Олег Владимирович Стукач - д.т.н., профессор Отделения автоматизации и робототехники Инженерной школы информационных технологий и робототехники
Тел.: +7(3822)-701777*2754
Dr. Sci. (Engineering), Professor, Automation and Robotics Department of the Engineering School of Information Technologies and Robotics National Research Tomsk Polytechnic University
Tel.: +7(3822)-701777*2754
Арман Барлыкович Мирманов - Старший преподаватель Кафедры радиотехники, электроники и телекоммуникаций
Тел.: +7 701 9726282
Senior lecturer, Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications
Tel.: +7 701 9726282
Современные дипломированные специалисты нуждаются в навыках работы с электронными устройствами. На лабораторных работах студенты проводят эксперименты по решению практических задач исследования реальных проблем, возникающих в проектировании и эксплуатации электронных устройств. Однако нехватка лабораторного оборудования, его высокая стоимость и недостаток лаборантов для обслуживания и помощи в работе уменьшает качество выполнения лабораторных работ. С другой стороны, современное образование всё больше и больше использует сетевой ресурс. У виртуальных лабораторий есть свои преимущества, но даже при проведении в них физического эксперимента пропадает ощущение реальности происходящего. Эффективные решения эффективности и качества проведения лабораторных занятий могут быть найдены при помощи системы виртуальных приборов, которые могут быть доступны через Интернет или непосредственно в университете.
Цель исследования состоит в том, чтобы на примере одного экспериментального устройства, выполненного на платформе ELVIS компании National Instruments, показать преимущества комбинированного подхода к обучению – удачного сочетания виртуального ресурса и реального физического эксперимента. Описываемый в статье лабораторный макет весьма практичен для изучения радиотехнических устройств, и он идеологически может служить основой для других подобных разработок.
Основу исследования составили макетная плата по изучению основ аналоговой электроники для рабочей станции NI ELVIS, цикл лабораторных работ по общетехнической дисциплине «Электроника», результаты их защиты и итоги промежуточных контролей студентов. В работе использованы методы: лабораторного эксперимента, моделирования, педагогическое тестирование.
Результаты исследования показывают, что студенты испытывают потребность в большем знании о реальных процессах и системах. Это потребность наиболее очевидна направлении подготовки бакалавров техники и технологий. Они ожидают от лабораторных работ реальный физический эксперимент, но с удобством компьютерной обработки результатов. Новая парадигма изучения радиоэлектронных устройств на основе физических экспериментов в системе виртуальных приборов дает улучшение качества обучения и позволяет студентам эффективно изучать схемотехнику аналоговых устройств. Идеология виртуальных приборов приводит к большей мотивации студентов, они получают навыки работы с современным измерительным оборудованием и одновременно навыки коммуникации в группе, так как компьютерный ресурс используется как инструмент исследования, а не цель обучения.
Физический эксперимент с использованием виртуальных измерительных приборов, доступность и мобильность лабораторных установок, дополнительная мотивация обучающихся являются главными преимуществами использования в учебном процессе аппаратно-программной платформы NI ELVIS со специализированной макетной платой.
Modern graduates need to work with electronic devices. On laboratory work, students conduct experiments to solve practical problems of researching real problems that arise in the design and operation of electronic devices. However, the shortage of laboratory equipment and assistants for maintenance and assistance in work, its high cost reduce the quality of laboratory work. On the other hand, modern education is increasingly using a network resource. Virtual laboratories have their advantages, but even when carrying out a physical experiment in them, the sense of the reality of what is happening disappears. Effective solutions to the effectiveness and quality of conducting laboratory exercises can be found using a system of virtual instruments that can be accessed via the Internet or directly at the university.
The aim of the research is to show, by the example of one experimental device made on the National Instruments ELVIS platform, the advantages of a combined approach to learning – a successful combination of a virtual resource and a real physical experiment. The laboratory model described in the article is very practical for studying radio-engineering devices, and it can ideologically serve as a basis for other similar developments.
The research was based on the prototype board for studying the basics of analog electronics for the NI ELVIS workstation, the cycle of laboratory work on the general technical discipline “Electronics”, the results of their protection, and the results of intermediate student controls. In work the following methods are used: laboratory experiment, modeling, pedagogical testing. The results of the research show that students feel the need for more knowledge about real processes and systems. This need is most evident in the direction of the preparation of bachelors of engineering and technology. They expect from a laboratory work a real physical experiment, but with the convenience of computer-processing results. A new paradigm for studying radio electronic devices, based on physical experiments in a virtual instrument system gives an improvement in the quality of instruction and allows students to study the circuitry of analog devices more effectively. The ideology of virtual instruments leads to more motivation for students; they gain skills to work with modern measuring equipment and at the same time communication skills in a group, as the computer resource is used as a research tool, not the purpose of learning.
A physical experiment, using virtual measuring instruments, accessibility and mobility of laboratory facilities, additional motivation of students are the main advantages of using the NI ELVIS hardware and software platform with a specialized breadboard model in the educational process.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.