Разработка структуры автоматизированного рабочего места для школьного проектирования .
В современных условиях для реализации функциональных задач в любой предметной области необходимо использование автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных персональных компьютеров. Например, в сфере экономики на таких АРМ можно осуществлять планирование, моделирование, оптимизацию процессов, принятие решений в различных информационных системах и для различных сочетаний задач. Для каждой предметной области необходимо предусматривать АРМ, соответствующие их назначению. Хотя принципы создания любых АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.
До недавнего времени основными методами выполнения графических материалов являлись черчение, рисунок, живопись, макетирование и другие виды работ, выполняемых вручную.
Появление высокопроизводительных персональных компьютеров, создание большого количества графических программ различного назначения, в том числе объёмного моделирования, и специализируемых в области школьного проектирования.
Не заменяя и не подменяя традиционные методы, компьютеры (компьютерная графика) предоставляют новые способы реализации его творческого потенциала.
Для разработки АРМ, обеспечивающего проектирование школьных объектов с заданными показателями производительности, предстоит решить ряд проблем, связанных с подбором исходных данных: с выбором конфигурации оборудования и программного обеспечения; для этого приведем все необходимые сведения.
1. Анализ предметной области Основные этапы проектирования. Особенности проектирования школьных объектов
Проектирование технического проекта – создание, преобразование и представление в принятой форме образца этого еще не существующего объекта. Под объектом понимается всё то, что подлежит проектированию.
Системный подход при проектировании включает следующие принципы:
Проектирование должно быть комплексным.
Процесс проектирования должен быть иерархическим.
Проектирование есть итеративный процесс.
Проектирование объекта предполагает его открытость.
Первый принцип предполагает всесторонний анализ предполагаемого проектирования, полный учет всех факторов характеризующих объект и исследование взаимосвязи этих факторов. Второй принцип определяет последовательность анализа проектирования объекта. В начале проектирования мы рассматриваем объект как единое целое. Затем объект разбивается на элементы и анализируется каждый из них и его влияние в целом на весь объект. Использование иерархического подхода предполагает декомпозицию объекта. Декомпозиция – это разбивка единого целого (объекта) на составные части (элементы) с целью анализа и исследования каждого из них независимо друг от друга. каждая из составных частей может разбиваться также на отдельные элементы до того, пока этот элемент не будет считаться неделимым. На каждом этапе декомпозиции необходимо применять комплексный подход при анализе элементов. Третий принцип на начальных этапах проектирования применяются приближенные методы и оценки, при этом при этом пренебрегают второстепенными фактами или характеристиками, с целью изучения и понимания главных характеристик объекта. После изучения и получения таких характеристик можно перейти к учёту второстепенных характеристик, а затем анализ главных характеристик объекта с учётом второстепенных. Этот процесс может повторяться. В ходе этого процесса происходит многократный анализ проектируемого, на каждом этапе итерации с учётом всё большего количества исследованных характеристик. Четвёртый принцип означает, что не стоит стремиться делать или разрабатывать проектируемый объект абсолютно и навсегда совершенным. Проект необходимо спроектировать так, чтобы он достаточно хорошо удовлетворял требованиям заказчика или поставленных задач, но при этом имел возможность совершенствоваться, модернизироваться и развиваться.
Основным понятием методологии проектирования любого объекта является понятие жизненного цикла. Жизненный цикл объекта – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент ненужности его использования или снятия с эксплуатации. При этом процессе происходит последовательность этапов или стадий. Для любого проекта можно выделить следующие этапы жизненного цикла:
Исследование, обоснование и разработка предложений по созданию проекта.
разработка и анализ требований к проекту.
эскизное проектирование.
Рабочее проектирование.
Реализация проекта.
Модернизация, развитие и сопровождение проекта.
Моделью жизненного цикла называется структура, определяющая последовательность выполнения этапов взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Понятия жизненного цикла и его модели имеют государственный международный стандарт.
В практике проектирования обычно используют основные или базовые модели жизненного цикла:
каскадная или последовательная
поэтапная с промежуточным контролем
совмещённая
спиральная
Использование последовательной или каскадной модели такой обычно происходит тогда, когда на этапе анализа и обоснования требований заказчик может определить все требования к данному проекту или их большинство. Тогда жизненный цикл разбивается на последовательные этапы, причем переход с одного этапа на другой осуществляется после завершения всех работ на предыдущем этапе. На каждом этапе в этой модели разрабатывается определенный набор документов на основе принятых решений. Совокупность этих документов является достаточной для продолжения работ на следующем этапе. Обычно каждый из этапов завершается верификацией или контролем разработанных документов на соответствие их предъявленным требованиям.
Преимущества данной модели:
разработка полного набора документов, на каждом этапе отвечающих критериям полноты и согласованности на основе верификации.
выполнение работ в четкой последовательности позволяет планировать сроки завершения всех работ, а также затраты.
Недостаток: Процесс проектирования или создания объекта никогда не укладывается в описанную жесткую схему и если допущены ошибки на предыдущих этапах, и они не выявлены, то на последующих этапах могут возникнуть неразрешимые проблемы, которые в ряде случаев могут привести к перепроектированию объекта.
Поэтапная с промежуточным контролем – это итерационная модель с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоёмкость и более высокое качество принимаемых решений по сравнению с каскадной моделью. Корректировка решений на предыдущих этапах осуществляется в специальных точках контроля предыдущего этапа. Основным недостатком этой модели является то, что каждый из этапов как бы растягивается на весь период разработки, что существенно увеличивает время разработки, при этом происходит некоторое запаздывание с получением окончательного результата. Это иногда приводит к моральному и физическому несоответствию разработанного проекта. Следует заметить, что временные рамки на каждом из этапов существуют и при данной модели, но они трудно определяемы.
Совмещенная модель основывается на интегрированном подходе жизнедеятельности каждого из элементов объекта. В основе этого метода заложена идея одновременного анализа, проектирования и использования объекта, координация работ при использовании такой модели осуществляется группой высококвалифицированных специалистов. При использовании этой модели удается уменьшить сроки проектирования, т.е. уменьшить до эксплуатационный период от 25-50% по времени, а , следовательно уменьшить стоимость проекта.
Качество любого проекта зависит от полноты и правильности реализации работ на этапе анализа и выработки требования. В спиральной модели упор делается на этапы анализа, выработки требований и проектирование. В конце этих этапов реализуемость предметных решений проверяется путем создания прототипа или версии проекта. На каждом этапе уточняются цели и характеристики объекта, определяется качество выполняемых работ, и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, конкретизируя детали проекта, выбирается обоснованный вариант , который доводится до реализации и внедрения. Главная задача при использовании данной модели показать заказчику некий вариант, отвечающий главным требованиям. Недостаток: определение момента перехода на следующий этап. Для устранения этого недостатка накладываются временные ограничения на каждый из этапов, и незавершенные работы осуществляются на таком же этапе следующего витка спирали.
Для школьного проектирования наиболее приемлема спиральная модель проектирования.
Школьное проектирование – метод школьной архитектуры, заключающийся в разработке приемов по преобразованию, художественному оформлению, формированию открытого пространства городской среды, пригородной зоны и тп.
Перечень работ на отдельных этапах жизненного цикла школьных объектов:
Обоснование необходимости автоматизации процесса проектирования школьных объектов. Постановка задачи
Школьное проектирование связано с получением, обработкой, анализом и выполнением большого количества графической информации. К ней относятся фотоматериалы, схемы планировки, чертежи и другие виды графического материала.
Естественным является тот факт, что обработка большого количества графических данных в целях школьного проектирования не возможна без использования современных аппаратно-программных комплексов, реализующих современные информационные технологии.
Так только использование компьютерной графики позволяет на пред проектном этапе, т. е. на стадии анализа и выбора решений в короткое время просмотреть множество вариантов, а ходе непосредственного проектирования на основе моделирования получить проект школьных объектов близкий по своим параметрам к фотоматериалам.
Развитие Internet позволяет вести разработку школьных проектов с использованием любых ресурсов сети в on-line режиме.
Конечно, применение информационных технологий предполагает использование как аппаратных средств (от настольных ИС для несложных проектов так и офисных или корпоративных систем), так и специальных программных средств от простых программ школьного проектирования до сложных программных комплексов.
В настоящее время для целей школьного проектирования предлагается большое разнообразие компьютерных программ.
На первый взгляд все эти программы напоминают скорее игрушку. Однако при грамотном подходе такие программы представляют несомненную ценность для разработки школьных проектов.
Основное их назначение – подготовка, эскизного предварительного варианта школьного проекта. За счет простоты включения в проект различных растительных и архитектурных форм, легкости размещения, замены и удобства просмотра программы позволяют за короткое время просмотреть множество вариантов и выбрать из них наиболее приемлемые. Что бы объяснить заказчику, что вы собираетесь сделать с его участком одних слов не достаточно. В этих же программах можно продемонстрировать несколько предварительных вариантов, что затруднительно сделать привычными методами. Следует также учитывать, что эти программы постоянно совершенствуются, наглядным примером чего могут служить программы ArchiCad или AutoCAD .
Конечный вариант генерального плана также может быть выполнен на компьютере, например в AutoCAD. Готовая библиотека обозначений элементов школы, возможность использования сканированного изображения топографической съёмки упрощает его создание.
С целью создать представление о существующих программных продуктах школьного моделирования, именно с точки зрения школьного дизайнера можно провести оценку и сосредоточить внимание на лучших/плохих сторонах того или иного программного продукта.
Программы для 2-x, 3-х мерного моделирования
Программ для 2-х мерного планирования хоть отбавляй, от достаточно универсальных графических пакетов CorelDraw, PhotoShop до специфических, предназначенных только для определенных действий. Простых, а также легких в обучении, плюс ко всему понятных программ по построению 3-х мерных сцен получения качественного результата - практически нет.. К классу таких программ относятся профессиональные пакеты, которые достаточно трудоемки в изучении, сложны в использовании и требуют больших вычислительных ресурсов компьютера, плюс ко всему отличаются высокой стоимостью от 2000$ и выше.
Программные продукты:
Punch! 3.5.1
3D Max 3.0 + 3D VIZ 3.1
ArchiCad7.0
Вывод
Применение информационных систем и мультимедийных технологий способствует более эффективному решению задач управления, так же позволяет расширить круг возможностей и функций, выполняемых как административным лицом, так и преподавателем. По средствам систем автоматизации учреждения ускорят решение таких задач как ведение учета, составление калькуляций, контроль работы персонала, подготовка отчетности и многое другое. Назначение информационных систем состоит в современном формировании и выдаче достоверной, полной информации для учреждения. Мультимедийные технологии в свою очередь позволяют повысить интерактивность, повысить качество занятий, а так же позволяют расширить круг возможностей и функций выполняемых различными лицами.
Целью работы являлось выполнение проектирование ИСО и АСУ завуча по воспитательной работе и учителя по математике.
В ходе работы были изучены государственные документы, частные рекомендации преподавателей и членов администрации, методы проектирования интерактивных занятий, исследована методология проектирования по предметной области, проведён анализ программных и аппаратных средств применяемых или возможных к применению в образовательном учреждении.
Первоначальный анализ эффективности деятельности в результате внедрения данных программных и аппаратных средств показал что при внедрении данных продуктов позволил уменьшить затраты времени и средств на 1/6 . Что является хорошим результатом и может повысить показатели учреждения, и упростить работу сотрудников. В конечном итоге информатизация и внедрение мультимедийных технологий позволят снизит затраты, повысить разносторонность, а так же повысить коэффициент обучаемости.
https://sites.google.com/site/mathupbringing/ -сайт
http://www.slideboom.com/presentations/672081/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BD%D0%BE---%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0-%D0%9F%D0%A0%D0%9E%D0%AD%D0%9A%D0%A2%D0%98%D0%A0%D0%9E%D0%92%D0%90%D0%9D%D0%98%D0%95-%D0%98%D0%A1%D0%9E1?pk=a868-fcb3-c689-6bb9-b46b-5b6b-870b-7771 -презентация к проекту
|
