НОТВ 2013 (Лавров В.В.) формат 2010

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университетимени первого Президента России Б.Н. Ельцина»,Институт материаловедения и металлургииКафедра «Теплофизика и информатика в металлургии»,Р. Тел. (343) 375-44-51E-mail: [email protected] Web: vlavrov.professorjournal.ru

Докладчик:

Лавров Владислав Васильевич

X международная научно-методическая конференция «Новые образовательные технологии в вузе», г. Екатеринбург, УрФУ, 6 февраля 2013 г.

Кандидат технических наук, доцент

Разработка и применение электронных образовательных ресурсов для обучения студентов на кафедре "Теплофизика и информатика в металлургии" УрФУ

mailto:[email protected]

http://vlavrov.professorjournal.ru/

О кафедре

В составе кафедры:

47 сотрудников,

37 преподавателей,

11 профессоров,

20 доцентов,

2 старших преподавателя,

4 ассистента,

8 докторов технических наук ,

21 кандидат технических наук

Кафедра «Теплофизика и информатика в металлургии» УрФУ – одна из крупнейших выпускающих кафедр УрФУ. Основана в 1920 году.Заведующий кафедрой – заслуженный работник высшей школы РФ, профессор, д.т.н. Спирин Н.А.

tim.ustu.ru


(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

http://tim.ustu.ru/

Учебная работа

Осуществляет подготовку специалистов по двум специальностям:• 150103 – Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей.• 230201 – Информационные системы и технологии (в металлургии).

Обеспечивает проведение всего комплекса учебных занятий для студентов очного и очно-заочных форм обучения по дисциплинам:

• «Автоматика и автоматизация производственных процессов» - для всех специальностей химико-технологического института, большинства специальностей института материаловедения и металлургии в течение более 50 лет.

• «Теплофизика» и «Теплотехника» - для большинства специальностей института материаловедения и металлургии в течение более 75 лет.

• «Экология» - для большинства специальностей института материаловедения и металлургии около 20 лет.

• «Промышленная электроника» - для большинства специальностей металлургического факультета почти 50 лет.

Всего на кафедре обучается около 200 студентов. При этом ежегодно через кафедру проходят обучение около 2000 студентов других специальностей университета.



Виртуальный 3D-тур по кафедре

Сайт кафедры tim.ustu.ru, раздел «Виртуальный 3D-тур»



http://tim.ustu.ru/

http://tim.ustu.ru/

http://tim.ustu.ru/

http://tim.ustu.ru/

http://tim.ustu.ru/

Учебно-научные лаборатории кафедры

Методы контроля и управления процессами теплообмена


Включает в себя 5 многофункциональных установок и 1 интерактивную доску . Место размещения – ауд. Х-506. Лаборатория используется в учебном процессе для обучения студентов специальностей металлургического профиля.



Исследование процессов очистки газов от примесей


Включает в себя 6 многофункциональных установок и 1 интерактивную доску. Место размещения – ауд. Х-506. Лаборатория используется в учебном процессе для обучения студентов специальностей металлургического профиля.



Исследование процессов тепломассопереноса


Включает в себя 12 лабораторных стендов и 1 интерактивную доску. Место размещения – ауд. Х-512. Лаборатория используется в учебном процессе для обучения студентов специальностей металлургического профиля.



Компьютерное моделирование и исследование теплофизических процессов


Включает в себя 38 компьютеров и 2 ноутбука, 3 пакета программного обеспечения (программное обеспечение Adobe Captivate 5.5 DVD Set International English Windows, лицензия на пакет компьютерного моделирования FlowVision, программное обеспечение Adobe Captivate 5.5 Academic Edition License Level 1 1 - 2,499 International English Multiple Platforms).

Место размещения – ауд. Х-504 и Х-515. Лаборатория используется в учебном процессе для обучения студентов специальностей металлургического профиля.



Механика движения жидкостей и газов


Включает в себя 3 лабораторных установки.

Место размещения – ауд. Мт-119.

Лаборатория используется в учебном процессе

для обучения студентов специальностей

металлургического профиля.


Цели создания ИПМК

Цель 1. Обеспечение в электронном виде аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов учебными материалами по использованию современных средств и технологий разработки программного обеспечения информационных систем применительно к технологическим процессам в металлургии.

Цель 2. Повышение эффективности использования лабораторного оборудования в учебном процессе и в научно-исследовательской работе студентов, магистрантов и аспирантов.

Цель 3. Обеспечение самостоятельной и научно-исследовательской работы обучающихся.

Инструментально-программный методический комплекс (ИПМК)«Методы и средства проектирования информационных систем и технологий»



Обеспечение учебно-методических комплексов (УМК) ресурсами ИПМК

1. УМК для подготовки бакалавров по направлению 230400 – «Информационные системы и технологии»: ООП №230400.62-04-2011. Модуль «Методы и средства проектирования информационных систем и технологий».

2. УМК для подготовки бакалавров по направлению 150400 – «Металлургия»: ООП №150400.62-10-2011. Модуль «Информационные технологии в металлургии» для профилей:

• «Металлургия черных металлов»;• «Металлургия цветных металлов»;• «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов»;• «Обработка металлов давлением»;• «Литейное производство черных и цветных металлов»;• «Металлургия сварочного производства»;• «Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия»;• «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»;• «Металловедение и термическая обработка металлов».

3. УМК для подготовки инженеров специальности 230201 – «Информационные системы и технологии», учебные дисциплины «Технология разработки программного обеспечения» (УМК-Д №3813), «Управление данными» (УМК-Д №3840), «Проектирование баз данных» (УМК-Д №3821).



Структура учебной дисциплины



Состав ИПМК

• Лекционные презентации (567 слайдов).

• Динамические обучающие видеоролики с элементами интерактивности для

проведения лабораторных и практических занятий, а также выполнения курсовой

работы (61 шт.).

• Тестовые вопросы для самоконтроля студентов (816 заданий).

• Программные решения для программируемого логического контроллера (ПЛК).

• Обучающий видеоролик о работе на лабораторном стенде.

• Учебно-методическое пособие.

ИПМК «Методы и средства проектирования информационных систем

и технологий» включает в себя:



Лекционные презентации

Сгруппированы по основным темам курса



Динамические обучающие видеоролики с элементами интерактивности

Обучение посвящено приёмам эффективной работы со средствами разработки информационных систем:

• Microsoft Office Excel;

• Microsoft Office Access;

• AllFusion ERwin Data Modeler;

• Microsoft SQL Server (сервисы Microsoft

SQL Server Management Studio, SQL

Server Business Intelligence Development

Studio, Microsoft Integration Services,

Microsoft Reporting Services, Microsoft

Analysis Services).



Тестовые вопросы для самоконтроля студентов

Подготовка тестовых заданий выполнена на основе рабочего конспекта дисциплины, а также обзора современного состояния теории и практики создания образовательных ресурсов с привлечением средств библиотечного и электронного поиска в сети Интернет.


Реализованы с помощью сервиса, разработанного в УрФУ (http://dist.ustu.ru/serverprocess/default.aspx).


http://dist.ustu.ru/serverprocess/default.aspx

Программные решения для ПЛК

Программа для ПЛК Simatic S7 200 выполнена с использованием программного продукта STEP 7 Micro/Win 4.0 SP8.

Для работы с измерителем-регулятором температуры использована среда разработки TermodatNet 3.хx.

Разработка человеко-машинного интерфейса и визуализации выполнена с использованием программного продукта Trace Mode версии 6 (программа визуализации в SCADA-системе).



Курсовое проектирование

Цель

Закрепление студентами теоретического материала по

данной дисциплине и получение практических навыков

реализации проекта по созданию прикладного

программного обеспечения информационных систем.

Содержание

Законченный прикладной программный продукт

для автоматизированного решения задачи предметной

области, а также обеспечение документирования всех

этапов процесса разработки и сопровождения.




Последовательность технологических процессов разработки программного обеспечения подсистем

1. Проверка корректности алгоритма расчёта.

2. Функциональное моделирование системы.

3. Архитектура подсистемы.

4. Концептуальное моделирование базы данных, генерация даталогической модели

базы данных.

