第九届国际会计师联合会控制教育进展国际自动控制联合会，俄罗斯下诺夫哥罗德，2012年一种创新的多媒体学习方法应用于理论力学和陀螺V.E. Dzhashitov*， V.M. Pankratov**，A.V. Golikov*俄罗斯科学院精密机械与控制研究所俄罗斯，410028，萨拉托夫，Rabochaya，24，电话。（8452）221693，（8452）222376，传真（8452）222340，电子邮件：iptmuran@san.ru*技术科学博士、教授、实验室主任**技术科学博士，教授，科学*技术科学候选人，高级研究员文摘：介绍了一种应用多媒体教学系统进行科学研究的创新方法动态可视化软件。本文认为，在创建和应用多媒体计算机技术的讲座，实践课程，并表达测试适用于理论力学和理论的陀螺仪的方法方面和经验。介绍了该创新方法的主要原理和特点讲座和实践课程的内容以MS PowerPoint演示文稿和嵌入式动态可视化软件的形式呈现计算机仿真和动态可视化提供了主要类型陀螺仪的方程和工作原理，各种系统的运动学和动力学以及机械运动现象。关键词：创新方法，计算机授课和实践课程，计算机快速测试，理论力学，陀螺仪理论，多媒体技术1. 介绍科学研究的现代要求（理论力学，陀螺仪理论，工程中的数学模拟等）要求极高这些课程中理论问题和实例的呈现内容和形式都非常复杂。此外，在课程中分配给这些课程的时间越来越少。另一方面，现有的学习技术使人们不仅可以使用本研究的目的是培养现代机电、陀螺、导航和控制系统的受过教育的设计人员，并提供对动力系统的基础和应用方面的深入和直观的研究。主要目标是：- 开发一种创新的多媒体学习方法，用于科学研究，使用动态可视化软件，- 为了从根本上提高学习效率，- 设计应用多媒体培训辅助工具和快速测试的新方法，- 开发所需的软件，并在科学研究中引入新的多媒体信息技术，所提出的方法源于现代多媒体信息技术的一般概念[1-3，12-14]。基于计算机的讲座和实践课程以俄罗斯和外国著名研究人员的书籍，手册和问题书籍以及作者的原始出版物为基础。此外，概述了所提出的方法的主要原理和特征，考虑了这些多媒体培训复合体的创建，批准和实施的方法方面和历史[4 - 11]。目前，作者已开发和应用了以下多媒体培训系统：I. 理论力学：基于计算机的讲座，实践和研究任务（讲座，apr。50小时，实际培训，大约50小时）。II. 陀 螺 仪 的 一 般 和 应 用 理 论 （ 讲 座 ， apr 。 34 小时）。III. 温度扰动传感器的数学模型（讲座，apr。46小时）。IV. MEMS系统和提供其热稳定性的方法（讲座，apr.50小时）。V. 用于理论力学和陀螺仪理论的快速测试的软件和测试。理论力学讲座包括三个主要部分（静力学，运动学和动力学）和附加部分（分析力学，冲击理论，非线性动力学和机械系统中确定的混沌理论）。关于陀螺仪理论的讲座包括以下主题：1. 理论力学基础，热交换理论，弹性和热弹性理论，空气流体力学和现代陀螺仪理论中使用的光学。2.主要类型陀螺仪的物理原理（万向、浮置、动态调谐、静电、半球谐振器、MEMS和光纤陀螺仪）。3.受扰陀螺传感器理论的特殊问题。© 2012 IFAC 39 10.3182/20120619-3-RU-2024.000052012年6月19日至21日，俄罗斯下诺夫哥罗德，国际会计师联合会第九届研讨会402. 该方法的主要原理和特点1. 讲座和实践课程以MS PowerPoint演示文稿和软件的形式呈现，提供机构，动态系统，陀螺仪工作原理等运动的动态可视化。理论力学多媒体讲座的结构如图1所示。Fig. 1.理论机械学计算机授课的结构。2. 该方法提供了计算机仿真和2-和3D动态可视化的运动学和动力学的机制和机械运动，操作原理的所有基本类型的陀螺仪，操作的机制和动态系统。在Borland C++ Builder中，利用Open GL图形接口，开发了动力学可视化专用软件包.专门的程序通过超链接从MS PowerPoint演示文稿中运行。如果需要，可以使用嵌入式MS PowerPoint动画。该方法区别于现有竞争对手的最重要特征是，基于所获得的运动方程和设备、传感器和物理过程的其他数学模型来执行动态可视化。它既不是3D动画，也不是Flash动画，而是技术系统和物理过程操作的构建数学模型的可视化。开发的原始动态可视化软件是该方法的诀窍。该软件是独立的，使用标准操作系统Windows，不需要安装任何通用或专用程序系统进行可视化和动画。用户只处理执行文件（*.exe）和输入文件，其中设置了模拟和可视化的参数你知道吗，我是说，式中x，θ为摆的广义坐标，H，ω为支座竖向振动的振幅和频率。图二. Kapitsa作为陀螺仪理论的一个例子，图3展示了一个实际的MEMS机械陀螺仪[8]及其计算机模型，根据运动方程，在角速率Ω下演示了初级和次级振荡（分别围绕z轴和y轴）。计算机仿真和动态可视化使研究物理过程和各种机械运动成为可能。利用该方法，可以估计对设备和系统产生的影响，并可以可视化各种类型的陀螺仪和其他设备的操作。图2显示了由P.L. Kapitsa及其计算机模型[7，10]：证明了具有垂直振荡支撑的数学摆的上部位置的稳定性。摆的运动方程（数学模型）由下式给出：我的天，我的天，图三. MEMS振动陀螺仪[8]和一个对话框。2012年6月19日至21日，俄罗斯下诺夫哥罗德，国际会计师联合会第九届研讨会41图4显示了动态可视化软件的对话框，用于研究理论力学和陀螺仪理论中的经典和现代陀螺仪的机构运动和工作原理。图四、动态可视化软件的对话框所考虑的多媒体培训系统和软件通过证书认证[5，6]，并已正式批准（图）5）。图五、批准理论多媒体培训系统力学和陀螺仪理论。2012年6月19日至21日，俄罗斯下诺夫哥罗德，国际会计师联合会第九届研讨会423. 复杂的图形、公式、照片、图表等被打印出来发给学生（见图1）。（六）。银行编辑试验箱结果框见图6。理论力学和陀螺理论课程的幻灯片，带有复杂的图形和公式。4. 对于快速测试，已经开发了通用培训系统和专用测试。测试软件是一个数据库控制系统，由两个程序组成：编辑器用于创建、填充和编辑测试任务，测试器用于表达测试和评估实践技能。编辑器只能由管理员使用。测试软件是一个自治系统，不需要安装，可以复制，并在任何操作系统Windows下运行。图7显示了陀螺仪理论程序的对话框。图7.快速测试程序的对话框。5. 硬件要求包括一台膝上型计算机和一台图像亮度足够的多媒体投影仪。3. 切实实现多媒体培训系统有电子版和印刷版（书+ CD，见图8），两者不可分割。2012年6月19日至21日，俄罗斯下诺夫哥罗德，国际会计师联合会第九届研讨会43- 灵活有效的教材现代化体系，- 使用照片、视频、附加演示等展示设备和系统的实际结构、操作、历史、文件和其他材料的可能性主要的缺点是，讲座和实践课程的场景开发以及演示文稿和软件的开发可能非常消耗（这意味着智力工作和时间）。硬件要求包括一台计算机（最好是笔记本电脑），具有足够的显示器尺寸，明亮（最小2500 lm）和对比度投影仪图像。在未来，它应该开发和引进新的多媒体培训系统的讲座，实践课程和研究在不同的科学领域。4. 结论我们希望开发的科学研究的创新方法和创建的多媒体培训系统有助于更有效的学习和引入工程教育的替代方法。引用图八、理论力学和陀螺原理多媒体教学系统电子版记录在CD上，是课程的一个组成部分。印刷版以书籍形式出版，并附有光盘。电子版包含动画MS PowerPoint演示和动态可视化软件形式的理论材料，演示器械的操作原理、运动方程和物理过程、各种机制的运动学和动力学以及机械运动现象。印刷版包含讲座的文字和图形，使用程序的说明，以及动态可视化软件的描述所开发的多媒体培训系统旨在供教师以及学生和研究生用于远程和自学。所提出的方法的优点和可能性包括- 学习效果和质量的重大改进：可以更有效地在更短的时间内提供教材（比使用传统方法少大约2倍或更多），巴 奇 R. 一 、 和 K. M. Cobern （ 2003 ） ， 演 讲 中PowerPoint演示的有效性。计算机与教育，第41页。77-86.洛杉矶伯克凯伦E。J.（2008），基于PowerPoint的学生感知的新颖性和有效性的商业教育讲座。《商业通讯季刊》，第71卷，第3期，页。277-296，《教学法多媒体使用杂志》，第7页。Dzhashitov，V.E.和Pankratov，V.M.（2005），热作用下 的 航 空 航 天 和 海 洋 传 感 器 、 设 备 和 系 统 ，Peshekhonov，V.G.，ed.，圣彼得堡ElektropriborDzhashitov，V.E.，Pankratov，V.E.，和Golikov，A.V.（2008），Computer Course in General and Applied Theoryof Gyros，Field patent no. 9773。Dzhashitov，V.E.，Pankratov，V.E.，和Golikov，A.V.（ 2008 ） ， Computer Course in Theoretical Mechanics ，Field patent no. 10367Dzhashitov ， V.E. ， Pankratov ， V.M. ， 和 Golikov ，A.V.，（2008年）陀螺仪应用理论计算机课程// IEEE航空航天和电子系统MAGA-ZINE，vol. 23，no. 10，Part q of 2，pp. 18-21.Dzhashitov，V.E.，Pankratov，V.M.，和Golikov，A.V.（2009），基于计算机的理论力学讲座课程，陀螺仪的一般和应用理论。Giroskopiya i Navigatsiya，no.1，pp. 113-121Dzhashitov，V.E.，Pankratov，V.M.，和Golikov，A.V.（2010），Computer Course in General and Applied Theoryof Gyros，Peshekhonov，V.G.，ed.，圣埃莱克特罗普里博尔圣彼得堡.Dzhashitov，V.E.，Pankratov，V.M.，Golikov，A.V.（ 2011 ） ， Multimedia Computer Technologies in LectureCours-es and Express Testing in Science Studies. 《信息技术》，第1期，页。44-48.2012年6月19日至21日，俄罗斯下诺夫哥罗德，国际会计师联合会第九届研讨会44埃文角和Nicola J.G.（2007），多媒体学习，计算机和教育中的互动效应，第49号，页。1147-1160.教 育 信 息 化 ： 方 向 ， 援 助 和 技 术 （ 2004 年 ） ，Maslov，S.I.，ed.，莫斯科电力工程学院，莫斯科。Norenkov，I.P. and Zimin，A.M.（2004），InformationTechnologies in Education，Bauman Moscow State Techno-logical University.Peshekhonov ， V.G. ， Nesenyuk ， L.P. ， Gryazin ，D.G.，Ne-krasov，Ya.A.，Evstifeev，M.I.，Blazhnov，文学士，和Aksenen-ko，V.D.（2008），微机械传感器上的惯性模块。开发和测试结果。第15届圣彼得堡国际综合导航系统会议，圣彼得堡，第15页。9比15A.I. 索 洛 沃 夫 （ 2006 ） ， 电 子 学 习 ： 问 题 ， Di-dactics，和技术，新Tekhnika，萨马拉。
