Развитие учебного комплекса по электротехнике, электронике и микроконтроллерам с моделированием в программной среде TINA

Изучение электротехники, электроники и микроконтроллеров в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами предусматривает практическое освоение студентами экспериментальных методов исследования, формирование компетенций и навыков расчёта электрических цепей и электронных схем. Современное развитие информационных образовательных технологий, широкое использование студентами разнообразных компьютерных средств в условиях сокращения учебных часов на изучение дисциплин делает необходимым создание новых мультимедийных учебных комплексов с применением в лекционном процессе и на лабораторно-практических занятиях компьютерного моделирования электрических цепей, электронных схем и микроконтроллеров.

Целью проведённых исследований был сравнительный анализ различных программ компьютерного моделирования с точки зрения их доступности, простоты освоения и эффективности применения преподавателями и студентами в учебном процессе, а также создание и апробация учебного комплекса по электротехнике, электронике и микроконтроллерам с использованием выбранной среды моделирования.

Обсуждены проблемы, связанные с необходимостью приобретения лицензионного программного обеспечения и выполнен сравнительный анализ следующих программ компьютерного моделирования электрических цепей и электронных схем: NI Multisim, Micro-Cap, Proteus VSM, OrCAD, TINA.

Методом исследования было изучение этих программ моделирования и проектирования, написание учебных пособий и проведение учебных занятий со студентами с их использованием. Сделана оценка стоимости лицензий для применения программного обеспечения в компьютерных классах и на домашних компьютерах студентов.

В результате подтверждён вывод о целесообразности применения для преподавания электротехники и электроники бесплатной студенческой программы компьютерного моделирования TINA-TI и облачной среды TINACloud компании DesignSoft.

Новый программный продукт TINACloud использует облачные интернет-технологии и может запускаться через браузер в любом месте мира без установки программы в компьютере. Этот сервис предлагает множество образовательных ресурсов и позволяет выполнять виртуальные исследования и лабораторные практикумы по электротехнике, электронике и микропроцессорной технике на ноутбуках, планшетах и других мобильных устройствах в любое время и в любом месте. Стоимость годовой студенческой лицензии составляет 12 Евро.

С использование программ TINA и TINACloud был разработан учебный комплекс по электротехнике, электронике и микроконтроллерам, содержащий пять изданных учебных пособий, электронные конспекты лекций по электротехнике и электронике, компьютерные лабораторные практикумы по электротехнике, электронике и микроконтроллерам, мультимедийный практикум по электронике, видеоуроки.

Учебный комплекс успешно используется в учебном процессе на очном и дистанционном обучении, реализует концепции современного открытого и мобильного образования, основные материалы комплекса размещены в Интернете в открытом доступе на сайте «Электротехника и электроника. Учебные ресурсы для студентов и преподавателей» [URL:http://www.toe-mirea.ru/].

Учебный комплекс может быть использован в вузах и колледжах для обучения студентов по направлениям, связанным с электроникой, приборостроением, управлением в технических системах, робототехникой, радиотехникой, информатикой и вычислительной техникой и т.п. 

1. Панфилов Д.И., Иванов В.С., Чепурин И.Н. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench: В 2 т. / Под общей ред. Д.И. Панфилова Т.1: Электротехника. М.: Додэка, 1999. С. 304.

2. Панфилов Д.И., Чепурин И.Н., Миронов В.Н., Обухов С.Г., Шитов В.А., Иванов В.С. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench: В 2 т. / Под общей ред. Д.И. Панфилова Том 2: Электроника. М.: Додэка, 2000. С. 288.

3. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. М.: Солон Р, 2000. С. 506.

4. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Лабораторный компьютеризированный практикум: Учебное пособие для средних профессиональных учебных заведений. М.: Горячая линия-Телеком, 2004. 154 с.

5. Гаврилов Л.П., Соснин Д.А. Расчет и моделирование электрических цепей с применением ПК. Учебное пособие для студентов машиностроительных вузов. М.: Солон Пресс, 2004. 448 с.

6. Марченко А. Л. Основы электроники. Учебное пособие для вузов / А. Л. Марченко. М.: ДМК Пресс, 2008. 296 с.

7. Каганов В.И. Радиотехника + компьютер + Mathcad. М.: Горячая линия Телеком, 2001. С. 416.

8. Новгородцев А.Б. Расчет электрических цепей в MATHLAB: Учебный курс. СПб.: Пи- тер, 2004. С. 250.

9. J. David Irwin, R. Mark Nelms. Auburn University. Basic Engineering Circuit Analysis. Tenth Edition. Printed in the United States of America: John Wiley & Sons, Inc., 2011.p. 865.

10. Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky. Electronic Devices and Circuit Theory. Tenth Edition. Printed in the United States of America. New Jersey: Pearson Education, Inc. 2009. p. 372.

11. Алехин В.А., Парамонов В.Д. Комплексный лабораторный практикум по электротехнике и электронике с использованием «Миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ-2», компьютерного моделирования, Mathcad и LabView // Открытое образование. 2009. № 5. С. 34–42.

12. Алехин В.А. Электротехника и электроника: Лабораторный практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ, компьютерного моделирования, Mathcad и LabVIEW: учебное пособие. М.: МИ- РЭА, 2010. 224 с.

13. Алехин В.А. Учебный комплекс по электротехнике и электронике с использованием моделирования в программной среде TINA // Открытое образование. 2014. № 5. С. 4–12.

14. Proteus Design Suite. ISIS Shematic Capture. Version 8.1 / URL: http://labcenter.com

15. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. М.: Солон-Р, 2001. 519 с.

16. Д. Кеон. OrCAD PSpice. Создание электрических цепей. Пер. с англ. А. Осипова. М.: Издательский дом ДМК-пресс. 2007. 628 с.

17. Dennis Fitzpatrick. Analog Design and Simulation using OrCAD Capture and PSpice. Printed and bound in the United Kingdom.: Kidlington, Oxford: Elsevier Ltd, 2012. p. 320.

18. TINA. Design Suite. The Complete Electronics Lab for Windows. Quick Start manual. URL: http://www.designsoftware.com .

19. TinaCloud. URL: http://www.tinacloud.com