Интегративный подход к преподаванию схемотехники аналоговых электронных устройств в программно-аппаратной среде NI ELVIS


https://doi.org/10.21686/1818-4243-2018-4-4-11

Полный текст:


Аннотация

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.


Об авторах

О. В. Стукач
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия; Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина, Астана, Республика Казахстан
Россия

Олег Владимирович Стукач - д.т.н., профессор Отделения автоматизации и робототехники Инженерной школы информационных технологий и робототехники

Тел.: +7(3822)-701777*2754



А. Б. Мирманов
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Астана
Казахстан

Арман Барлыкович Мирманов - Старший преподаватель Кафедры радиотехники, электроники и телекоммуникаций 

Тел.: +7 701 9726282



Список литературы

1. Shavelson R.J., Ruiz-Primo M.A., and Wiley E.W. Windows into the mind. Higher Education. 2005. Vol. 49. No. 4. P. 413–430. DOI: https://doi.org/10.1007/s10734-004-9448-9.

2. Powell H. C., Williams R. D., & DeLong T. Assessment of Comprehension Retention in a Modern Electrical and Computer Engineering Curriculum // 2017 ASEE Anual Conference & Exposition. Columbus: American Society for Engineering Education. Columbus. Ohio June 24–26. 2017.

3. R.Magdalena, A.J. Serrano, J.D. MartнnGuerrero, A. Rosado, M. Martinez. A Teaching Laboratory in Analog Electronics: Changes to Address the Bologna Requirements // IEEE Transactions on Education. 2008. Vol.51. № 4. P. 456–460. DOI: 10.1109/TE.2007.912553.

4. Автор, 2011.

5. Автор, 2005.

6. A. Gampe, A. Melkonyan, M. Pontual, D. Akopian An Assessment of Remote Laboratory Experiments in Radio Communication // IEEE Transactions on Education. 2014. Vol. 57. № 1. P. 12–19. DOI:10.1109/TE.2013.2262685.

7. W. Zhan, J.R. Porter, J.A. Morgan Experiential Learning of Digital Communication Using LabVIEW // IEEE Transactions on Education. 2014. Vol. 57. № 1. P.34–41. DOI: 10.1109/TE.2013.2264059.

8. M.D. Koretsky, D. Amatore, C. Barnes, S. Kimura Enhancement of Student Learning in Experimental Design Using a Virtual Laboratory // IEEE Transactions on Education. 2008. Vol. 51. № 1. P. 76–85. DOI: 10.1109/TE.2007.906894.

9. Цимбалист Э.И., Силушкин С.В. Исследование аналоговых схем в программно-аппаратной среде NI ELVIS. Учебное пособие по электронике. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. 266 с.

10. Creating a Synthetic Instrument with Virtual Instrumentation Technology URL: http://www.ni.com/white-paper/3183/en/.

11. I. Gustavsson, G. Alves, R. Costa, K. Nilsson, J. Zackrisson, U. Hernandez-Jayo, and J. GarciaZubia. The VISIR Open Lab Platform 5.0-an architecture for a federation of remote laboratories // In Proceedings of the REV 2011 Conference. 2011.

12. T. Wolf Assessing student learning in a virtual laboratory environment // IEEE Transactions on Education. 2010. № 53(2). P.216–222. DOI:10.1109/TE.2008.2012114

13. A.A. Altalbe, N.W Bergmann The Importance of Student Feedback in Development of Virtual Engineering Laboratories // International Journal of Educational and Pedagogical Sciences. 2017. Vol. 11. No.1. P. 244–251.

14. G.R. Alves, M.A. Marques, C. Viegaset al., Using VISIR in a large undergraduate course: Preliminary assessment results // 2011 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON). Amman. 2011. P. 1125–1132.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Стукач О.В., Мирманов А.Б. Интегративный подход к преподаванию схемотехники аналоговых электронных устройств в программно-аппаратной среде NI ELVIS. Открытое образование. 2018;22(4):4-11. https://doi.org/10.21686/1818-4243-2018-4-4-11

For citation: Stukach O.V., Mirmanov A.B. Integrative Approach to Teaching of the Circuit Design of Analog Electron Devices in the NI ELVIS Platform. Open Education. 2018;22(4):4-11. (In Russ.) https://doi.org/10.21686/1818-4243-2018-4-4-11

Просмотров: 254

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-4243 (Print)
ISSN 2079-5939 (Online)