5. Загрузка тестовых данных в базу данных.

6. Функциональные диаграммы математической библиотеки.

7. Реализация пользовательского программного обеспечения подсистемы.

8. Тестирование и отладка программного обеспечения.

9. Формирование графических и табличных интерактивных Web-отчетов.

10. Интеллектуальный анализ данных.

11. Разработка справочной документации.



Этап 1. Проверка корректности алгоритма расчёта

Технология:

Электронные таблицы

Средство реализации

Microsoft Office Excel




Этап 2. Функциональное моделирование системы


AllFusion Process Modeler

(BPwin)


Нотация IDEF0




Этап 3. Архитектура и структура подсистемы

Серверы АСУ ТП

PLC

PLC

Серверы АСУ ДЦ

Серверы корпоративной информационной системы (КИС)

Серверы Центральной диспетчерской комбината (ЦДК)

База данныхинформационно-вычислительного центра

доменного цеха

АИС анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

PLC

PLC

PLC

PLC

Серверы приложений

Web-cервер предприятия

Подсистема визуализации среднесменных и среднесуточных показателей работы доменных печей

Подсистема формирования технического отчета доменного цеха

Подсистема сопоставления отчетных показателей работы доменного цеха

Подсистема расчета материальных балансов

Подсистема расчета теплового баланса Подсистема оптимизации распределения топливно-энергетических ресурсов

Подсистема диагностики и моделирования газодинамического режима

Подсистема диагностики и моделирования шлакового режима

. . . . . . . .

Подсистема визуализации показателей в корпоративной сети предприятия для OLAP

Подсистема оптимального состава доменной шихты


Microsoft Visio


Графические диаграммы



Этап 4. Концептуальное моделирование базы данных,

генерация даталогической модели базы данных

Средство реализацииAllFusion ERwin Data Modeler (ERwin)


Диаграммы

«сущность-связь»

(ER-диаграммы)




Этап 5. Загрузка тестовых данных в базу данных

Средство реализации:

Business Intelligence

Development Studio

(Microsoft SQL Server

Integration Services)


Извлечение,

преобразование и

загрузка данных (ETL,

Extract, Transform, Load)




Этап 6. Функциональные диаграммы математической библиотеки

Л1.2

Расчет технологических

показателей подачи

Хим. состав ЖРМ

Доли ЖРМ в шихте

МЖРМ

МФЛ

Л1.3

Содержание железа в рудной части шихты, %

МFe

Л1.5

Основность шихты

МСаО МSiO2

Л1.6

Уточненный выход чугуна из

подачи, кг[Fe]

Л1.7

Основность шлака

qЧП

[Si]

Л1.4

Масса кокса в подаче, кг

РНФ

МК

Л1.8

Удельный расход

кокса, т/т

Л1.9

Удельный расход средневзвешанного

железорудного материала, кг/т

k

Хим. состав флюсов

Л1.1

Расчет средневзвешанного

состава рудного материала

FeЖРМ

Л1.10

Расчетная рудная нагрузка,

кг/кг

РЖРМ


Microsoft Visio,

Microsoft Office Word


диаграммы потоков

данных (Data Flow

Diagram, DFD),




Этап 7. Реализация пользовательского программного обеспечения подсистемы


Объектно-

ориентированное

программирование


Microsoft Visual

Studio 2010




Этап 8. Тестирование и отладка программного обеспечения


Модульное

тестирование и

отладка


NUnit




Этап 9. Формирование графических и табличных интерактивных Web-отчетов



Development Studio

(Reporting Services

Microsoft SQL Server)


Web-программирование




Этап 10. Интеллектуальный анализ данных



Development Studio

(Analysis Services

Microsoft SQL Server)


OLAP-кубы,

Data Mining,

интеллектуальный

анализ данных




Этап 11. Разработка справочной документации


Help&Manual


Создание справочной

системы




Защита курсовых работ




Примеры курсовых работ

на персональном сайте преподавателя


vlavrov.professorjournal.ru



Спасибо за внимание!



НОТВ 2013 (Лавров В.В.) формат 2010

Education