Рассмотрены вопросы использования лабораторного комплекса LabWorks на базе программы Multisim на ОПД «Электротехника и электроника» для студентов технических специальностей.
Одной из важнейших составляющих профессионального образования является экспериментальная работа студентов, позволяющая закрепить теоретические положения лекционного материала путем наглядной демонстрации изучаемых явлений и процессов.
Экспериментальная работа студентов — это, прежде всего, эффективное использование ресурсов информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе, это разработка и внедрение в учебный процесс так называемых «виртуальных лабораторных практикумов» (ВЛП).
Слово «виртуальный» подчеркивает тот факт, что обучаемый не работает непосредственно с изучаемым объектом, явлением или процессом, а получает информацию при посредстве неких, чаще всего — компьютерных, посредников-носителей.
В настоящее время разработаны десятки и сотни вариантов ВЛП, основанных на различных принципах, идеологиях, технологиях и призванных решать различные учебные задачи.
Некоторые варианты внедрения моделирующих компьютерных программ в обучении, представлены в работах В. А. Белавина, И. Н. Зайцевой, Ю. В. Сохатюк и др.
Авторы отмечают, что информационные технологии обучения позволяют повысить эффективность практических и лабораторных занятий не менее, чем на 30 %, а объективность контроля знаний студентов — на 20–25 %, обеспечивают нужный уровень профессиональной подготовки выпускника технического профиля, трудовая деятельность которого в дальнейшем будет посвящена, в числе прочих, разработкам электрических и электронных схем, всевозможных устройств и проектированию технических объектов. [1,4]
При изучении учебной дисциплины «Электротехника и электроника», немаловажное значение имеет лабораторный практикум, так как выполнение лабораторных работ способствует более глубокому усвоению основных теоретических положений изучаемых электротехнических и электронных устройств.
В процессе выполнения лабораторных работ создаются определенные условия для получения студентами необходимых навыков в использовании разнообразных измерительных приборов и электрооборудования.
У обучающихся накапливается определенный опыт в проведении эксперимента, а также развивается критический подход к оцениванию своих результатов.
В ГБПОУ «Сахалинский промышленно-экономический техникум» имеется кабинет Электротехники и электроники и лаборатория, оборудованная универсальными стендами, позволяющими выполнять лабораторные работы, предусмотренные учебными программами, по изучению и исследованию электрических цепей постоянного и переменного тока, а также по исследованию элементов, узлов и устройств электронной техники.
Работа на имеющихся стендах сопряжена с рядом сложностей различного характера, с которыми сталкивается преподаватель и студенты, выполняющие практические задания.
Работа обучающихся с мнемосхемами не позволяет им не только изучать или изменять технические характеристики различных узлов, устройств и других объектов электронной техники, но и представлять их вид и взаимодействие между собой.
Один из успешно используемых ВЛП в Сахалинском промышленно-экономическом техникуме — лабораторный комплекс LabWorks на базе программы Multisim в состав которого входит описание лабораторных работ, включая цель работы, теоретические сведения, задания и указания к их выполнению, чертежи схем для исследования, тестовые задания, позволяющие проверить степень подготовки студента к выполнению лабораторной работы, электронная тетрадь студента — шаблоны отчетов по работе, электротехнический калькулятор.
Приведем пример выполнения лабораторной работы «Исследование выпрямляющего эффекта p-n перехода».
Используя ВЛП, практически так же, как в лаборатории на стендах с реальным оборудованием, обучающимися собирается электрическая схема. Согласно схеме, подключаются измерительные приборы, устанавливаются заданные параметры элементов, режимы работы источников энергии. При изменении параметров в заданных интервалах, снимаются показания измерительных приборов. Рис.1.
Рис. 1. Схема электрическая
Использование ВЛП и полученные результаты исследований проверяются на универсальных лабораторных стендах. Работая на них, обучающиеся выполняют схемы с использованием элементов с установленными параметрами в ВЛП. После получения и сравнения результатов, можно сделать вывод о правильности и точности замеров, внести коррективы и уточнить все детали хода эксперимента.
Использование в процессе обучения компьютерного моделирования, позволяет совершенствовать технику и методику проведения лабораторного занятия, имитировать различные процессы, происходящие в схемах, содержащих модели объектов электрических цепей и электронных устройств.
Виртуальный лабораторный практикум (ВЛП) по дисциплине «Электротехника и электроника» использует систему схемотехнического моделирования Multisim (разработка корпорации National Instruments).
Некоторые характеристики этой программы представлены в работе
Ю. В. Сохатюка. Автор отмечает: что в базе этой программы содержится более 16000 электронных компонентов, которые оснащены соответствующими аналитическими моделями; что контрольно-измерительные приборы (КИП), по внешнему виду и характеристикам похожие на промышленные аналоги и это одно из важных достоинств этой программы [4].
Об эффективности работы с использованием моделирующих компьютерных программ пишет Зайцева И. Н. (Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина):
«Возможность проведения эксперимента на компьютере с изменением параметров схем в широких пределах создает условия для самостоятельного экспериментирования без боязни неправильно собрать схему, «сжечь» приборы, что, несомненно, ведет к лучшему усвоению материала» [2].
Действительно, проведение экспериментов на лабораторных стендах совместно с компьютерным моделированием в программной среде Multisim дает возможность представить реальные изучаемые объекты, их функциональные возможности, выполнять задачи различной сложности, усвоить изучаемый материал по дисциплине, не ограничиваясь рамками учебника и учебных пособий.
Развитие информационных технологий и использование средств компьютерного моделирования при выполнении практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника» позволяет оптимизировать учебный процесс, сделать его более эффективным. Использование ВЛП дает возможность повысить уровень сформированности профессиональных компетенций у обучающихся, позволяет им участвовать в творческом процессе экспериментирования.
Литература:
- Белавин, В. А. Голицына И. Н. Куценко С. М. Эффективность использования моделирующих учебных систем в техническом вузе 1. [Текст] / В. А. Белавин // Educational Technology & Society. 2000. — № 3. — С. 161–173.
- Зайцева И. Н. Повышение уровня общепрофессиональной подготовки студентов технических направлений университета средствами компьютерного моделирования [Текст] Секция «Информационные технологии в образовании: начальном, среднем, высшем и дополнительном» IV Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании» ИТО-Саратов-2012.
- Марченко А. Л., Освальд С. В. Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim. [Текст]: Учебное пособие для вузов.- М.: ДМК Пресс, 2010. -448 с.: ил.
- Сохатюк Ю. В. Использование виртуальных лабораторий — фактор повышения качества и эффективности формирования профессиональных компетенций у студентов [Текст] / Ю. В. Сохатюк // Педагогика: традиции и инновации: материалы междунар. заоч. науч. конф. (г. Челябинск, октябрь 2011 г.). Т. II. — Челябинск: Два комсомольца, 2011. — С. 146–150
