Методы повышения эффективности работы студентов в исследовательском программном комплексе «Шлаковые расплавы»

Воронова Лилия Ивановна,

доктор физико-математических наук, профессор,

Григорьева Мария Александровна,

аспирант Российского государственного гуманитарного университета.

На кафедрах «Программная инженерия» Российского Государственного Гуманитарного Университета и (РГГУ) «Компьютерное моделирование» Курганского Государственного Университета ведется разработка информационных систем для проведения компьютерных экспериментов в области прогнозирования материалов с заранее заданными свойствами. В рамках одного из проектов реализован программный комплекс «Шлаковые расплавы».

Программный комплекс «Шлаковые расплавы» построен на основе математических моделей, которые позволяют определить комплекс свойств многокомпонентного оксидного расплава. Это энергетические, структурные, термодинамические, спектральные и транспортные характеристики. Кроме самих характеристик доступны для исследования их взаимные корреляции при различных условиях (состав, давление, температура, внешние силы). Основным методом моделирования является метод молекулярной динамики, суть которого состоит в численном интегрировании уравнений движения по фазовым траекториям [1].

Студенты РГГУ активно привлекаются к участию в проведении компьютерных экспериментов. Работа со студентами проходит в несколько этапов:

1 этап: информирование студентов о возможности участия в научном проекте по разработке информационной системы, демонстрация существующих наработок, постановка задач по разработке модулей системы.

2 этап: изучение предметной области: студенты получают сведения о применении компьютерного моделирования для проведения фундаментальных исследований в области физической химии, знакомство с основными пакетами программ.

3 этап: под руководством аспирантов, выступающих в роли научных руководителей, студенты самостоятельно изучают новые информационные технологии, в частности: СORBA, XML, Java и т.д.

4 этап: в рамках курсовых и дипломных работ студенты проектируют и разрабатывают отдельные модули ИИС.

5 этап: Интеграция приложения в ИИС, отладка, тестирование. Защита курсовой или дипломной работы включающей описание реализации модуля.

Структура ИИС «Шлаковые расплавы» представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структура ИИС «Шлаковые расплавы».

Студенты используют web-клиент для удаленного доступа к информационным ресурсам системы через web-сервер. При вводе начальных данных для проведения эксперимента используются новейшие технологии разработки web-приложений, а именно:

1.                  Модальный метод разработки, с использованием continuations - контроллеров. Суть метода состоит в том, что для каждой операции создается уникальный идентификатор, что позволяет сохранить состояние web-приложения в любой момент времени.

2.                  Технология разработки интерактивных пользовательских форм Cocoon Forms, предложенная Apache Cocoon 2.1. Объединяя такие технологии как Flow и JXTemplates, Cocoon Forms (CForms) проект Apache Cocoon предлагает фундаментальный метод создания и обработки интерактивных web-приложений.

Для создания формы в Cocoon Forms необходимо определить два компонента:

·                    модель формы (XML-документ, описывающий структуру формы);

·                    шаблон формы (обработчик представления формы).

На основе модели формируется экземпляр формы. Представление формы обычно обрабатывается шаблоном формы, который также является XML-документом. На рис. 2 представлена структура web-приложения, созданного на основе технологии Cocoon Forms [3].

Рис. 2. Структура web-приложения на основе Cocoon Forms.

3.                  Технология AJAX (Asynchronous Javascript and XML — асинхронный JavaScript и XML), основанная на методе «фонового» обмена данными браузера с web-сервером. В результате при обновлении данных web-страница не перезагружается полностью, и web-приложения становятся более быстрыми и удобными. AJAX активно используется в ИИС «Шлаковые расплавы» в виде «всплывающих» подсказок для помощи студентам при вводе данных [4]. Технология AJAX интегрирована с технологией Cocoon Forms от Apache Cocoon, что делает ее применение достаточно легким.

Важной составляющей исследований студентов является обеспечение максимально удобного вывода отчетной и статистической информации по проведенным экспериментам. Отчеты должны быть представлены в виде таблиц, диаграмм, графиков и трехмерных изображений в различных форматах: HTML, PDF, VRML, SVG. Для решения этой задачи в ИИС «Шлаковые расплавы» активно используются возможности среды публикации динамического web-контента Apache Cocoon, основанной на технологии конвейерной обработки данных. По конвейеру последовательно в виде потока событий SAX (Simple API for XML - способ последовательного чтения/записи XML-файлов) перемещаются XML-данные. При прохождении по конвейеру происходит преобразование XML-данных от исходной формы к требуемой.

Применение новейших технологий разработки web-приложений во много раз увеличивает скорость разработки. С точки зрения программиста, код программной системы становится легким для понимания и оптимизации. Студенты и аспиранты университета активно привлекаются к освоению предложенных выше технологий и использованию полученных знаний при дальнейшей разработке и усовершенствовании ИИС «Шлаковые расплавы» [5].

Литература

1.                  Воронова Л.И., Рыжов Н.А, Воронов В.И., Тен Э.А., Гусев А.И., Тетерин С.А., Судников А.В., Середа Д.В., Трофимова Л.А. «Подсистема распределенного молекулярно-динамического моделирования информационно-исследовательской системы «Шлаковые расплавы». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3158. Зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ 04.02.2004.

2.                  http://www.ipme.ru/ipme/labs/dms/prive/ivanova/Home_page_Elena_Ivanova/Moment%20potentials%20RUS.htm.

3.                  Matthew Langham, Carsten Ziegeler “Cocoon: Building XML Applications”, New Riders Publishing, 2002.

4.                  http://cocoon.apache.org/2.1/userdocs/basics/index.html.

5.                  Судников А.В, Воронов В.И. Исследование структуры сильновзаимодействующих систем с применением ИИС “Slag Melt” – «Новые горизонты - 2002» IV Зауральский фестиваль научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи и студентов: тезисы докладов областной научно-практической конференции. – Курган, 2002, с.102-103.

Поступила в редакцию 16.09.2009 г.