«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов
04.05.2007

Разработка нового поколения аппаратно-программных комплексов (виртуальные приборы) для обеспечения лабораторных практикумов и научно-исследовательской работы студентов и преподавателей ММА им. И.М. Сеченова.

ГОУ ВПО ММА имени И.М.Сеченова
Медико-профилактический факультет послевузовского профессионального образования

Е.И. Акимова, А.М. Большаков, В.И.Донцов, В.Н.Крутько, И.К. Остапович, К.Г. Сердакова, В.П. Тулупов, Х.Х. Хамидулина

Предлагаемая работа представляет характеристику проблемы создания нового класса аппаратно-программных комплексов (виртуальных приборов) для обеспечения образовательного процесса и научно-исследовательской работы студентов, а также результаты решения данной проблемы, полученные авторским коллективом в рамках темы НИР " Разработка программных комплексов для моделирования функций фотоэлектрокалориметра и пульсометра в процессе лабораторных занятий",  выполненной в рамках реализации «Программы формирования инновационного образовательного пространства Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова» в 2006 г.

Основой преподавания в Высшей школе являются лабораторные (практические) работы. Между тем, в России практически не выпускается специализированного дешевого и разнообразного оборудования медико-биологического профиля, предназначенного для обеспечения активных форм обучения. Высшая школа остро нуждается в современном учебном и учебно-исследовательском оборудовании, которое должно отвечать ряду требований. Оно должно быть:

  • современным, дешевым и компактным,
  • предоставляющим возможности создания удобного и адекватного задачам обучения интерфейса, в частности отображения результатов работы на большом экране,
  • обеспечивающим активные формы образовательного процесса и имитационные режимы работы, удобные для дистантных режимов обучения, 
  • модульностью, полифункциональностью и легкой перестраиваемостью под конкретные задачи образовательного процесса и НИР, 
  • имеющим большие возможности регистрации, компьютерной обработки и анализа сигналов.

Все эти возможности могут быть реализованы семейством новых аппаратно-программных комплексов «виртуальные приборы» (ВП), которые идеально подходят для обеспечения лабораторных практикумов и научно-исследовательской работы студентов и преподавателей.

Виртуальные приборы – это аппаратно программные комплексы, реализующие или имитирующие функции реальных приборов, используя широкие возможности современных компьютеров [1-8].

Реализуемый авторским коллективом проект по созданию семейства виртуальных приборов осуществляется в рамках стратегического направления деятельности ММА им. И.М.Сеченова - "Создание прогрессивных форм обучения с использованием новых образовательных технологий", и непосредственно направлен на практическое решение приоритетных задач Программы формирования инновационного образовательного пространства Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова: "Стимулирование применения в образовательном процессе новых, в т. ч. информационных, образовательных технологий, внедрение активных методов обучения, современного учебно-методического обеспечения" и "Создание информационной и технической инфраструктуры академии, фантомных классов и виртуальных лабораторий".

            Важно отметить, что создаваемые в рамках проекта инновационные элементы инфраструктуры ММА им. И.М. Сеченова (виртуальные приборы) являются собственностью ММА, оригинальными продуктами, разработанными сотрудниками ММА. По окончании проекта планируется предложить данный продукт для широкого тиражирование и распространения (продажи) в другие ВУЗы России и за рубежом.

Виртуальные приборы (ВП) представляют собой новый класс учебного и научно-исследовательского оборудования, удовлетворяющего названным выше требованиям, обладающего мощным инновационным потенциалом и поднимающего образовательный процесс на качественно новый, более высокий уровень. Достижение этого уровня обусловлено следующими новыми возможностями, которые предоставляют виртуальные приборы для образовательного процесса, а также для обеспечения работы студенческих научных кружков и осуществления вузовских НИР:

  • возможность, в силу дешевизны, обеспечения приборами не только элитных, но и периферийных ВУЗов России,
  • возможность обеспечения каждому студенту персональной работы с широким спектром современных приборов и устройств,
  • широкое и глубокое использование возможностей современного компьютера для генерации, регистрации и всестороннего анализа и отображения биологических сигналов,
  • реализация образовательной методики также в виде кейс-технологии для дистанционной формы обучения.

