Разработка виртуальных лабораторий для СпбАУ, создание интерактивных курсов для ГК «Роснано»
В Дистанционной форме обучения построение лабораторных практикумов принципиально отличается от традиционных. Слушатель должен иметь лабораторию в «домашних условиях». Одним из новых направлений является создание автоматизированных виртуальных лабораторий с удалённым доступом.
В 2013-2014 годах, по заказу корпорации РОСНАНО, мы успешно провели работы по созданию нескольких интерактивных учебных курсов, которые можно использовать в различных современных Системах Дистанционного Обучения (СДО), поддерживающих формат SCORM 2004. Эти курсы, в основном, предназначены для оценки квалификации и сертификации работников предприятий, относящихся к области производства наноматериалов, а так же для повышения квалификации у работающих специалистов этой отрасли производства.
Подготовка и переподготовка кадров в наноиндустрии невозможна без использования современной лабораторной базы, являющейся основой новейших технологий в области производства интегральных схем. Очевидно, обеспечить доступность к такой базе задача достаточно сложная и дорогостоящая. Решение ее оказывается возможным с привлечением современных образовательных технологий позволяющих имитировать работу сложнейших экспериментальных и промышленных установок.
Работы проводились совместно с Московским государственным техническим университетом радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА) и Санкт-Петербургским академическим университетом (Научно-образовательный центр нанотехнологий РАН — СпбАУ). Специалисты МГТУ МИРЭА и СПбАУ подготавливали учебные материалы, составляли тесты, то есть занимались созданием контента. Программисты ЗАО «НТЦ Системинвест» визуализировали предоставленные материалы — создали виртуальные симуляторы, интерактивные модели, сверстали учебные курсы в формате SCORM 2004.
С научной точки зрения, теоретические материалы, изложенные в данном курсе, очень тяжелы для восприятия даже специалистам в области наноиндустрии. Поэтому мы постарались создать такой интерактивный курс, чтобы слушатели могли наиболее полно и качественно воспринимать и усваивать учебные материалы.
Слушатель не просто получает информацию в текстовом варианте, он имеет возможность изучить теорию, умело и качественно иллюстрированную графическим материалом, может проверить насколько полно усвоен материал, пройдя проверочное тестирование, работать с интерактивным симулятором, в точности отображающем основные принципы работы с реальным оборудованием и, проведя исследования в виртуальной лабораторной работе, получить итоговую оценку своего уровня знаний.
Проект «Виртуальная лаборатория по вакуумно-плазменному травлению и химическому осаждению материалов при производстве интегральных схем»
В виртуальной 3D лаборатории реализованы сценарии работы с реальным оборудованием на реальном производстве.
Виртуальная модель обобщенной установки реализована в виде внешнего модуля, проверка правильности сборки производится внутри модуля. Пользователь получает только один проверочный результат – верно/не верно собрана установка.
В модуле представлены все возможные типы реакторов, систем откачки и газов, используемых в ВЛР.
Модуль «виртуальный эксперимент»
Данный модуль реализован для каждой установки и максимально полно реализует пользовательский интерфейс управляющего компьютера.
Для вычисления результата эксперимента использованы эмпирические модели, согласованные с реальными данными используемыми на линии по производству ИС на заводе Микрон. Так как точные математические модели процессов достаточно сложны для расчета, Исполнителем было принято решение использовать в некоторых ВЛР табличные зависимости параметров.
Проект «Виртуальная лаборатория по молекулярно-пучковой эпитаксии»
Виртуальная лаборатория по молекулярно-пучковой эпитаксии состоит из следующих трех разделов:
- Теоретический курс по методу молекулярно-пучковой эпитаксии
- Виртуальная установка молекулярно-пучковой эпитаксии Riber 49, включающая в себя обобщенную 2D-модель установки, интерфейсы управления установкой (интерфейс CrystalEyesи интерфейсы CrystalGrowth), математическую модель процессов роста методом молекулярно-пучковой эпитаксии, база данных полупроводниковых материалов семейства InAlGaAs
- Виртуальные лабораторные работы, направленные на получение практического опыта работы с интерфейсами установки молекулярно-пучковой эпитаксии Riber 49, проведение виртуального роста полупроводниковых слоев в системе материалов InAlGaAs, создание светоизлучающих гетеростуктур на основе квантово-размерных полупроводниковых слоев