Внедрение проектного обучения в программы подготовки

Петрозаводский государственный университет
ershova@petrsu.ru
Ершова Н.Ю., Мощевикин А.П.
Ершова Н.Ю., Кипрушкин С.А., Климов И.В.
Фрагмент матрицы компетенций основной
образовательной программы подготовки магистров по
направлению «Приборостроение»
Профессиональная
компетенция
Опыт практической
деятельности
ПК–10
Проектировать
приборные системы и
технологические
процессы с
использованием
средств автоматизации
проектирования и
опыта разработки
конкурентоспособных
изделий
1. Получил опыт
системного
проектирования СБИС
в САПР Cadence
Allegro
Умения
У1. Умеет определять
параметры
структурных
элементов, исходя из
функционала СБИС
3
Знания
З1. Знает принципы
конструирования и
этапы проектирования
СБИС
З2. Знает набор и
параметры структурных
элементов СБИС
З3. Знает
функциональное
назначение структурных
элементов СБИС
Профессиональная
компетенция
Опыт практической
деятельности
2. Получил опыт разработки
ПК–10
электрических схем СБИС в
Проектировать
приборные системы и САПР Cadence Allegro
технологические
процессы с
использованием
средств автоматизации
проектирования и
опыта разработки
конкурентоспособных
изделий
3. Получил опыт
проектирования корпусов
печатных плат 6 класса
точности в САПР Cadence
Allegro
Умения
Знания
У2. Умеет разрабатывать
З4. Знает технологию работы в САПР
структурную электрическую схему с Cadence Allegro
СБИС в САПР Cadence Allegro
З5. Знает методику разработки
структурной электрической схемы с
СБИС в САПР Cadence Allegro
У3. Умеет создавать библиотечные З6. Знает порядок создания
элементы в САПР Cadence Allegro центральной библиотеки Library
Manager и ее основных подразделов в
САПР Cadence Allegro
З7. Знает алгоритм создания символов
в САПР Cadence Allegro
У4. Умеет разрабатывать
З4. Знает технологию работы в САПР
функциональную электрическую
Cadence Allegro
схему с СБИС в САПР Cadence
З8. Знает методику разработки
Allegro
функциональной электрической схемы
с СБИС в САПР Cadence Allegro
У5. Умеет разрабатывать
З4. Знает технологию работы в САПР
электрическую принципиальную
Cadence Allegro
схему в САПР Cadence Allegro
З9. Знает методику разработки
принципиальной электрической схемы
с СБИС в САПР Cadence Allegro
У6. Умеет рассчитывать критерии З9. Знает перечень критериев
целостности сигналов
целостности сигналов
З10. Знает методы расчета критериев
целостности сигналов
4
Профессиональная
компетенция
Опыт практической
деятельности
3. Получил опыт
ПК–10
проектирования корпусов
Проектировать
приборные системы и печатных плат 6 класса
точности в САПР Cadence
технологические
Allegro
процессы с
использованием
средств автоматизации
проектирования и
опыта разработки
конкурентоспособных
изделий
Умения
У7. Умеет рассчитывать параметры
ЭМС и тепловые режимы работы
СБИС
У8. Умеет разрабатывать типовые
узлы на печатных платах с
проектными нормами 6-ого класса
точности в библиотеках САПР
Cadence Allegro
5
Знания
З11. Знает перечень параметров
ЭМС
З12. Знает перечень параметров
тепловых режимов работы СБИС
З13. Знает проектные нормы 6-ого
класса точности
З14. Знает методику проектирования
типовых узлов в САПР Cadence
Allegro
Проектное
обучение
ориентировано на
активную
самостоятельную
деятельность
студентов.
6
Проектная деятельность требует продуманного подхода
со стороны преподавателя – необходимо:
• разработать критерии оценивания деятельности
студента;
ПК–10 Проектировать и реализовывать цифровые устройства
на основе программируемой логической интегральной схемы
(ПЛИС) в соответствии с техническим заданием, используя
автоматизированные средства проектирования
Показатели оценки результатов
Формы и методы оценки
1. Настройка среды проектирования Оценка
продукта
практической
ПЛИС соответствует
аппаратной деятельности (настройки проекта) по
платформе, указанной в ТЗ.
критериям.
7
Показатели оценки результатов
Формы и методы оценки
2. Структурная схема цифрового устройства на
основе ПЛИС соответствует функциональным
характеристикам, указанным в ТЗ.
Оценка продукта практической
деятельности (структурная схема
устройства) по критериям.
3.
Программный
код
не
содержит Оценка продукта практической
синтаксических и пунктуационных ошибок.
деятельности (файл с программным
4. Размер программного кода позволяет кодом) по критериям.
использовать
аппаратную
платформу,
указанную в ТЗ.
5.
Временные
диаграммы
работы Оценка продукта практической
разработанного
цифрового
устройства деятельности (файл с временными
соответствуют
требованиям
технического диаграммами) по критериям.
задания.
6.
Адекватность
функционирования Оценка
продукта
практической
разработанной цифровой схемы устройства деятельности (цифровое устройство,
подтверждена испытаниями с использованием реализованное на базе ПЛИС) по
аппаратных и программных инструментов критериям.
визуализации выходных данных.
8
• подобрать методический материал ему в помощь.
9
10
11
Темы проектов 2014 г.:
• Проектирование
устройства
вывода
гистограмм
на
видеоизображении на базе ПЛИС.
