إعداد مختبرات لفئات Project Lead The Way

  • مقالة

إشعار

تشير هذه المقالة إلى الميزات المتوفرة في خطط المختبر، والتي حلت محل حسابات المختبر.

Project Lead The Way (PLTW) هي مؤسسة غير ربحية توفر منهج PreK-12 في جميع أنحاء الولايات المتحدة في علوم الكمبيوتر والهندسة والعلوم الطبية الحيوية. في كل صف PLTW، يستخدم الطلاب تطبيقات برمجية مختلفة كجزء من تجربتهم التعليمية العملية. تتطلب العديد من تطبيقات البرامج إما وحدة معالجة مركزية سريعة أو، في بعض الحالات، وحدة معالجة الرسومات. توضح لك هذه المقالة كيفية إعداد مختبرات لفئات PLTW التالية. عادة ما يتم تقديم الفصول الدراسية للطلاب في الصفوف من 9 إلى 12:

  • مقدمة في التصميم الهندسي

    يتم تعريف الطلاب على عملية التصميم الهندسي، والتي تتضمن استخدام برنامج Autodesk Inventor Design بمساعدة الكمبيوتر (CAD) للنمذجة ثلاثية الأبعاد.

  • مبادئ الهندسة

    يتعرف الطلاب على الآليات الهندسية والقوة الهيكلية والمادية والأتمتة. تستخدم هذه الفئة برامج مثل MD Solids و West Point Bridge المصمم ومحاكاة الجيش الأمريكي.

  • الهندسة المدنية والهندسة المعمارية

    يتعلم الطلاب تصميم وتطوير المباني والموقع باستخدام برنامج تصميم بنية Autodesk Revit لنمذجة معلومات البناء ثلاثية الأبعاد (BIM).

  • التصنيع المتكامل للكمبيوتر

    يستكشف الطلاب عمليات التصنيع الحديثة التي تتضمن الروبوتات والأتمتة. في هذا الفصل، يستخدم الطلاب برنامج Autodesk Inventor CAD وبرنامج Autodesk Inventor للتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM ).

  • الإلكترونيات الرقمية

    يدرس الطلاب الدوائر المنطقية الإلكترونية والأجهزة باستخدام محاكاة الأجهزة الوطنية Multisim وبرامج تصميم الدوائر.

  • التصميم والتطوير الهندسي

    يساهم الطلاب في حل شامل من خلال الجمع بين الأبحاث والتصميم والاختبار التي يقدمونها إلى فريق من المهندسين. في هذا الفصل، يستخدم الطلاب برنامج Autodesk Inventor CAD .

  • أساسيات علوم الكمبيوتر

    يتم تعريف الطلاب على المفاهيم والأدوات الحسابية. تبدأ بالبرمجة المستندة إلى الكتلة ثم تنتقل إلى الترميز المستند إلى النص باستخدام بيئات الترميز مثل كتل VEXcode V5.

  • مبادئ علوم الكمبيوتر

    ينمي الطلاب خبراتهم في البرمجة باستخدام Python باستخدام بيئة تطوير Microsoft Visual Studio Code.

  • علوم الكمبيوتر أ

    يوسع الطلاب كفاءتهم في البرمجة في هذا الفصل من خلال تعلم تطوير تطبيقات الأجهزة المحمولة. في هذه الفئة، يتعلمون Java باستخدام بيئة تطوير Microsoft Visual Studio Code. يستخدم الطلاب أيضا محاكيا يسمح لهم بتشغيل التعليمات البرمجية لتطبيق الأجهزة المحمولة واختبارها. للحصول على معلومات حول كيفية إعداد محاكي في Azure Lab Services، اتصل بنا عبر منتديات Azure Lab Services لمزيد من المعلومات.

للحصول على قائمة كاملة ببرامج الفئة، انتقل إلى موقع PLTW لكل فئة.

لبدء إعداد مختبرات ل PLTW، تحتاج إلى الوصول إلى اشتراك Azure وخطة مختبر. ناقش مع مسؤول مؤسستك لمعرفة ما إذا كان يمكنك الوصول إلى اشتراك Azure موجود. في حال لم يكن لديك اشتراك Azure، فأنشئ حساباً مجانيّاً قبل البدء.

خادم الترخيص

لا تتطلب معظم البرامج المستخدمة في فئات PLTW المذكورة سابقا الوصول إلى خادم ترخيص. ومع ذلك، ستحتاج إلى الوصول إلى خادم ترخيص إذا كنت تخطط لاستخدام نموذج ترخيص شبكة Autodesk للبرنامج التالي:

  • ريفيت
  • المخترع CAD
  • مخترع CAM

لاستخدام ترخيص الشبكة مع برنامج Autodesk، يوفر PLTW خطوات مفصلة لتثبيت Autodesk Network License Manager على خادم الترخيص الخاص بك. عادة ما يكون خادم الترخيص هذا موجودا إما في شبكتك المحلية أو مستضافا على جهاز Azure الظاهري (VM) داخل شبكة Azure الظاهرية.

بعد إعداد خادم الترخيص الخاص بك، تحتاج إلى الاتصال إلى شبكتك الظاهرية في Azure Lab Services عند إنشاء خطة المختبر.

هام

يجب تمكين الشبكات المتقدمة أثناء إنشاء خطة المختبر الخاصة بك. لا يمكن إضافته لاحقا.

تتضمن ملفات الترخيص التي تم إنشاؤها بواسطة Autodesk عنوان MAC لخادم الترخيص. إذا قررت استضافة خادم الترخيص الخاص بك باستخدام جهاز Azure الظاهري، فمن المهم التأكد من أن عنوان MAC لخادم الترخيص الخاص بك لا يتغير. إذا تغير عنوان MAC، فستحتاج إلى إعادة إنشاء ملفات الترخيص الخاصة بك. فيما يلي الخطوات لمنع تغيير عنوان MAC الخاص بك:

  • تعيين عنوان IP وMAC خاص ثابت لجهاز Azure الظاهري الذي يستضيف خادم الترخيص الخاص بك.
  • تأكد من إعداد كل من خطة المختبر والشبكة الظاهرية لخادم الترخيص في منطقة أو موقع يحتوي على سعة جهاز ظاهري كافية بحيث لا تضطر إلى نقل هذه الموارد إلى منطقة أو موقع جديد لاحقا.

لمزيد من المعلومات، راجع إعداد خادم ترخيص كمورد مشترك.

تكوين المختبر

بمجرد أن يكون لديك اشتراك Azure، يمكنك إنشاء خطة مختبر جديدة في Azure Lab Services. لمزيد من المعلومات حول إنشاء خطة مختبر جديدة، راجع البرنامج التعليمي حول كيفية إعداد خطة مختبر.

بعد إعداد خطة مختبر، أنشئ معملا منفصلا لكل جلسة فصل PLTW تقدمها مدرستك. نوصي أيضا بإنشاء صور منفصلة لكل نوع من فئات PLTW. لمزيد من المعلومات حول كيفية هيكلة مختبراتك وصورك، راجع الانتقال من مختبر فعلي إلى Azure Lab Services.

إعدادات خطة التمرين المعملي

قم بتمكين إعدادات خطة المختبر كما هو موضح في الجدول التالي. لمزيد من المعلومات حول كيفية تمكين صور Azure Marketplace، راجع تحديد صور Azure Marketplace المتوفرة لمنشئي المختبر.

إعداد حساب المختبر الإرشادات
صورة Marketplace تمكين صورة Windows 10 Pro للاستخدام داخل حساب المختبر الخاص بك.

إعدادات المختبر

يعتمد الحجم الموصى به للجهاز الظاهري (VM) لاستخدام فصول PLTW على أنواع أحمال العمل التي يقوم بها طلابك في الصف. بالنسبة للفئات المذكورة سابقا، نوصي باستخدام وحدة معالجة الرسومات الصغيرة (المرئيات) وأحجام الأجهزة الظاهرية الكبيرة. أثناء إعداد مختبرات لفئات PLTW، راجع الإرشادات الموجودة في الجدول التالي:

إعداد التمرين المعملي القيمة والوصف توصية للفئة
أحجام الجهاز الظاهري وحدة معالجة الرسومات الصغيرة (المرئيات). الأنسب للتصور عن بعد، والبث، والألعاب، والترميز باستخدام أطر عمل مثل OpenGL وDirectX. نوصي باستخدام هذا الحجم لفئات PLTW التالية: الهندسة المدنية والهندسة المعمارية، والإلكترونيات الرقمية، والتصنيع المتكامل للكمبيوتر، والتصميم والتطوير الهندسي، ومقدمة للتصميم الهندسي.
أحجام الجهاز الظاهري كبير. الأنسب للتطبيقات التي تحتاج إلى وحدات معالجة مركزية أسرع وأداء أفضل للقرص المحلي وقواعد بيانات كبيرة وذاكرة تخزين مؤقت كبيرة. نوصي باستخدام هذا الحجم لفئات PLTW التالية: مبادئ الهندسة وأساسيات علوم الكمبيوتر ومبادئ علوم الكمبيوتر وعلوم الكمبيوتر A.

تكوين جهاز القالب

بعض ملفات التثبيت التي تحتاجها ل PLTW كبيرة. عند تنزيل الملفات إلى جهاز ظاهري لقالب مختبر، قد يستغرق نسخها وقتا طويلا.

