Computer laboratory works on technical disciplines

Full Text

Данная работа относиться к области информатизации образования. Информатизация образования в самом широком смысле это комплекс социальных и педагогических преобразований, связанных с оснащением образовательных систем информационной продукцией, информационными средствами и технологиями [1, с. 394]. Информатизацию образования невозможно представить без использования компьютерных средств обучения, активная роль которых в образовательном процессе постоянно возрастает. С помощью компьютера можно моделировать изучаемый процесс, собирать модель лабораторной работы, проводить на ней экспериментальные исследования, хранить и обрабатывать полученные результаты, выполнять те функции, выполнение которые в реальном лабораторном эксперименте либо затруднено, либо просто невозможно. Компьютерные средства обучения обеспечивают существенное повышение качества образовательного процесса и открывают в нём новые возможности, среди которых важное место занимает возможность проведения виртуальных лабораторных работ, включая и дистанционное их проведение. Для проведения виртуальных лабораторных работ создаются компьютерные или виртуальные лабораторные работы по соответствующим дисциплинам. Компьютерная лабораторная работа, как правило, представляет собой компьютерную модель реальной экспериментальной установки, выполненную средствами компьютерной графики и компьютерного моделирования [2, с. 147]. Для создания компьютерных лабораторных работ, в частности, может использоваться инструментальная среда проектирования LabView [3]. LabView (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) - среда разработки лабораторных виртуальных приборов, созданная фирмой National Instruments (США). Наиболее полно возможности этого комплекса раскрываются при создании приборов и систем для измерений физических величин в научных экспериментах, лабораторных и промышленных установках. Важным достоинством LabView является возможность управления процессом измерения в автоматическом и интерактивном режиме. Для обработки и анализа данных используется набор функциональных библиотек общего и специализированного назначения. Взаимодействие с оператором осуществляется с помощью простого и эффективного графического интерфейса. Используется язык графического программирования G. С помощью программ-драйверов среда эффективно взаимодействует с разнообразными платами ввода-вывода аналоговых и цифровых сигналов, модулями ввода видеосигналов, и со специализированными приборами: осциллографы, анализаторы спектра, генераторы сигналов и прочее. Среда проектирования LabView ориентирована на создание распределенных и дистанционных систем измерений. Это позволяет обеспечивать доступ на расстоянии к уникальным экспериментальным стендам и организовывать дистанционное обучение. В статье представлен материал по компьютерным лабораторным работам, которые были разработаны на кафедре: «Информационные системы и дистанционные технологии» Университета машиностроения. Компьютерные лабораторные работы выполнены по техническим дисциплинам, а именно по общей физике и по теории, конструкции и расчёту автотракторного электрооборудования. По физике разработаны три лабораторные работы из раздела «Электричество», и три по электрооборудованию. Из раздела «Электричество» выполнены лабораторные работы по зарядке - разрядке конденсатора, определению напряжения зажигания и гашения неоновой лампы и по изучению электрических релаксационных колебаний неоновой лампы. По автотракторному электрооборудованию выполнены лабораторные работы по изучению зависимости напряжения от частоты вращения ротора генератора в режиме холостого хода, внешней характеристики генератора и его скоростной нагрузочной характеристики. На рисунке 1 представлено интерактивное окно для выбора нужной дисциплины и изучаемого радела. Рисунок 1. Основное интерактивное окно В окне, представленном на рисунке 1 производиться выбор дисциплины, например «Общая физика» и изучаемого раздела, например «Электричество». В открывшемся окне, представленном на рисунке 2, выбирается нужная лабораторная работа, например третья - «Изучение электрических релаксационных колебаний неоновой лампы». Рисунок 2. Окно для выбора лабораторной работы из раздела «Электричество» В открывшемся окне, представленном на рисунке 3, видно, что компьютерная лабораторная работа включает в себя три части: теоретическую часть, практическую и отчёт. После входа в теоретическую часть (рисунок 4) представляется возможность узнать цель и задачи работы, изучить её теоретическое содержание, подробно ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы. Рисунок 3. Окно лабораторной работы № 3 «Изучение электрических релаксационных колебаний неоновой лампы» из раздела «Электричество» Рисунок 4. Окно теоретической части лабораторной работы № 3 «Изучение электрических релаксационных колебаний неоновой лампы» из раздела «Электричество» После изучения теоретической части, через окно, представленное на рисунке 3, осуществляется переход к практической части компьютерной лабораторной работы и впоследствии, к составлению отчёта по выполненной работе. При переходе в практическую часть открывается окно, представленное на рисунке 5. В этом окне непосредственно представлена для выполнения компьютерная или виртуальная лабораторная работа по изучению электрических релаксационных колебаний неоновой лампы из раздела «Электричество». Пользователю предоставляется возможность варьирования сопротивлением резистора, ёмкостью конденсатора, напряжением выпрямителя, и снимать параметры электрических релаксационных колебаний с имеющейся осциллограммы. Рисунок 5. Окно практической части лабораторной работы № 3 «Изучение электрических релаксационных колебаний неоновой лампы» из раздела «Электричество» На рисунке 6 изображена блок-диаграмма, программа, написанная на графическом языке G , для данной виртуальной лабораторной работы. Рисунок 6. Блок- диаграмма практической части лабораторной работы № 3 «Изучение электрических релаксационных колебаний неоновой лампы» из раздела «Электричество» Всё остальные компьютерные лабораторные работы разработаны и выполняются в аналогичной последовательности. Предложенный интерфейс позволяет легко подключать новые компьютерные лабораторные работы к уже существующим. Разработанные компьютерные работы предполагается использовать в учебном процессе Университета машиностроения и Института информационных технологий, как при обычной дневной форме обучения, так и при дистанционной.

About the authors

B. B. Bobrikov

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

A. N. Lyubin

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Email: lan.1952@yandex.ru
Ph.D.; +7 903 223 79 44

V. G. Smirnov

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Email: iit@ins-iit.ru
+7(495) 663 15 62

References

Supplementary files