• Проектирование устройства прорисовки цифр на видеоизображении
в ПЛИС
• Проектирование устройства прорисовки букв на видеоизображении
в ПЛИС
• Проектирование устройства интерактивного ввода на базе ПЛИС
• Проектирование устройства прорисовки геометрических фигур на
видеоизображении в ПЛИС
• Проектирование многорежимного генератора VGA-развертки на базе
ПЛИС
12
1. На основе зависимости уменьшения мощности сигнала от расстояния
построить диаграммы направленности антенн по вариантам
(эксперимент проводить на открытой местности):
а) для штыревой полуволновой антенны,
б) для многовитковой спиральной антенны,
в) для штыревой антенны наружного исполнения.
2. Используя данные RSSI (регистр 0х59), создать программное
обеспечение двух модулей MASTER и SLAVE, посылающих кадры друг
другу. Построить зону покрытия радиосети с отметками количества
подтвержденных кадров и силой входного сигнала в каждой точке зоны
для двух мощностей выходного сигнала 0 dBm и 8 dBm. Провести
статистическую обработку результатов.
3. Исследовать параметры дальности и устойчивости связи между
трансиверами nanoNET в различных режимах по вариантам
(1 и 2 Мбит/сек, включение/выключение разных способов физического
кодирования сигнала).
13
4. Подключить к одному из радиомодулей датчик температуры
(например, DS1820) и добиться передачи показаний с него на другой
радиомодуль.
5. Используя FEC (регистры 0х39, 0х57 и 0х58), создать программное
обеспечение двух модулей MASTER и SLAVE, посылающих кадры друг
другу. Провести эксперимент, устанавливающий зависимость количества
ошибок при передаче (FEC) от расстояния и от мощности выходного
сигнала (от минимальной до максимальной) на открытом пространстве.
6. Создать программное обеспечение двух модулей MASTER и SLAVE,
посылающих
кадры
друг
другу.
Провести
эксперимент,
устанавливающий зависимость скорости передачи данных от расстояния
и от мощности выходного сигнала (от минимальной до максимальной)
на открытом пространстве.
7. Собрать данные и проанализировать формирование зон покрытия
беспроводных точек доступа в системе локального позиционирования
RealTrac
14
15
В ходе проектного и производственного обучения
магистры приобретают навыки планирования и проведения
экспериментов и написания научных отчетов по ГОСТу, а
также научных статей:
Mikov, A.G. A Localization System Using Inertial
Measurement Units from Wireless Commercial Hand-held
Devices [Текст] / A.G. Mikov, A.P. Moschevikin, A.A.
Fedorov, A. Sikora // Proceedings of the International
Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation
(IPIN-2013), Montbeliard, France, October 28-31, 2013. Montbeliard, 2013. - Р. 857-863.
16
В ходе проектного и производственного обучения магистры приобретают навыки
планирования и проведения экспериментов и написания научных отчетов по ГОСТу, а также
научных статей:
• Galov, A.S. Bayesian filters for ToF and RSS measurements for indoor positioning of a
mobile object/ A.S. Galov, A.P. Moschevikin // Proceedings of the International
Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN-2013), Montbeliard,
France, October 28-31, 2013. - Montbeliard, 2013. - P. 310-317.
•
Mikov, A.G. A Localization System Using Inertial Measurement Units from Wireless
Commercial Hand-held Devices/ A.G. Mikov, A.P. Moschevikin, A.A. Fedorov, A. Sikora
// Proceedings of the International Conference on Indoor Positioning and Indoor
Navigation (IPIN-2013), Montbeliard, France, October 28-31, 2013. - Montbeliard, 2013.
- Р. 857-863.
• Dolgy, K.A. Development of a speech recognition system with implementation on FPGA //
Научно-исследовательская работа студентов: материалы 65-й научной конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 173.
• Mikov, A.G. The Development of adaptive step counter // Научно-исследовательская работа
студентов: материалы 65-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых
ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 174.
• Reginya, S.A. Application of pressure sensors in wireless sensors // Научно-исследовательская
работа студентов: материалы 65-й научной конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 174-175.
17
•
•
•
•
•
Абрамов, Е.В. Автоматизация тестирования программного обеспечения в визуальной
среде создания сценариев Sikuli // Научно-исследовательская работа студентов:
материалы 65-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 166.
Воробьев, А.Н. Разработка программной модели распознавания огня на
видеоизображении // Научно-исследовательская работа студентов: материалы 65-й
научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во
ПетрГУ, 2013. - C. 166-167.
Долгий, К.А. Опыт проектирования устройств на базе ПЛИС архитектуры FPGA : сборник
статей всероссийской научно-практической конференции / К.А. Долгий, Н.Ю. Ершова,
М.А. Сережина // Многоядерные процессоры, параллельное программирование, ПЛИС,
системы обработки сигналов. - Барнаул: ООО "Полиграфический комплекс "Издательский
дом
"Барнаул",
2013.
С.
30-34.
Режим
доступа:
http://www.asu.ru/files/documents/00008542.pdf.
Сережина, М.А. Сетевой образовательный модуль по курсу "Проектирование
микропроцессорных систем" // Научно-исследовательская работа студентов: материалы
65-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск:
Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 169.
Тершуков, И.А. Детектор движения на основе анализа видеоданных // Научноисследовательская работа студентов: материалы 65-й научной конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - С. 170.
18
Наталья Юрьевна Ершова
ershova@petrsu.ru
19