بدلا من تنزيل ملفات التثبيت إلى جهاز القالب وتثبيت كل شيء هناك، نوصي بإنشاء صور PLTW في بيئتك الفعلية. يمكنك بعد ذلك استيراد الصور المخصصة إلى معرض الحوسبة بحيث يمكنك استخدامها لإنشاء مختبراتك. لمزيد من المعلومات، راجع النهج الموصى بها لإنشاء صور مخصصة.

أثناء اتباع هذه التوصية، لاحظ المهام الرئيسية لإعداد مختبر:

  1. في بيئتك المادية، قم بإنشاء صورة للفئة .

    أ. استخدم الخطوات التفصيلية ل PLTW لتنزيل ملفات التثبيت وتثبيت البرنامج المطلوب.

    إشعار

    عند تثبيت تطبيقات Autodesk، يجب أن يكون الكمبيوتر الذي تقوم بتثبيتها عليه قادرا على الاتصال بخادم الترخيص الخاص بك. سيطالبك معالج تثبيت Autodesk بتحديد اسم الكمبيوتر للجهاز الذي تتم استضافة خادم الترخيص عليه. إذا كنت تستضيف خادم الترخيص الخاص بك على جهاز Azure الظاهري، فقد تحتاج إلى الانتظار لتثبيت Autodesk على الجهاز الظاهري لقالب المختبر بحيث يمكن لمعالج التثبيت الوصول إلى خادم الترخيص الخاص بك.

    ب. قم بتثبيت وتكوين OneDrive أو خيارات النسخ الاحتياطي الأخرى التي قد تستخدمها مؤسستك التعليمية.

    ج. تثبيت تحديثات Windows وتكوينها.

  2. قم بتحميل الصورة المخصصة إلى معرض الحوسبة المرفق بحساب المختبر الخاص بك.

  3. أنشئ مختبرا، ثم حدد الصورة المخصصة التي قمت بتحميلها في الخطوة السابقة.

  4. بعد إنشاء المختبر، ابدأ واتصل بالقالب VM للتحقق من أن الصورة تعمل كما هو متوقع.

  5. وأخيرا، انشر القالب VM لإنشاء الأجهزة الظاهرية للطلاب.

إشعار

إذا كانت مدرستك بحاجة إلى إجراء تصفية المحتوى، مثل الامتثال لقانون حماية الإنترنت للأطفال (CIPA)، فستحتاج إلى استخدام برامج الجهات الخارجية. لمزيد من المعلومات، اقرأ إرشادات حول تصفية المحتوى باستخدام Lab Services.

أجهزة الطلاب

يمكن للطلاب الاتصال بأجهزتهم الظاهرية المعملية من أجهزة كمبيوتر Windows وMac وChromebook. للحصول على الإرشادات، راجع:

التكلفة

دعونا نغطي مثالا لتقدير التكلفة لفئات PLTW. لا يتضمن هذا التقدير تكلفة تشغيل خادم ترخيص أو استخدام معرض الحوسبة.

لنفترض أن لديك صفا مكونا من 25 طالبا، لكل منهم 20 ساعة من الوقت المجدول للفصل الدراسي. لكل طالب أيضا 10 ساعات حصة إضافية للواجب المنزلي أو الواجبات خارج الوقت المحدد للفصل الدراسي. فيما يلي التكاليف المقدرة:

  • جهاز ظاهري كبير

    25 طالبا × (20 ساعة مجدولة + 10 ساعات حصة) × 70 وحدة مختبر × دولار أمريكي 0.01 دولار أمريكي لكل ساعة = 525.00 دولار أمريكي

  • وحدة معالجة الرسومات الصغيرة (المرئيات)

    25 طالبا × (20 ساعة مجدولة + 10 ساعات حصة) × 160 وحدة معملية × 0.01 دولار أمريكي في الساعة = USD1200.00

هام

تقدير التكلفة هو لأغراض المثال فقط. للحصول على معلومات التسعير الحالية، راجع تسعير Azure Lab Services.

إشعار

تستخدم العديد من فئات PLTW التطبيقات التي يتم الوصول إليها عبر متصفح، مثل MIT App Inventor. لا تتطلب هذه التطبيقات المستندة إلى المستعرض وحدة معالجة مركزية أو وحدة معالجة الرسومات سريعة، ويمكنك الوصول إليها من أي جهاز لديه اتصال بالإنترنت. عندما يستخدم الطلاب هذه الأنواع من التطبيقات، نوصي باستخدام المتصفح على أجهزتهم الفعلية بدلا من المستعرض على جهازهم الظاهري المعملي. يمكن للطلاب المساعدة في خفض التكاليف باستخدام جهازهم الظاهري المعملي فقط للتطبيقات التي تتطلب وحدة معالجة مركزية أو وحدة معالجة الرسومات سريعة.

الخطوات التالية

يمكن الآن نشر صورة القالب إلى المختبر. لمزيد من المعلومات، راجع نشر القالب VM.

أثناء إعداد المختبر، راجع المقالات التالية: