системы, даже если конечные результаты работы еще не видны. Во втором случае система обязана быстро сообщить об ошибках и по возможности указать случаи, где они могут появиться еще. Для повышения производительности ЧО путем целенаправленного поиска информации целесообразно сигнал об ошибке отображать в точке аварийной фиксации внимания. В заключение исправления ошибки система возвращать операцию к той точке, где она была прервана.

5) Принцип учета профессиональных навыков пользователя.

В процессе эргономического обеспечения системы на ранних этапах проектирования предусматриваются и проводятся мероприятия, учитывающие облик некоторого абстрактного человека, который планируется разработчиками к взаимодействию с компонентами системы.

6) Принцип максимального различия человеческих характеров.

Мышления людей, их характеры различны, поэтому терминальная информация от системы по-разному может восприниматься пользователями. Поэтому целесообразно, чтобы система содержала, к примеру, способы как наглядного, так и слухового воздействия на конкретного ЧО, различимые пользователем.

7) Принцип максимального контроля со стороны человека-оператора.

Данный принцип можно охарактеризовать следующими требованиями к функционированию ЧО:

— пользователь должен иметь возможность изменить очередность обработки, выполняемой системой;

— пользователь должен контролировать последовательность работы и особенно там, где нет последовательно определенных операций;

— пользователь должен иметь возможность создавать свои программные модули и хранить их в памяти системы для использования в будущем.

Эргономические требования к системам отображения информации. Эргономические требования определяют необходимые параметры яркостных, временных и пространственных характеристик зрительной информации.

Оценка яркостного режима включает нормирование уровня яркости, ее перепадов в поле зрения наблюдателя для достижения требуемых показателей эффективности обработки зрительной информации. Оптимальным считается такое значение уровня яркости, при котором обеспечивается максимальное проявление конкретной чувствительности. При установке оптимального диапазона яркостей, находящихся в поле зрения оператора, необходимо обеспечить перепад яркостей, близкий к уровню адаптации.

Максимально допустимый перепад яркостей в поле зрения оператора не должен превышать 1:100. Оптимальными же являются соотношения 20:1 между источником света и ближайшим окружением и 40:1 между самым светлым и самым темным участками изображения. Контрастность изображения снижается при внешнем освещении тем значительнее, чем ниже яркость экрана и чем больше яркость, создаваемая освещением. Контраст между системой отображения информации и его непосредственным окружением не должен превышать соотношения 3:1.

Средства отображения информации отвечают следующим техническим требованиям:

- яркость свечения экрана не менее 100 Кд/м²;

— минимальный размер точки растра не более 0.6 мм для цветного монитора;

— контрастность изображения не менее 0.8;

— частота регенерации изображения в текстовом режиме не менее 72 Гц;

— количество точек растра на строку не менее 640;

— наличие антибликового покрытия экрана;

— размер экрана не менее 31 см по диагонали;

— высота символов на экране не менее 3.8 мм;

— расстояние от глаз оператора до экрана 40−80 см;

— монитор должен быть оборудован поворотной подставкой, позволяющей перемещать его в горизонтальной и вертикальной в пределах 130−200 мм и изменять угол наклона экрана на 10−15.

Описание зрительной работы оператора. Качество зрительного восприятия определяется энергетическими, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. В соответствии с названными характеристиками сигналов выделяются группы основных параметров зрительного анализатора:

— энергетические — диапазон воспринимаемых яркостей, контраст, слепящая яркость;

— пространственные — острота зрения, поле зрения, объем восприятия;

— временные — латентный период реакции, время адаптации, критическая частота мельканий.

1) Энергетические параметры.

Основной характеристикой зрительного анализатора является чувствительность. Его эффективное функционирование возможно в большом диапазоне интенсивностей сигналов, при этом сохраняется высокая чувствительность к интенсивности. Диапазон чувствительности зрительного анализатора лежит в пределах 10^-7-10^-5 Кд/м². Нижняя граница определяется минимальной интенсивностью светового потока, вызывающей ощущение. Эту величину называют порогом световой чувствительности. Он изменяется в очень широких пределах в процессе адаптации зрительного анализатора к внешнему световому воздействию; количественные оценки его зависят от длительности и характера адаптации (темновая или световая).

Абсолютный порог чувствительности зрительного анализатора характеризует наиболее высокую чувствительность, достигаемую в ходе темновой адаптации в течение нескольких часов (до 3−4 часов). Абсолютная чувствительность зрения достаточно высока. При достижении порога абсолютной чувствительности световые ощущения вызываются лучистой энергией, равной всего нескольким квантам.

При практических расчетах для повышения надежности проектируемых систем «человек-машина» рекомендуется исходить из максимального порога чувствительности, равного 5.2*10^-6 Кд/м².

В поле зрения оператора одновременно могут попадать предметы разной яркости. Для оценки разности объектов в этом случае используется понятие адаптивной яркости. Оно определяется как средневзвешенное значение яркостей, попадающих в поле зрения. За счет адаптации глаза осуществляется «настройка» зрительного анализатора на эту яркость. Наиболее благоприятные условия для работы оператора создаются при яркостях адаптации от нескольких десятков до нескольких сотен Кд/м². Увеличение или уменьшение яркости снижает чувствительность к световым тонам. Наиболее контрастирующим соотношением являются (в порядке убывания светового контраста): синий на белом, черный на белом, зеленый на белом, черный на желтом, зеленый на красном, красный на желтом, красный на белом, оранжевый на черном, черный на пурпурном, оранжевый на белом, красный на зеленом.

Субъективная оценка яркостей воспринимаемого сигнала зависит от яркости окружающего фона, поэтому для практических целей используется относительный порог (порог контрастной чувствительности). Различают прямой контраст, рассчитываемый для светлого объекта на темном фоне, и обратный контраст — для светлого объекта на темном фоне. Для нормальной работы зрительного анализатора значение контраста должно находиться в диапазоне от 0.65 до 0.95.

Наиболее низкая световая чувствительность получается в ходе световой адаптации и характеризуется предельно допустимой яркостью источника, вызывающей эффект ослепления, то есть нарушение работы зрительного анализатора. Абсолютно слепящая яркость соответствует 225 000 Кд/м². Эффект ослепления может наступить и в случае, если в поле зрения оператора находятся сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать ослепление. В общем случае слепящая яркость определяется размером светящейся поверхности наблюдаемого объекта и яркостью сигнала, а также уровнем адаптации глаз.

2) Пространственные параметры.

Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их местоположением в пространстве. В эти группы включают остроту зрения, поле зрения, объем зрительного восприятия.

Острота зрения характеризует способность глаз различать мелкие детали и представляет собой минимальный угол, при котором две равноудаленные точки видны как раздельные. Угол зрения в 1 соответствует единице остроты зрения и считается пределом разрешающей способности глаза, обусловленным размерами световоспринимающих элементов — палочек и колбочек. Так как 1 соответствует 5 мкм сетчатки, то при диаметре палочек и колбочек 2−7 мкм абсолютный предел разрешения равен 0.3 — 0.5. Но такой предел достижим только при оптимальных условиях наблюдения и использования фовеальной области (центральной ямки, наиболее плотно заполненной колбочками). Более того, вследствие явления оптической дифракции реальный предел приближается к 2. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета и его положения относительно наблюдателя, возраста последнего.

Поле зрения определяется при фиксированном взгляде как пространство в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаза. Оно зависит от возможностей оптической системы глаз, площади и характера распределения фоторецепторов, выступающих частей лица. Условно поле зрения можно разбить на три зоны:

— центрального зрения (размером 4−7, соответствующим желтому пятну сетчатки), где возможно наиболее четкое различение деталей;

— ясного видения (30−35), где при неподвижном глазе можно распознать предмет без различных мелких деталей;

— периферического зрения (75−90), где предметы обнаруживаются, но не распознаются.

Зона периферического зрения играет важную роль в ориентации во внешней обстановке. Объекты, попавшие в эту зону, могут быть быстро перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений глаз.

Объем восприятия определяется числом объектов наблюдения, которое может охватить оператор в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении человеку не связанных между собой объектов наблюдения объем восприятия составляет 4−8 элементов.

3) Временные параметры.

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при определенных условиях работы оператора. В группу этих характеристик входят: латентный (скрытый) период зрительной реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации.

Латентный период — это интервал времени между моментом подачи сигнала и началом ответной реакции (возникновением ощущения). Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его значимости, сложности работы оператора, возраста и других индивидуальных способностей человека. В среднем же латентный период зрительной реакции составляет 160 — 240 мс.

Длительность инерции ощущения определяется интервалом времени между моментом окончания воздействия раздражителя и моментом исчезновения зрительного ощущения, то есть это время сохранения воздействия света на сетчатку после окончания этого воздействия. Оно зависит от яркости и угловых размеров объекта. Если возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть равен не меньше времени сохранения ощущения (равного 0.2 — 0.5 с).

Критическая частота мельканий (КЧМ) — это частота появления светового сигнала, при котором он, как раздражитель, воспринимается непрерывно. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков. При обычных условиях наблюдения КЧМ = 15−25 Гц, при зрительном утомлении несколько снижается.

Адаптация — изменение чувствительности глаза в зависимости от воздействия на него световых сигналов, является важным свойством глаза, характеризующим его как самонастраивающуюся систему. Различают две формы адаптации: темновую (при переходе от света к темноте) и световую (при переходе от темноты к свету). При переходе в темноту световая чувствительность глаз увеличивается. Чем меньше разность яркостей, тем быстрее рост световой чувствительности. Переход из темноты в зону действия больших уровней яркости вызывает уменьшение световой чувствительности, которая тем меньше, чем выше уровень яркости.

Время адаптации определяется ее видом и находится в пределах от нескольких секунд до нескольких минут при световой адаптации и десятков минут при темновой. Яркость поля адаптации определяет вид освещения:

— ночное (менее 0.01 Кд/м²);

— сумеречное (от 0.01 до 10 Кд/м²);

— дневное (более 10Кд/м²).

Им соответствует ночное, сумеречное, дневное зрение.

Организация рабочего места оператора. На комфортность работы оператора влияют организация рабочего места оператора, средства отображения информации, органы управления машиной. Они должны быть максимально удобны для человека, чтобы не создавать помех и чувства дискомфорта в процессе работы, а также способствовать наименьшей утомляемости.

Основным способом обеспечения условий комфорта оператора ЭВМ является организация его рабочего места. В этом вопросе не существует мелочей, так как любой, на первый взгляд, несущественный фактор в процессе длительного воздействия может вызвать состояние дискомфорта, отрицательно сказаться на результатах деятельности и, возможно, привести к заболеванию.

При длительной работе оператора за экраном монитора у операторов отмечается напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, пояснице, руках и области шеи.

Под рабочим местом оператора ЭВМ понимается зона трудовой деятельности в системе «человек-машина», оснащенная техническими средствами и вспомогательным оборудованием, необходимым для решения конкретных производственных задач.

Рабочее место оператора организовано в соответствии с требованиями стандартов и технических условий по безопасности труда.

При взаимном расположении элементов рабочего места учитывается:

— рабочая поза человека — оператора;

— пространство для размещения оператора, позволяющее осуществлять все необходимые движения;

— физические, зрительные и слуховые связи между оператором и оборудованием;

— возможность обзора пространства за пределами рабочего места;

— возможность ведения записей, размещения документации и материалов, используемых оператором.

Конструктивное и внешнее оформление оборудования создает условия для минимальной утомляемости. Конструкция рабочей мебели должна обеспечивать возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего для поддержания удобной позы и соответствать требованиям ГОСТ 12.2.032−78 [36], ГОСТ 22 269–76. При правильной организации рабочего места производительность труда операторов ЭВМ увеличивается на 8−20%.

Эргономические требования к рабочему месту. Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) должны соответствовать антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

Данная конструкция рабочего места обеспечивает выполнение трудовых операций в пределах зоны деятельности моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальных и горизонтальных плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 3.1. Выполнение трудовых операций «часто» и «очень часто» обеспечивается в пределах зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рисунке 3.2 (зоны 1, 2).

Расположение средств отображения информации, в данном случае это дисплей ЭВМ соответствуют СНиП 2.01.02−85.

Рисунок 3.1. Зоны досягаемости моторного поля тела человека Рисунок 3.2. Зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля Для снижения нагрузки на глаза, дисплей должен быть установлен наиболее оптимально с точки зрения эргономики: верхний край дисплея должен находится на уровне глаз, а расстояние до экрана должно составлять от 28 до 60 см. Мерцание экрана должно происходить с частотой fмер>70 Гц.

Рабочие места в лаборатории расположены перпендикулярно оконным проемам, это сделано с той целью, чтобы исключить прямую и отраженную блесткость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания, т.к. газоразрядные лампы при работе с дисплеями применять не рекомендуется (с целью снижения нагрузки на глаза).

Освещенность рабочего места. При проектировании рабочего места должна быть решена проблема как искусственного, так и естественного освещения. Освещение не только необходимо для выполнения производственных заданий, оно еще и влияет на психическое и физическое состояние работающего. Требования к рациональной освещенности производственных помещений сводятся к следующим:

— правильный выбор источников света и системы освещения;

- создание необходимого уровня освещенности рабочих поверхностей;

— ограничение слепящего действия света;

— устранение бликов, обеспечение равномерного освещения;

— ограничение или устранение колебаний светового потока во времени.

При недостаточной освещенности и напряжении зрения состояние зрительных функций находится на низком функциональном уровне, в процессе выполнения работы развивается утомление зрения, понижается общая работоспособность и производительность труда, возрастает количество ошибок.

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать зрительным условиям труда согласно гигиеническим нормам. Так, в соответствии с ГОСТ 12.1.006−84 [38], освещенность при работе с дисплеем должна быть 200 лк, а в сочетании с работой с документами — 400 лк.

Равномерное освещение понимается как отношение интенсивностей наименьшего и наибольшего световых потоков. Отношение освещенностей рабочей поверхности к полной освещенности окружающего пространства не должно превышать 10:1, так как при переводе взгляда с ярко — на слабоосвещенную поверхность глаз вынужден адаптироваться, что ведет к развитию утомления зрения и затрудняет выполнение производственных операций.

Применяется мягкий рассеянный свет из нескольких источников, светлая окраска потолка, стен и оборудования.

Направление света определяется необходимостью объемного восприятия объекта и стремлением не допустить ослепления прямым или отраженным светом. Удобным направление искусственного света считается слева сверху и немного сзади.

Прямая блесткость появляется в результате наличия источника света непосредственно в поле зрения оператора, отраженная блесткость — в результате наличия внутри поля зрения отражающих ярких поверхностей. Прямую блесткость можно уменьшить, избегая ярких источников света в пределах 60 см от центра поля зрения. Отраженную блесткость можно уменьшить, используя рассеянный свет и применяя матовые поверхности вместо полированных. Для уменьшения бликов от экрана монитора, затрудняющих работу оператора, необходимо использовать экранные фильтры, повышающие контрастность изображения и уменьшающие блики, или мониторы с антибликовым покрытием.

Важной задачей является выбор вида освещения (естественное или искусственное). Применение естественного света имеет ряд недостатков:

— поступление света, как правило, только с одной стороны;

— неравномерность освещенности во времени и пространстве;

— ослепление при ярком солнечном свете и т. п.

Применение искусственного освещения помогает избежать рассмотренных недостатков и создать оптимальный световой режим. Однако применение помещений без окон создает в ряде случаев у людей чувство стесненности и неуверенности. И для правильной цветопередачи нужно выбирать искусственный свет со спектральной характеристикой, близкой к солнечной.

3.3 Экологичность проекта

Основным вредным воздействием на природу для данного проекта являются различные излучения. В помещении, где предполагается эксплуатация системы, основным источником электромагнитного, ионизирующего и лазерного излучения, электростатического и магнитного поля является ПЭВМ, а точнее, ее монитор — устройство для визуального представления информации, хранимой в памяти ЭВМ. Использующиеся в качестве мониторов жидкокристаллические дисплеи не дают вредных излучений, поэтому рассмотрим только излучения мониторов на основе электронно-лучевых трубок. Такие мониторы являются источником нескольких видов электромагнитного излучения определенных диапазонов электромагнитного спектра. Реальная интенсивность каждого диапазона, частота и другие параметры зависят от технической реализации конкретного монитора, наличия экранирования и других факторов.

Возможные электромагнитные излучения и поля:

— рентгеновское излучение — возникает внутри электронно-лучевой трубки, когда разогнанные электроны тормозятся материалом экрана;

— оптические виды излучения — возникают при взаимодействии электронов и люминофора экрана;

— высокочастотные электромагнитные поля — связаны с частотой формирования элементов изображения, а также с интенсивностью электронного луча;

— низкочастотные электромагнитные поля — возникают в связи с потенциалом разгона и проводимостью поверхности экрана;

К условиям применения электронно-лучевой трубки относятся внешняя освещенность и расстояние наблюдения. Внешняя освещенность делится на три уровня:

— низкий (10 — 50 лк);

— средний (500 — 1000 лк);

— высокий (более 10 000 лк).

Если освещенность превышает 30 000 лк, то необходимы меры для ее снижения.

Источником рентгеновских лучей внутри монитора является внутренняя флуоресцирующая поверхность экрана. Незначительное рентгеновское излучение регистрируется лишь на расстоянии нескольких миллиметров от поверхности экрана, на расстоянии же от экрана 30 — 40 см рентгеновское излучение не регистрируется.

Для защиты от вредного воздействия излучений возможно применение заземленных защитных экранов, значительно уменьшающих их интенсивность. Кроме того, рекомендуется использовать мониторы, отвечающие спецификации MPR II, разработанной Шведским Национальным Советом по Измерениям и Тестированию (указывается зарубежный стандарт, так как большая часть эксплуатируемой и закупаемой вычислительной техники произведена не в России). Спецификация определяет уровень электромагнитного излучения мониторов для двух полос частот: 5 Гц — 2 кГц и 2 — 400 кГц. Напряженность электрического поля в нижней полосе не должна превышать 25 В/м, в верхней — 2.5 В/м, соответственно напряженность магнитного поля 250 и 2.5 нТ Интенсивность энергетических воздействий в рабочем помещении нормируется ГОСТ 12.1.002−84.

3.4 Методы обеспечения стойкости типовых схем, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры к воздействию сильных ЭМИ

Общие сведения. Проблема обеспечения стойкости современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) к воздействию электромагнитных излучений (ЭМИ) так же, как и для ионизирующих излучений (ИИ), имеет ярко выраженный системный, комплексный характер как в техническом, так и в организационном отношениях. Обусловлено это тем, что, влияние ЭМИ выражается как в непосредственном воздействии полей на элементы и блоки РЭА, так и в воздействии импульсных напряжений и токов, наводимых ЭМИ в проводах и кабелях, на элементы входов РЭА. Поэтому стойкость радиоэлектронных систем к воздействию ЭМИ зависит не только от стойкости элементов к воздействию полей ЭМИ, но и от их электрической прочности и от того, как соединяются и компонуются эти элементы.

Каждый из типов аппаратуры требует конкретного комплекса мероприятий, сущность которых раскрыта ниже в изложении методов повышения и обеспечения стойкости РЭА к действию ЭМИ: конструкционных, схемотехнических, структурно-функциональных [40],. Тот или иной метод повышения стойкости следует выбирать применительно к конкретной аппаратуре в зависимости от ее функционального назначения и конструктивных особенностей.

Конструкционные методы. Общий принцип конструкционных методов защиты от ЭМИ состоит в улучшении экранирования кабелей, аппаратуры, выбора наилучших схем заземления для каждого конкретного случая.

