Структурно-функциональный метод изучения технических объектов и исследований, страница 16

Поэтому становится актуальным создание методических основ построения простых и наглядных математических моделей для разработки расчетных задач. Структурно-функциональный метод позволяет систематизировать и существенно упростить разработку учебных расчетных задач, в которых функциональное взаимодействие компонентов технических объектов описывается количественно.

Рассмотрим формирование структурно-функциональной модели АЦП после преобразования его в систему управления счетчиком (рис. 12). Для каждого информационного процесса в АЦП выбираем в учебной и технической литературе или выводим формулы, описывающие эти процессы (табл. 5).

Таблица 5

Описание информационных процессов в АЦП

Информационные процессы	Модули реализации	Формулы
1. Получение информации	ЦАП	, где ∆U – шаг квантования , где n – число разрядов счетчика
2. Передача информации	Все	______
3. Обработка информации	К	Сравнение UЦАП и UВХ
4. Воздействие на объект управления	И, Т	, где tпр макс – максимальное время преобразования, соответствующее максимальному входному напряжению; ∆tсч – период следования счетных импульсов , где f – частота счетных импульсов
5. Управление информационными процессами	К	При
6. Управление объектом	Система управления

Затем формулы объединяем в математическую модель АЦП с учетом погрешности преобразования (δN):

;

;

,

где δ_КВ – ошибка квантования U_ВХ;

δ_ЦАП – инструментальная погрешность ЦАП;

δ_К – инструментальная погрешность К;

;

;

.

Модель может быть детализирована путем добавления формул, описывающих информационные процессы в функциональных модулях АЦП. Задавая в расчетных задачах исходные данные, с помощью формул модели можно определить основные параметры АЦП. Необходимо отметить, что преобразование АЦП в систему управления счетчиком также существенно облегчает анализ схемы для расчета достоверности, надежности, быстродействия, точности АЦП и последующей разработки соответствующих учебных задач.

3.4. Разработка учебных планов и методическая интеграция технических дисциплин

В дидактике высшей школы уделяется достаточно большое внимание вопросам отбора содержания образования, но проблема создания научных основ отбора не решена до сих пор. На практике выбор дисциплин производится на основе прошлого опыта составления учебных планов и государственных образовательных стандартов.

При подготовке педагогов профессионального обучения негативные последствия такого подхода сказываются в смешении функций науки и учебной дисциплины, которая превращается в адаптивный курс науки, в забвении объекта и предмета реальной деятельности педагога профессионального обучения. Часто преобладает суммативный подход без выделения системообразующих дисциплин и проблем. Это усложняет межпредметные связи и формирование целостного интегративного знания об объекте и предмете труда у выпускников.

Исходя из критерия выделения главного и существенного в содержании образования, т.е. отбора наиболее универсальных, необходимых элементов, формирование модели специалиста, отбор дисциплин учебного плана и содержания дисциплин можно произвести на основе структурно-функционального метода.

В качестве примера приведем анализ группы дисциплин отраслевой подготовки действующего учебного плана специализации «Вычислительная техника». В этих дисциплинах изучаются технические средства ЭВМ, систем управления и теоретические основы их работы. На рис. 18 приведена классификация дисциплин в соответствии с их направленностью (содержанием) на изучение технических средств реализации информационных процессов в системах управления.

Из рассмотрения классификации следует, что группа этих дисциплин имеет следующие недостатки:

1) по всем видам информационных процессов (кроме управления объектом) не определены дисциплины, содержащие теоретические основы процессов;

2) отсутствует выделение системообразующих дисциплин, технические средства реализации информационных процессов рассматриваются в нескольких дисциплинах, что приводит к дублированию отдельных тем;

3) не проработаны межпредметные связи дисциплин;

4) отсутствует методическая интеграция дисциплин.

Перечисленные недостатки свидетельствуют  о необходимости научного обоснования отбора дисциплин в целях повышения качества подготовки педагогов профессионального обучения.

На рис. 19 приведена классификация, отражающая отбор дисциплин и их содержания на основе структурно-функционального метода. Предложенный вариант обладает рядом преимуществ:

1) усилена научная подготовка студентов благодаря введению новых теоретических дисциплин (основы теории информации, контроль информационных процессов, математическое моделирование технологических процессов);

2) каждый вид информационного процесса изучается, по возможности, в двух дисциплинах: теоретической и технического обеспечения, в которой вначале даются основы построения технических средств и далее их конкретная реализация;

3) реализованы межпредметные связи;

4) осуществлена методическая интеграция дисциплин.

При отборе содержания дисциплин, описывающих технические средства реализации конкретных видов информационных процессов, необходимо исходить из принципиального положения, что реализация одного вида процесса осуществляется с помощью других видов информационных процессов. Например, для информационного процесса хранения информации могут потребоваться информационные процессы обработки, управления и др.

В процессе подготовки педагогов профессионального обучения важной проблемой, как было отмечено, является установление взаимосвязи между технической и методической составляющими их обучения, т.е. методическая интеграция, осуществляемая путем объединения технического знания с методическими элементами на содержательном и процессуальном уровнях.