Реализуемый  проект обладает принципиальной инновационностью:

  • Виртуальные приборы (ВП) - это новый класс учебного и научно-исследовательского оборудования, открывающего новые возможности для активных форм обучения и осуществления НИР, это новые элементы информационной и технической инфраструктуры ММА.
  • ВП основаны на широком и глубоком использовании всех новых возможностей, которые дают современные компьютеры в плане генерации, регистрации и обработки внешних сигналов, а также на использовании широкого круга датчиков последнего поколения, - дешевых и высокочувствительных,
  • В России не существует учебно-методических материалов и самих ВП для учебных и научно-исследовательских целей.
  • ВП открывают новые возможности работы в мультимедийной имитационной среде, что особенно важно и эффективно для дистанционных форм обучения.

В 1906 г. были осуществлены начальные этапы программы по ВП и созданы первые два ВП («Пульсометр» и «ФЭК».), являющиеся представителями двух классов приборов: физиологические приборы и биохимическое оборудование.

На рисунках 1 и 2 приведены лицевые панели ВП «Пульсометр» и «ФЭК».

 Виртуальный прибор «Пульсометр»

Рисунок 1. Виртуальный прибор «Пульсометр»

 Виртуальный прибор «ФЭК»

Рисунок 2. Виртуальный прибор «ФЭК»

 

ВП «Пульсометр» является первым ВП семейства физиологических приборов и позволяет фактически заменять кардиомониторирование, дополняя его записью данных в файл и удобным отображением записанных данных, а также может служить основой для создания в дальнейшем специализированных программ углубленной оценки показателей ЧСС – типа Вариационной Пульсометрии и пр.; данный ВП может использоваться в целях диагностики вегето-сосудистого состояния, адаптации и стресса и ранней диагностики состояний «предболезни», а также как элемент системы с обратной биологической связью (БОС). 

ВП «ФЭК» является первым ВП семейства биохимического оборудования и позволяет осуществлять режимы работы фотоэлектрокалориметра и спектроскопа, с записью данных в файл и удобным отображением записанных данных; данный ВП может служить основой для создания в дальнейшем специализированных программ по созданию ВП типа нефелометра, флюориметра и других стандартных биохимических приборов.

В Руководстве пользователя к ВП даны примеры использования виртуальных приборов на Практических занятиях в Высшей школе (примеры Лабораторных или Практических работ для студентов и слушателей ФПДО и ФПК).

Таким образом, Виртуальные приборы – это аппаратно программные комплексы, реализующие или имитирующие функции реальных приборов, используя широкие возможности современных компьютеров, что позволяет существенно повысить качество  учебных практических робот в ВУЗах и открывает  широкие перспективы для использования их в дистанционном обучении и для самостоятельных работ студентов.

Представляется очень важным дальнейшее развитие проекта по виртуальным приборам, как в плане создания широкого семейства данных приборов, покрывающего по своим возможностям основные виды лабораторных и научно-исследовательских работ в ВУЗе, так и в плане подготовки и апробации учебно-методических материалов, обеспечивающих эффективное внедрение ВП в учебный процесс.

   Для этого целесообразно реализовать в 2007 г. в рамках «Программы формирования инновационного образовательного пространства Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова» проект, включающий следующие приоритетные задачи:

  • Разработать семейство новых виртуальных приборов для обеспечения лабораторных практикумов и научно-исследовательской работы студентов и преподавателей ВУЗа: ВП «Флюориметр», ВП «Нефелометр», ВП «Кардиоинтервалографии (КИГ)» и ВП «Биологическая обратная связь (БОС)», - а также руководства пользователя к ВП на СD диске и рекомендации  по периферическим датчикам к ВП..
  • Разработать учебное пособие «Виртуальные приборы в биологии и медицине», включающее примеры лабораторных (практических) работ для студентов и врачей.
  • Разработать мультимедийное учебное руководство для дистанционного обучения методологии использования виртуальных приборов в образовательном процессе и научно-исследовательской работе по кейс-технологии.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Алексеев О.В., Греков А.А., Пивоваров И.Ю. и др. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. О.В.АлексееваюМ.:Высшая шк. 2000. 479 с.
  2. Р.Ш..Загудиллин LabVIEW в исследованиях и разработках. М.:2005.Телеком. 352 с. 
  3. В.С.Камышников. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике.Минск, Беларусь. 2000.464 с.
  4. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC: Практическое пособие / Под ред. Ю.В.Новикова. М.:ЭКОМ, 1998. 224 с.
  5. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.:Питер,2002. 608 с.
  6. Тревис Д. LabVIEW для всех. Пер.англ. М.:ПриборКомплект.2005. 544 с.
  7. Фрайфелтер Д. Физическая биохимия. М:Мир. 1980 582 с.
  8. www.labview.ru

 


Исходная статья: Пресс-центр ММА им. И.М.Сеченова