Выполнение лабораторных работ при дистанционном

обучении по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Автор – преподаватель общепрофессиональных дисциплин ГБОУ СПО

ККЭП КК Павленко Наталия Николаевна.

В настоящее время актуальная задача в образовании – дистанционное

обучение, которое может дать возможность получить качественное образова-ние для

многих категорий людей, которые не имеют возможности учиться традиционным

способом. Это – и инвалиды, и военнослужащие, и люди, на-ходящиеся в

отдаленных местах, и многие другие категории желающих получить образование.

Главной проблемой развития дистанционного обучения является создание

новых методов и технологий обучения, отвечающих телеком-муникационной среде

общения. В этой среде ярко проявляется то обсто-ятельство, что учащиеся не просто

пассивные потребители информации, а в процессе обучения они создают

собственное понимание предметного содержания обучения.

Для дистанционного обучения характерны все присущие учебному

процессу компоненты системы обучения: смысл, цели, содержание,

организационные формы, средства обучения, система контроля и оценки

результатов.

Внедрение новых информационных технологий в учебный процесс и, в

частности, дистанционных систем обучения, вынуждает пересматривать

традиционные формы проведения занятий. Особенно это характерно для тех-

нических дисциплин, где существенное место занимают лабораторные и

практические занятия, курсовые работы и проекты. Эти виды работ, в боль-шинстве

случаев, достаточно сложно реализуются в системах дистанционно-го обучения,

поскольку требуют создания специального инструментария для привития

обучаемым реальных практических умений и навыков, аналогич-ных тем, которые

они получают при традиционных формах выполнения зада-ний. Причем, именно эти

виды занятий позволяют сформировать полноцен-ного технического специалиста,

востребованного на рынке труда.

Достаточно ярким примером можно считать дисциплину «Цифровая

схемотехника», которая является одной из базовых при подготовке специа-листов по

специальностям «Компьютерные комплексы и сети», «Компьютер-ные сети»,

«Информационная безопасность» и многим другим.

Электронный учебник по дисциплине состоит из отдельных завершен-ных

модулей (разделов и тем), связанных логической последовательностью изучения

дисциплины. В состав отдельного модуля входит лекционный мате-риал по

отдельному разделу или теме, тестовые задания для проверки усвое-ния знаний, а

также относящиеся к нему практические занятия и лаборатор-ные работы.

Электронный учебник создан на платформе системы Moodle. Moodle – это

инструментальная среда для разработки как отдельных онлайн – курсов, так и

образовательных WEB – сайтов.

Выполнение лабораторно – практических работ при изучении дис-циплины

«Цифровая схемотехника» позволяют значительно повысить ка-чество обучения

будущих специалистов, позволяя сформировать у них тре-буемые умения и навыки

при разработке цифровых схем, их исследовании, настройке, поиске

неисправностей, а также, поиске путей улучшения пара-метров созданных

цифровых схем, т.е. лабораторные работы позволяют объединить теоретико-

методологические знания и практические навыки учащихся в процессе научно-

исследовательской деятельности.

Но наибольшие сложности в данном дистанционном курсе возникают

именно при создании лабораторного практикума. Существующая реальная

лабораторная база в виде физических макетов и промышленных приборов в полной

мере позволяет выполнить задачу по приобретению практических навыков в

разработке, исследовании и применении цифровых измерительных приборов.

Однако доступ к ней возможен только при традиционных формах обучения. Для

системы дистанционного обучения целесообразно постро-ение лабораторного

оборудования в виртуальном исполнении (модели, тре-нажеры) на базе

персональных компьютеров, что позволяет решить проблему удаленного доступа к

таким инструментальным средствам. Более того, появ-ляется возможность

расширения числа выполняемых лабораторных работ, поскольку для этого

требуются меньшие материальные затраты.

При этом к виртуальным макетам лабораторных работ и виртуальным

приборам предъявляется ряд требований по адекватности их физическим ана-логам,

а именно: соответствие внешнего вида, идентичность органов управ-ления и

регулировки, одинаковая форма представления информации, воз-можность

исследования принципа действия по отдельным структурным эле-ментам с

помощью традиционных измерительных средств, наличие инстру-ментальных

погрешностей и т.п. Только при соблюдении соответствия вир-туальных средств их

физическим аналогам можно надеяться на получение реальных практических

умений и навыков.

Важным фактором в оценке качества виртуальных лабораторных работ

является соотношение активной и пассивной составляющих деятель-ности студента.

После изучения теоретического материала по каждому модулю и сдачи

тестовых заданий студент переходит к выполнению лабораторной работы.