Экранирование является наиболее радикальным и, можно сказать, единственным эффективным способом защиты проводных линий. Оно позволяет одновременно решать следующие задачи: уменьшать опасные напряжения, наводимые в линиях под действием ЭМИ, а также уровни полей, проникающих в экранированные блоки по линиям связи. При использовании экранированных проводных линий следует учитывать, что эффективность экранирования в значительной степени зависит от места присоединения экранирующей оплетки к системе заземления объектов и качества этих соединений. Применение экранирующей оболочки, не соединенной с заземлением, не дает практически экранирующего эффекта. Это объясняется тем, что в данном случае в оболочке не возникают токи, поле которых могло бы уменьшить магнитную составляющую ЭМИ.

Помимо экранирования для уменьшения амплитуды напряжений, действующих в соединительных линиях в результате воздействия ЭМИ, следует выполнять эти связи с помощью симметричных линий. Симметрирование заключается в скручивании с определенным шагом проводов линии для выравнивания параметров каждого из них по отношению к земле. В этом случае напряжение, действующее на нагрузке, равно разности напряжений, наведенных ЭМИ в прямом и обратном проводах линии, и тем меньше, чем меньше отличаются полные сопротивления этих проводов относительно земли или экранной оболочки линии.

Значительное снижение влияния напряжений и токов, наводимых ЭМИ в соединительных линиях на элементы аппаратуры, достигается применением гальванического разделения внутренних и внешних линий связи. В качестве элементов гальванического разделения могут быть использованы трансформаторы, датчики Холла и т. д.

Выбор того или иного конструктивного метода защиты от действия ЭМИ зависит от особенностей защищаемой аппаратуры.

Перечисленные мероприятия позволяют существенно снизить наводимые в соединительных линиях и действующие на подключенную к ним аппаратуру токи и напряжения. Однако имеются случаи, когда этих мер недостаточно. В этом случае обычно используются схемотехнические методы повышения стойкости РЭА к действию ЭМИ.

Структурно-функциональные методы. Суть методов заключается в правильном выборе функциональных принципов построения аппаратуры и структуры сигналов. В связи с тем, что уровень стойкости РЭА существенно зависит от исходных принципов, заложенных в нее на начальном этапе проектирования, то соответствующий выбор принципа и алгоритма передачи рабочих сигналов при разработке функциональной схемы изделия может во многом содействовать снижению чувствительности аппаратуры к действию ЭМИ или восстановлению ее работоспособности после воздействия.

Общепринятыми принципами для всех видов аппаратуры являются применение в аппаратуре дублирования, резервирования критичных подсистем, увеличение мощности рабочих сигналов, размыкание цепей в нерабочем состоянии и т. д. Другие принципы вытекают из специфики конкретных изделий РЭА.

Обычно требования по стойкости к ЭМИ вступают в противоречия с другими требованиями к аппаратуре. Поэтому необходимо тщательно взвешивать уже на начальном этапе проектирования РЭА все преимущества и недостатки выбранных мер по обеспечению требуемого уровня стойкости РЭА к действию ЭМИ и продолжать решать эту задачу на всех этапах разработки, производства и эксплуатации систем.

Выводы

В соответствии с изложенными в п.п. 3.1, 3.2 и 3.3 требованиями к рабочему месту и помещению с точки зрения безопасности и экологичности рассмотрим, в какой степени этим требованиям соответствует рабочее место, на котором производилась работа.

Требования электробезопасности, указанные в п. 3.1, в рабочем помещении полностью соблюдены.

Пожарная безопасность обеспечена в полной мере — присутствует пожарная сигнализация, огнетушители. Из средств пожаротушения имеются по два гидранта на каждом этаже здания. Также на каждом этаже вывешен план эвакуации людей в случае пожара.

Шумы и вибрации на рабочем месте присутствуют. Рабочее помещение расположено окнами на улицу, поэтому уличных шумов и вибраций слышно очень хорошо. Шум и вибрация в помещении создаются мимо проезжающими автомашинами и работающими ПЭВМ, но они создают максимальный уровень шума до 35дБ (по техническому паспорту), что соответствует СНиП 2.01.02−85 (меньше 50дБ).

Концентрация вредных веществ в воздухе рабочего помещения ничтожно мала и не опасна для здоровья. Содержание обычной пыли в атмосфере помещения также невелико, так как ежедневно производится влажная уборка помещения.

Требования к микроклимату и вентиляции не обеспечиваются автономным кондиционером. В ввиду того, что все рабочие помещения имеют относительно небольшую площадь, то в теплое время года приемлемым является проветривание открытием окон перед началом рабочего дня и в течение обеденного перерыва.

Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы. Дисплей расположен так, что его верхний край находится на уровне глаз на расстоянии около 40 см, что укладывается в допустимые рамки от 28 до 60 см. Частота мерцания экрана fмер=100 Гц, что соответствует условию fмер>70 Гц.

Рабочее место расположено перпендикулярно и параллельно оконным проемам, это сделано с той целью, чтобы исключить прямую и отраженную блесткость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания, компьютеры расположенные параллельно защищены вертикальными жалюзями, что предотвращает прямое попадание солнечных лучей.

Интенсивность энергетических воздействий от ПЭВМ не превышает норм, установленных ГОСТ 12.1.002−84 [39], допускающих работу в помещении в течение всего рабочего дня.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что рабочее место удовлетворяет экологическим нормам и требованиям безопасности, за исключением требования к микроклимату и вентиляции.

Заключение

Современная степень развития коммуникационных ресурсов открыла перед разумным человечеством новые горизонты на поле образовательной деятельности, но при этом поставила и новые задачи. Решение одной из них — суть проделанной работы.

Бурное развитие информационных технологий, медленное, но неуклонное превращение компьютера из сакрального предмета, доступного лишь узкому кругу посвященных, в явление повседневной обыденности, появление Internet и т. д. — все это рано или поздно должно было затронуть и такую традиционно консервативную область, как образование. В последние годы все мы стали свидетелями появления сначала англоязычных, а затем и Казахстанских электронных энциклопедий, предоставляющих пользователям принципиально новые «степени свободы» нежели их традиционные, «бумажные» аналоги. Отсюда уже один шаг оставался до попыток создать принципиально новые учебные пособия — электронные учебники.

Результат проделанной работы — электронный учебник, выполненный в двух вариантах: для открытого доступа через глобальную компьютерную сеть Internet и использования в процессе аудиторного обучения. Он обладает современным дизайном и соответствует требованиям к компьютерным средствам обучения:

1. это возможность включать в них современные (в том числе мультимедийные) способы представления информации, в виде обучающих программ;

2. возможность включать интерактивные средства контроля знаний для проверки, в том числе и самопроверки;

3. при сегодняшнем сложном состоянии с учебниками, электронную версию легко «сбросить» на дискету и пользоваться им на домашнем компьютере. Если при этом учебник положить на сервер, то к нему может быть обеспечен неограниченный доступ.

Сам учебник создан на языке HTML — это язык описания Web-страниц и Borland Delphi 7.0, поэтому для просмотра данного учебника необходима среда просмотра Web-страниц Internet Explorer. Данное пособие призвано облегчить труд преподавателей в обучении и проверки знаний студентов.

Также были исследованы возможности языка программирования HTML и Borland Delphi 7.0 для создания электронного учебника по «Теории принятия решения». Благодаря идеи гипертекстовой информационной системы, пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг.

Можно сделать вывод, что Borland Delphi 7.0 представляет богатые возможности для реализации таких программ как электронные учебники.

Список использованных источников

1. Попов Д. И. Инструментальная система дистанционного обучения и тестирования в Internet knowleggect/Труды 2-й Всероссийской конференции «Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании». М.: МЭСИ, 2001.

2. Евреинов Э. В., Каймин В. А. Информатика и дистанционное образование. М.: «ВАК», 1998. — 88 с.

3. Информатика и образование 4 2002

4. Апатова Н. В. «Информационные технологии в образовании», Москва, «Просвещение» 1995

5. Сериков Г. Н. Элементы теории системного управления образованием. Ч. 3. Информационное обеспечение. Челябинск: ЧГТУ, 1996.

6. Кирилов А. И., Зимина О. В. «Электронные учебники и Персональный пакет», Москва, 2000

7. Основы компьютерной грамотности Е. И. Машбиц, Л. П. Бабенко, Л. В. Верник и др.; Под редакцией А. А. Стогния и др., Киев, Высшая школа, Головное издательство, 1988. — 215 с.

8. Мархель И. И., Овакимян Ю. О. Комплексный подход к использованию технических средств обучения: Учеб.-метод. пособие. — М.: Высш. шк., 1987. — 175 с.: ил.

9. Роберт И. В. Психолого-педагогические проблемы открытого образования // Тезисы докладов 2-й Всероссийской конференции «Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании». М.: Изд-во МЭСИ, 2001

10. Фишберн П. Системы символьной математики. — М;: Труды, 1978. — 352 с.

11. Литвак Б. Г. Разработка и использование гипертекстовой технологии — М.: Издательство «Дело», 2004 г. — 392 с.

12. Батаршев А. В. Преемственность в дидактических приемах обучения. Сов. Педагогика № 4 1987 г.

13. Рубцов В. В., Мархель, Мульдаров В. К., Нежнов П. Г. Логико-психологические основы использования компьютера в процессе формирования учебной деятельности. Вопросы психологии № 6 1986 г.

14. Глушаков С. В., Жакин И. А., Хачиров Т. С. «Программирование Web-страниц», Изд-во «Фолио», М: 2003 г.

15. Хэлсоп Б., Бадник Л. HTML. — Санкт-Петербург, 1998. -300 с.

16. Мильвидский А. М.

Введение

в Java. -1998. -250 с.

17. Капор М. Ява для всех. — Санкт-Петербург, 1997. -200 с.

18. Чип // Java — миф или реальность. -1998. — № 2. — С. 27−34

19. Кучеренко В. JavaScript: практическое пособие — Москва: Издательство «Майор», 2001

20. Справочная система по JavaScript.

21. Федорчук А. Как создаются электронные учебники. CGI: краткий курс — СП: Издательство «Питер», 2002

22. Гончаров А. «Изучаем Macromedia Flash» — практическое пособие

23. Джим Байнес «Эффективная работа с Delphi 2000»

24. А. Я. Архангельского «Программирование в Delphi 7», 2002

25. Бальцук Н. Б., Буняев М. М., Матросов В. Л. Некоторые возможности использования электронно-вычислительной техники в учебном процессе М.: Прометей 1989. — 135 с.

26. Машбиц Е. И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения: (Педагогическая наука — реформе школы). — М.: Педагогика, 1988. — 192 с.

27. Мархель И. И., Овакимян Ю. О. Комплексный подход к использованию технических средств обучения. М.: Высшая школа, 1987.

28. ГОСТ 12.1.019−79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования.

29. ГОСТ 25 861–83. Машины вычислительные и системы обработки данных. Требования электрической и механической безопасности и методы испытаний.

30. ГОСТ 12.1.033−81. ССБТ. Пожарная безопасность объектов с электрическими сетями.

31. ГОСТ 12.1.004−85. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

32. СНиП 2.01.02−85. Противопожарные нормы и правила.

33. ГОСТ 12.1.003−83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

34. ГОСТ 12.1.005−88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

35. СНиП 2.04.05−86. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

36. ГОСТ 12.2.032−78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.

37. ГОСТ 22 269–76. Система «человек-машина». Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования.

38. ГОСТ 12.1.006−84. ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности.

39. ГОСТ 12.1.002−84. ССБТ. Электрические поля промышленной частоты.

40. Мырова Л. О., Чепиженко А. З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. М.: Радио и связь, 1988.

41. ГОСТ 18 298–79. Стойкость аппаратуры, комплектующих элементов и материалов радиационная. Термины и определения.