close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

(Примерная форма);doc

код для вставкиСкачать
9515
УДК 378.2
ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ
СПЕЦИАЛИСТОВ
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ
НА БАЗЕ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ЦЕНТРОВ
В.В. Салмин
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева
(национальный исследовательский университет)
Россия, 443123, Самара, Московское шоссе, 34
E-mail: [email protected]
О.Л. Старинова
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева
(национальный исследовательский университет)
Россия, 443123, Самара, Московское шоссе, 34
E-mail: [email protected]
Ключевые слова: технология образования, проектный подход, научно-образовательный
центр, электронная библиотека, теория и системы автоматического управления
Аннотация: Настоящий доклад посвящен технологии обучения специалистов ракетнокосмического профиля в области управления движением летательных аппаратов. Описывается технология обучения, основанная на использовании проектного подхода с использованием ресурсов научно-образовательных центров Самарского государственного
университета и электронной библиотеки кафедры летательных аппаратов.
1. Проектный подход к образованию
В соответствии с «Концепцией развития национальной информационной системы
научной, научно-технической и инновационной деятельности России» основой качественно новой стадии социально-экономического развития ведущих стран мира является
создание экономики, базирующейся преимущественно на генерации, распространении
и использовании знаний [1].
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П.
Королёва (СГАУ) в течение ряда лет успешно реализует подход «образование через научные и проектные исследования» [2], который позволил привлечь к научнотехнической работе в лабораториях и на кафедрах наиболее подготовленных студентов
и создать тем самым основу для подготовки высококвалифицированных научных кадров. Этот подход был организационно закреплен созданием в университете нескольких
научно-образовательных центров (НОЦ). Особенностью процессов, реализуемых в
науке и образовании, явилось тесное многолетнее сотрудничество СГАУ с передовыми
предприятиями ракетно-космической отрасли: ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и ОАО
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
9516
«РКК Энергия», заключающееся в проведении совместных НИОКР, в подготовке молодых специалистов для предприятия на основе современных инновационных технологий обучения, привлечение большого количества ведущих сотрудников предприятия к
преподавательской деятельности. По существу СГАУ и ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»
сформировали ядро аэрокосмического научно-образовательного кластера Самарской
области.
Эффективные технологии обучения специалистов ракетно-космического профиля
базируется на развитии у студентов навыков самостоятельной и творческой работы с
доступными информационными ресурсами. Это возможно только при наличии развитой информационной среды, основанной на классических и современных результатах
фундаментальных и прикладных исследований по изучаемым дисциплинам, в том числе в области управления космическими системами. Развитая среда информационных
ресурсов одновременно будет содействовать продуктивному взаимодействию научных,
образовательных и инновационных процессов.
2. Система информационной поддержки образовательного
процесса
Система информационной поддержки образовательного процесса в области управления и проектирования космических систем на кафедре летательных аппаратов СГАУ
была создана как результат обработки накопленной первичной информации (учебные
пособия, электронные учебники, электронные курсы лекций, методические указания к
лабораторным работам, интерактивные программные комплексы и т.д.).
Логичным продолжением этого процесса было создание в 2006-2008 учебных годах
электронной библиотеки кафедры летательных аппаратов, предназначенной для методической поддержки лекционных, лабораторных и практических занятий, в первую
очередь для занятий которые проводятся в компьютерном центре кафедры, а также
курсового и дипломного проектирования, учебно-исследовательской, научной и проектной самостоятельной работы студентов, магистров и аспирантов. С 2009 года в
электронную библиотеку была включена «Научно-образовательная виртуальная лаборатория «Проектирование мониторинговых и транспортных космических систем», содержащая специализированные учебно-исследовательские программные комплексы,
поддерживающие процессы моделирования управляемого движения сложных динамических систем. Эти программные комплексы позволяют моделировать управляемое
движение различных объектов ракетно-космической техники (ракет-носителей, транспортных космических аппаратов с электроракетными и традиционными двигательными
установками, систем КА наблюдения за земной поверхностью и др.)
Кроме готовых программ моделирования процессов функционирования ракетнокосмической техникой научно-образовательная виртуальная лаборатория содержит
шаблоны программ численного моделирования, оптимизации нелинейных систем, численного решения краевых задач теории оптимального управления и графического отображения результатов. Эти шаблоны позволяют студентам, не обладающим высоким
профессиональным уровнем в области программирования изучать различные процессы
изменения характеристик динамических систем, предлагать и рассматривать результат
применения предложенных законов управления.
Дополнительно в научно-образовательную виртуальную лаборатории входит комплект модулей, описывающих стандартную атмосферу Земли, разложение гравитационного поля Земли, положение планет Солнечной системы, их спутников, крупнейших
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
9517
астероидов и комет. Эти модули могут также могут использоваться студентами в ходе
учебно-исследовательской работы, курсового и дипломного проектирования.
Основное свойство и главная цель создания системы информационной поддержки
процесса обучения - способность генерировать новые знания на основе использованных - электронная библиотека кафедры приобрела с включением в свой состав специализированных учебно-исследовательских программных комплексов, позволяющих в
интерактивном режиме моделировать процессы функционирования космических систем. В том числе и процессы управления космическими аппаратами транспортного и
информационного назначения (осуществлять баллистический анализ межорбитальных
переходов с помощью двигателей большой и малой тяги, строить трассы космических
аппаратов, моделировать процессы энергопотребления на КА и др.). Структура электронной библиотеки кафедры работающей в настоящее время показана на рис. 1.
Электронная библиотека кафедры летательных аппаратов
Электронные версии учебно-методических пособий и монографий, опубликованных преподавателями кафедры
Интерактивные электронные учебники и учебные пособия, опубликованные
преподавателями кафедры
Электронные версии методических указаний, заданий и примеров выполнения лабораторных работ, проводимых в компьютерном центре кафедры
Электронные плакаты и справочники к учебным курсам, использующиеся в
научно-исследовательских работах, курсовом и дипломном проектировании
Электронные версии дипломных проектов исследовательского характера и
магистерских диссертаций, выполненных на кафедре в последние годы
Специализированные учебно-исследовательские программные комплексы по
проблемам проектирования и управления
движениям космических систем
Шаблоны программ численного моделирования управляемого движения и
графического отображения результатов моделирования
Рис. 1. Структура электронной библиотеки кафедры, предназначенной для информационной поддержки процессов обучения, учебно-исследовательской работы, проектной и
научной деятельности студентов.
В настоящее время электронная библиотека кафедры реализована в виде вебсервиса, доступного из компьютерной сети кампуса СГАУ. В верхней части всех страниц сервиса расположена навигационная панель, предоставляющая возможность выполнить быстрый переход на нужный раздел. Содержание навигационной панели зависит от того, на какой странице находится пользователь в данный момент – среди размещенных на ней ссылок всегда будет отсутствовать ссылка на страницу, которая в
данный момент открыта.
Содержимое электронной библиотеки представлено в виде файлов распространенных форматов, таких как DOC, PDF. Некоторые, особо крупные материалы, предоставXII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
9518
ляются в виде RAR-архивов. Часть из представленных ресурсов на странице библиотеки являются ссылками на подразделы библиотеки. При переходе по такой ссылке отобразится страница с детализированным списком содержимого этого подраздела. Например, на рис. 2 показано наполнение пункта «Лабораторные работы по курсу «Введение в специальность».
Рис. 2. Содержание одного из подразделов электронной библиотеки кафедры.
Все специализированные учебно-исследовательские программные комплексы объединены в программный комплекс «Научно-образовательная виртуальная лаборатория
«Проектирование мониторинговых и транспортных космических систем» с аналогичной схемой навигации. Окно заставки программного комплекса показано на рис. 3.
Рис. 3. Окно заставки программного комплекса «Научно-образовательная виртуальная
лаборатория «Проектирование мониторинговых и транспортных космических систем».
Кроме учебно-исследовательских комплексов в состав «Научно-образовательная
виртуальная лаборатория «Проектирование мониторинговых и транспортных космических систем» входит база данных «Мониторинговые и транспортные космические системы», содержащая технические характеристики известных двигательных систем и
энергоустановок космических аппаратов и ракет-носителей. Администратор базы данных может вносить в базу новые данные и удалять устаревшие. На рис. 4 представлен
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
9519
пример окна обращения к таблице базы данных с характеристиками современных электроракетных двигателей.
Рис. 4. Пример окна работы с базой данных «Мониторинговые и транспортные космические системы» (таблица – характеристики современных ЭРД).
Использование электронной библиотеки позволило повысить эффективность обучения специалистов ракетно-космического профиля и научно-исследовательской работы студентов, в том числе в области управления космическими системами.
3. Результаты включения студентов в научную и проектную
деятельность СГАУ
Владение современными программными продуктами как средствами исследовательской работы развивает у студентов самостоятельность мышления, логику, способность к структурированию задач, умение делать грамотные выводы и техническиобоснованные предложения на основе имеющихся знаний. В рамках дисциплины учебно-исследовательской работы студентов, ведущие преподаватели кафедры проводят со
студентами лекционные занятия, освещая методологические вопросы проведения научной работы, и консультации по выбранным темам самостоятельных исследований.
При проведении самостоятельных исследований широко используются возможности
научно-образовательной виртуальной лаборатории.
Результаты учебно-исследовательской работы докладываются на студенческих научно-технических конференциях, лучшие студенческие работы публикуются в сборнике трудов студенческих конференций СГАУ, студенты участвуют во Всероссийских и
международных научных конференциях («Космические технологии. Настоящее и будущее» – Украина, г. Днепропетровск; «Системный анализ и управление» – Украина, г.
Евпатория; «Авиация и космонавтика» – Москва, МАИ).
В 2006-2010 гг. молодежным научно-инновационным центром при кафедре летательных аппаратов выполнялась работа (руководитель С.И. Ткаченко) по проекту малого космического аппарата (МКА) научного назначения «АИСТ». В результате работы
определены цель и задачи малого КА научного назначения, разработан проект и рабочие материалы для создания малого КА, закуплены необходимые комплектующие элементы. Макет МКА научного назначения демонстрировался в Экспоцентре Самарской
области. В работе по МКА научного назначения принимали участие 20 студентов и 6
аспирантов кафедры ЛА, студентами сделаны более 20 докладов на 58, 59 и 60-й сту-
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
9520
денческих научных конференциях (СГАУ, 2008-2010 г., секция «Летательные аппараты»).
В частности, результаты данной научной работы студентов реализованы при проектировании и создании унифицированной платформы малого студенческого космического аппарата «АИСТ» (рис. 5), разрабатываемого сотрудниками научнообразовательного центра совместно с ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс». Запуск двух малых
КА осуществлен в 2012 и 2013 гг. Телеметрическая и научная информация с КА совместно принимается и обрабатывается совместно студентами СГАУ и специалистами
ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс».
Рис. 4. Малый космический аппарат «АИСТ». Два экземпляра данного МКА запущены в
2012, 2013 гг.
Использование разработанных в ходе выполнения научной работы методов проектирования и разработки систем управления позволило перейти от создания отдельного
аппарата к разработке серии малых космических аппаратов научно-прикладного и технологического назначения на базе унифицированной платформы «АИСТ». В настоящее
время в научно-образовательном центре ведется разработка КА «АИСТ-2» решающего
задачи радиолокационного зондирования земной поверхности.
Успешная реализация существующих и выполнение новых проектов коллективом
научно-образовательных центров по ракетно-космической тематике является ключевым фактором в деле подготовки высококвалифицированных молодых кадров для космической промышленности, а также повышения уровня проводимых научных исследований на предприятиях и в университетах аэрокосмического профиля.
Список литературы
1.
2.
Филатов В.В. Космонавтика и развитие профессионального образования: региональный аспект /
Красноярск: Изд-во Сибирского государственного аэрокосмического университета, 2007. 223 с.
Салмин В.В., Ткаченко С.И., Старинова О.Л. Инновационная технология подготовки специалистов
ракетно-космического профиля на базе научно-образовательных центров Самарского государственного аэрокосмического университета и ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» // Вестник КИГИТ. 2012. №
12-3 (30). С. 023-024.
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа