Technologie vzdálených experimentů se v současné době stává stále významnějším ICT prvkem v oblasti vědy a výuky. Systémy poskytující vzdálené ovládání s přenosem dat jsou založeny na rozličných, někdy nekompatibilních, technologiích. Samotný systém ISES, který využívám v této práci, je založený na plug and play měřících prvcích, které jsou automaticky rozpoznány řídicím softwarem ovládacím software ISESWIN (pro přímo řízené experimenty) and software ISES WEB CONTROL (pro řízení vzdálených experimentů) Nová metodika výuky INTe-L, založená na vzdálených experimentech a simulacích, klade nové nároky na tyto systémy, hlavně s ohledem na propojení se simulacemi a LMS MOODLE.
První kapitola této práce líčí obecně myšlenku vzdálených experimentů a celosvětově používané technologie. Druhá kapitola se zaměřuje detailně na systém ISES a obsahuje popis celé architektury i používaného hardwaru. Třetí kapitola popisuje evropský grant, do kterého je systém ISES zapojen a zároveň i metodiku INTe-L, ze které plyne nový koncept zpracování dat systému ISES. Čtvrtá kapitola se zabývá novým konceptem zpracování měřených dat, integrací měřených dat z experimentu a simulace a následným přenosem k Internetovému klientovi. Tato kapitola rovněž obsahuje popis implementace na vybraném experimentu. Poslední pátá kapitola zhodnocuje dosažené výsledky a obsahuje návrh dalšího rozvoje systému ISES hlavně z hlediska exportu měřených dat do virtualizovaného cloudu a integrace do Learning Management Systémů.
Annotation in English
The technique of remote experiments are currently becoming a significant ICT tool in science and teaching. Systems providing remote control capability is based on different, sometimes incompatible, techniques. ISES system itself is a system based on measuring plug and play components that are automatically recognized by the controlling software ISESWIN (for hands on experiment) and software ISES WEB CONTROL (for remote experiments). The new teaching strategy INTe-L based on remote experimentation sets new demands on these systems, especially with regard to interconnection with simulations and LMS.
The first chapter of this thesis depicts the general state of the art of remote experiments and current technologies worldwide. The second chapter focuses on the ISES system and contains a description of the entire architecture and used hardware. The third chapter describes the European FP7 call and the project to which the system is supposed to be integrated together with the ISES system, and INTe-L strategy of education, from which follows a new concept of data processing in ISES. The fourth chapter deals with the new concept of data processing, integration of measured data from experiment and simulation and subsequent end client. This chapter also describes the implementation of this concept on the example remote experiment. The last, fifth chapter assesses the achievements and includes a proposal for further development of ISES mainly in terms of the measured data export to the virtualized cloud and integration into Learning Management Systems.
Technologie vzdálených experimentů se v současné době stává stále významnějším ICT prvkem v oblasti vědy a výuky. Systémy poskytující vzdálené ovládání s přenosem dat jsou založeny na rozličných, někdy nekompatibilních, technologiích. Samotný systém ISES, který využívám v této práci, je založený na plug and play měřících prvcích, které jsou automaticky rozpoznány řídicím softwarem ovládacím software ISESWIN (pro přímo řízené experimenty) and software ISES WEB CONTROL (pro řízení vzdálených experimentů) Nová metodika výuky INTe-L, založená na vzdálených experimentech a simulacích, klade nové nároky na tyto systémy, hlavně s ohledem na propojení se simulacemi a LMS MOODLE.
První kapitola této práce líčí obecně myšlenku vzdálených experimentů a celosvětově používané technologie. Druhá kapitola se zaměřuje detailně na systém ISES a obsahuje popis celé architektury i používaného hardwaru. Třetí kapitola popisuje evropský grant, do kterého je systém ISES zapojen a zároveň i metodiku INTe-L, ze které plyne nový koncept zpracování dat systému ISES. Čtvrtá kapitola se zabývá novým konceptem zpracování měřených dat, integrací měřených dat z experimentu a simulace a následným přenosem k Internetovému klientovi. Tato kapitola rovněž obsahuje popis implementace na vybraném experimentu. Poslední pátá kapitola zhodnocuje dosažené výsledky a obsahuje návrh dalšího rozvoje systému ISES hlavně z hlediska exportu měřených dat do virtualizovaného cloudu a integrace do Learning Management Systémů.
Annotation in English
The technique of remote experiments are currently becoming a significant ICT tool in science and teaching. Systems providing remote control capability is based on different, sometimes incompatible, techniques. ISES system itself is a system based on measuring plug and play components that are automatically recognized by the controlling software ISESWIN (for hands on experiment) and software ISES WEB CONTROL (for remote experiments). The new teaching strategy INTe-L based on remote experimentation sets new demands on these systems, especially with regard to interconnection with simulations and LMS.
The first chapter of this thesis depicts the general state of the art of remote experiments and current technologies worldwide. The second chapter focuses on the ISES system and contains a description of the entire architecture and used hardware. The third chapter describes the European FP7 call and the project to which the system is supposed to be integrated together with the ISES system, and INTe-L strategy of education, from which follows a new concept of data processing in ISES. The fourth chapter deals with the new concept of data processing, integration of measured data from experiment and simulation and subsequent end client. This chapter also describes the implementation of this concept on the example remote experiment. The last, fifth chapter assesses the achievements and includes a proposal for further development of ISES mainly in terms of the measured data export to the virtualized cloud and integration into Learning Management Systems.
Vypracujte rešerši na dané téma.
Popište současný stav vzdálených laboratoří FAI v celkovém komplexu jejich řízení, komunikace a simulací.
Diskutujte možná řešení vzdálených laboratoří z hlediska IKT technologií.
Považujte za hlavní metodu řešení softwarový přístup s integrujícím charakterem XML u všech prvků, tj. u řízení, komunikace a simulace a uveďte jeho výhody a nevýhody.
Ověřte navrhované koncepce integrované vzdálené laboratoře na vybraném vzdáleném experimentu.
Diskutujte dosažené výsledky a závěry práce.
Naznačte další vývojové směry předloženého řešení, zejména s jejich vnořením do LMS systémů.
Research Plan
Vypracujte rešerši na dané téma.
Popište současný stav vzdálených laboratoří FAI v celkovém komplexu jejich řízení, komunikace a simulací.
Diskutujte možná řešení vzdálených laboratoří z hlediska IKT technologií.
Považujte za hlavní metodu řešení softwarový přístup s integrujícím charakterem XML u všech prvků, tj. u řízení, komunikace a simulace a uveďte jeho výhody a nevýhody.
Ověřte navrhované koncepce integrované vzdálené laboratoře na vybraném vzdáleném experimentu.
Diskutujte dosažené výsledky a závěry práce.
Naznačte další vývojové směry předloženého řešení, zejména s jejich vnořením do LMS systémů.
Recommended resources
DULÍK, Tomáš, BLIŽŇÁK, Michal, BUDÍKOVÁ, Věra, KADLEC, Jiří, KŘIVA, Zbyněk, OLŠAROVÁ, Věra, TRBUŠEK, Josef a VAŠÍČEK, Zdeněk. Virtuální laboratoř pro vývoj aplikací s mikroprocesory a FPGA. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011, 81 s.
SCHAUER, František, et al. Easy to Build Remote Laboratory with Data Transfer using ISES - Internet School Experimental System. Eur. J. Phys.. 2008, 29, s. 753-765.
LUSTIG, František. Dokumentace k VirtualLab. Praha. 2007. 55 s.
CHRISTIAN, Wolfgang; ESQUEMBRE, Francisco. Modeling Physics with Easy Java Simulations. The Physics Teacher. November 2007, vol. 45, s. 475.
COLE, Jason Reilly. Using Moodle : teaching with the popular open source course management system. 2nd ed. Farnham : O\'Reilly, 284 s.
Recommended resources
DULÍK, Tomáš, BLIŽŇÁK, Michal, BUDÍKOVÁ, Věra, KADLEC, Jiří, KŘIVA, Zbyněk, OLŠAROVÁ, Věra, TRBUŠEK, Josef a VAŠÍČEK, Zdeněk. Virtuální laboratoř pro vývoj aplikací s mikroprocesory a FPGA. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011, 81 s.
SCHAUER, František, et al. Easy to Build Remote Laboratory with Data Transfer using ISES - Internet School Experimental System. Eur. J. Phys.. 2008, 29, s. 753-765.
LUSTIG, František. Dokumentace k VirtualLab. Praha. 2007. 55 s.
CHRISTIAN, Wolfgang; ESQUEMBRE, Francisco. Modeling Physics with Easy Java Simulations. The Physics Teacher. November 2007, vol. 45, s. 475.
COLE, Jason Reilly. Using Moodle : teaching with the popular open source course management system. 2nd ed. Farnham : O\'Reilly, 284 s.