Начало выполнения лабораторных работ представляет собой вве-дение в

лабораторный практикум и предполагает знакомство с исполь- зуемыми макетами,

методами измерения различных величин, методикой статистической обработки

результата, графическими или какими-либо иными методами представления

полученных результатов. Особое внимание при этом уделяется пониманию

обучающимися таких фундаментальных понятий лабораторных работ как «цель

работы», «задачи эксперимента», «выводы» из полученных результатов,

рекомендации по их использованию. На этом этапе обучающиеся работают с

литературой и рекомендуемыми компьютерными программами, а основной задачей

преподавателя на этом этапе становится консультационная поддержка.

По каждой лабораторной работе были разработаны и изготовлены

видеоролики, где студентами показывается выполнение лабораторной ра-боты на

реальных макетах, при этом очень подробно объясняется ход работы, порядок

работы с макетом: его включение, настройка на исследо-вание определенной

микросхемы, способы подачи входных сигналов и особенности получения

результатов.

Таким образом студент следит за происходящим на экране монитора.

Такого рода работы можно классифицировать как виртуальный ими-татор

реальной лабораторной работы, в которой сведена к минимуму актив-ная

составляющая деятельности студента, но она позволяет максимально реа-лизовать

экспериментальную составляющую процесса обучения и прибли-зиться к условиям

реальности.

С помощью программы «Симулятор ИМС» у студента появляется

возможность самостоятельно исследовать работу интегральных микросхем. Для

этого студент входит в программу «Симулятор ИМС», разработанную в нашем

колледже .

Затем открывает нужное устройство

и, пользуясь методическими указаниями , исследует работу микро-схемы в

нужном режиме.

Методические указания при этом разработаны с детальным описанием

процесса исследования, обилия подсказок и ссылок, большой четкости в описании

последовательности действий. При этом в методических указаниях по выполнению

лабораторной работы множество закладок,

Заканчивается выполнение лабораторной работы выполнение отчета, в

котором должны быть представлены результаты исследования и выводы по ним.

При

выполнении

лабораторно

–

практического

практикума

активно

используются

различного

рода

моделирующие

программы. Как

показал

анализ

состояния программного обеспечения схемотехнического моделирования, на этапе

начального освоения методов автоматизированного проектирования и на этапах

проведения

поисково

–

исследовательских

работ

целесообразно

использовать

программу Electronics Workbench.

Electronics Workbench 5.0— в отличие от других программ схемо-

технического моделирования на экране изображаются измерительные при-боры с

органами управления, максимально приближенными к реальности. Пользователь

освобождается от изучения довольно абстрактных (хотя и не очень сложных) правил

составления заданий на моделирование.

Достаточно на схему поместить двухканальный осциллограф и гене-ратор

сигналов - и программа сама сообразит, что нужно анализировать пере-ходные

процессы. Если же на схеме разместить анализатор частотных харак-теристик, то

будет рассчитан режим по постоянному току, выполнена линеа-ризация нелинейных

компонентов и затем проведен расчет характеристик схемы в частотной области.

Диапазон анализируемых частот, коэффициент усиления и характер оцифровки

данных (в линейном или логарифмическом масштабе) устанавливается на лицевой

панели, манипулируя мышкой. Чтобы начать моделирование, достаточно щелкнуть

выключателем. После этого на устройствах индикации цифровых вольтметров и

амперметров будет зафик-сирован режим по постоянному току, на экране

измерителя нарисованы частотные характеристики (амплитудно- или

фазочастотные), а на экране осциллографа будут непрерывно изображаться эпюры

напряжений до тех пор, пока не заполнится буферная память, а затем можно

прекратить моделирование или обнулить память и продолжить наблюдения.

Введение в комплекс выполнения лабораторных работ по дисциплине

«Цифровая схемотехника» позволил значительно повысить интерес студен-тов к

изучаемому предмету и специальности в целом, так как появилась воз-можность

воочию увидеть работу результаты собственного проектирования, сравнить

полученные результаты с ожидаемыми, почувствовать значимость выполнения

проектных работ. Особенно эффективно выполнение анало-гичных лабораторно -

исследовательских работ аппаратно или с помощью симулятора ИМС и дальнейшее

сравнение результатов с полученными при моделировании. Эффект от применения

такой методики изучения типовых узлов цифровой техники абсолютно очевиден.

Разработанные виртуальные лабораторные работы были апробирова-ны в

учебном процессе в рамках проведения лабораторных работ студента-ми дневной

формы

обучения.

Можно

отметить,

что

абсолютное

большинство

студентов

оказалось в состоянии выполнить их с использованием имеющих-ся методических

материалов без дополнительной помощи преподавателя.

Разработанный лабораторный практикум в системе дистанционного обучения

по курсу «Цифровая схемотехника» показал свою высокую эффективность и может

использоваться для получения практических умений и навыков при подготовке

специалистов, обучающихся дистанционно.