Дмитриев С.В., Китайгородский М.Д., Сюткина Ю.П., Фатыхов К.З. Использование моделирования и программирования микропроцессорных устройств в организации обучения студентов в вузах

Аннотация: Предметом исследования является организация учебного процесса в вузах с использованием компьютерных технологий. Часть вузов ведут подготовку студентов в технических направлениях. Другая часть – в области гуманитарных, профессиональных и специальных направлений подготовки. Большинство этих вузов вынужденно проходит путь совершенствования компьютерных технологий обучения с применением, в конечном итоге, качественно одинаковых средств обучения, программного обеспечения, фактически дублируя весь необходимый перечень работ. Между тем, требования к знаниям и умениям студентов разных вузов значительно варьируются. В связи с этим актуальны сравнительные исследования требований учебных программ подготовки в целом и отдельных учебных дисциплин с целью унификации компьютерного оборудования и программного обеспечения учебного процесса с одной стороны и обеспечения требований к уровню компьютерной подготовки студентов различных специальностей с другой стороны. Объектом исследования является та часть учебных планов и программ, которая связана с обучением студентов микропроцессорной технике и их программному обеспечению. Автор подробно рассматривает такие аспекты темы как применяемые технологии моделирования микропроцессорных устройств и микроконтроллерных систем с рекомендациями их применения по стадиям развития проекта. Особое внимание уделяется практическому использованию студентом доступных в учебном процессе компьютерных средств и программного обеспечения, причем преимущество отдается самостоятельному выбору студентами тематики проектов и их творческим решениям в процессе работы. Используется системный анализ учебных программ, в частности декомпозиция их на программные кластеры с выделением требований к уровню знаний и умений студентов, затем проводится классификация и ранжирование направлений подготовки по уровню требований к знаниям и умениям студентов и выделение типовых вузов-представителей по характерным группам уровня требований. Далее формируются требования к техническому оснащению и программному обеспечению вузов на уровне соответствующих требований каждого из выделенных кластеров и реализация экспериментальной проверки предлагаемого подхода на базе выбранных вузов – представителей разных кластеров. Научная новизна предложенного подхода к общей организации обучения микропроцессорным технологиям и программному обеспечению в системе образования заключается: 1. В учете конкретных требований к уровню знаний и умений по всем направлениям подготовки при планировании компьютерного оснащения и программного обеспечения их учебного процесса. 2. В применении методов системного анализа для разделения всех вузов с точки зрения микропроцессорного обучения и программного обеспечения на ранги по уровню требований к знаниям и умениям студентов и для формирования кластеров вузов равного ранга при организации обучения. Основными выводами проведенного исследования являются: 1. Несмотря на широкий диапазон варьирования требований к уровню знаний и умений студентов вузов различных направлений подготовки, может быть выделен базовый, общий для всех вузов уровень подготовки, обеспечивающий уверенное использование всеми студентами знаний на уровне квалифицированных пользователей микропроцессорных и микроконтроллерных технологий, при снижении затрат на организацию базовой микропроцессорной подготовки студентов всех вузов. 2. Микропроцессорная подготовка в вузах с более высокими требованиями к знаниям и умениям студентов, могут проводиться также на основе унифицированных для вузов одинакового ранга компьютерного и программного обеспечения. 3. Предложенное решение экспериментально апробируется в двух вузах. 4. Применение предложенных подходов повышает интерес студентов к изучению микропроцессорных и микроконтроллерных технологий, активизирует их интерес к конкретному проектированию изделий с их практическим использованием.

Ключевые слова:

Abstract: The subject of research is the organization of educational process in higher education using computer technologies. The majority of universities are preparing students in technical fields. The other part in humanitarian, professional and special training areas.Most of these universities were forced to pass the path of perfection of computer technologies of training with the application, ultimately, qualitatively the same learning tools, software, actually duplicating all the necessary work. Meanwhile, requirements to knowledge and skills of students in different universities vary greatly.In this regard, relevant comparative study of the curricula requirements of the preparation and its individual disciplines with the aim of unifying computer hardware and software support of educational process on the one hand and requirements to the level of computer training students of different specialties from the other side.The object of study is the part of curricula and programmes associated with student learning microprocessor technology and software.The author examines such topics as aspects of applied simulation technology microprocessors and microcontroller system with recommendations for their use at the project development stage.Special attention is paid to the practical use of the available student in the learning process of computer tools and software, and the advantage goes to the self-selection of students projects and their creative decisions in the process.Using a systematic analysis of curricula, in particular the decomposition of their software into clusters with allocation of requirements to the level of knowledge and skills of students, then the classification and ranking of areas of training in terms of requirements to knowledge and skills of students and the allocation model of the universities-representatives of typical groups of standards.Further requirements for the technical equipment and software requirements of universities at the level of the relevant requirements for each of the selected clusters and implementation of experimental verification of the proposed approach on the basis of selected universities – members of different clusters. The scientific novelty of the proposed approach to the overall organization of the study of microprocessor technology and software in the education system is:1. In light of the specific requirements, level of knowledge and skills in all areas of training when planning for hardware and software in their educational process.2. In the application of system analysis methods for the separation of all institutions from the point of view of a microprocessor learning software grades the level of requirements to knowledge and skills of students and to form cluster universities of equal rank in the organisation of education.The main conclusions of the study are:1. Despite the wide range of variation for the level of knowledge and skills of students in various areas of training may be basic, common to all universities the level of training that ensures confident use by all students knowledge level qualified users microprocessor and microcontroller technology, while reducing the cost of basic microprocessor organization of training of students of all universities.2. Microprocessor training in universities with higher requirements for knowledge and skills students may also be held on the basis of unified for schools of the same grade of computer and software.3. The proposed solution is experimentally tested at two universities.4. The application of the proposed approach increases the students ' interest to study of microprocessor and microcontroller technology, stimulates their interest in the specific design of products with their practical use.

Keywords: