Кривошапка Едуард Анатолійович СЕКЦІЯ 2.СУЧАСНІ НАВЧАЛЬНІ РЕСУРСИ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ. ЛАБОРАТОРІЯ З ВІДДАЛЕНИМ ДОСТУПОМ ЯК АЛЬТЕРНАТИВА ТРАДИЦІЙНИМ МЕТОДАМ ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

автор **Admin** Вт Лют 23, 2016 10:10 am

Едуард Анатолійович Кривошапка
викладач електротехнічних дисциплін, викладач- методист.
Хорольський агропромисловий коледж
Полтавської державної аграрної академії.
eak65@mail.ru

СЕКЦІЯ 2.СУЧАСНІ НАВЧАЛЬНІ РЕСУРСИ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ.
ЛАБОРАТОРІЯ З ВІДДАЛЕНИМ ДОСТУПОМ ЯК АЛЬТЕРНАТИВА ТРАДИЦІЙНИМ МЕТОДАМ ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

Інноваційні методи навчання, які основані на використанні останніх досягнень науково-технічної думки, на даному етапі розвитку сучасної освіти є вагомою силою на шляху удосконалення сучасних методів навчання.
Подальший розвиток комп’ютеризації навчальних закладів та їх технічне оснащення, а також доступ до Інтернету дає можливість викладачу використовувати в повному обсязі його ресурси.
Одним із прикладів використання Інтернету є можливість проводити лабораторні заняття з дисципліні «Основи електроніки і мікросхемотехніки» за допомогою лабораторії з віддаленим доступом, які вже створені в навчальних закладах нашого північного сусіда – Росії. Прикладом є лабораторія віддаленого доступу Сибірського державного університету телекомунікації і інформатики, основним завданням якої є розробка лабораторних робіт з електротехнічних дисциплін для потреб дистанційної освіти, яка на даному етапі є актуальною для нашої країни (карантин 2009 року). Крім того, можливість проведення лабораторних робіт можна використовувати і в звичайному навчальному процесі при наявності комп’ютерних класів з доступом до ресурсів Інтернету, відсутності або застарілому обладнанні лабораторій з даній дисципліні.
На поточний момент у вищевказаному навчальному закладі в освітній процес впроваджено два комплекси лабораторного практикуму з курсів «Електроніка» і «Мікросхемотехніка». Студент, який навчається за програмою дистанційної освіти, може, перебуваючи в будь-якій точці планети, через глобальну мережу Інтернет, отримати доступ до реального обладнання та виконати лабораторну роботу. Необхідність створення таких лабораторій обумовлена тим, що інженерна освіта передбачає підготовку фахівців-практиків, які мають навички роботи з приладами, а також для експериментального закріплення пройденого матеріалу. Лабораторії з віддаленим доступом покликані не тільки дублювати лабораторний практикум очного навчання, але і дозволити працювати з унікальним дорогим обладнанням, ставити реальні експерименти з будь-якої точки земної кулі.
Ситуація різко змінилася з бурхливим розвитком мережі Інтернет. Канали зв'язку між комп'ютерами стали доступні, надійні і дешеві. І, як наслідок, віддалений доступ до досліджуваного об'єкта став застосовуватися в педагогічній практиці у вигляді лабораторій з віддаленим доступом для інженерної освіти. Тепер досліджуваний стенд може перебувати в стінах навчального закладу, а студент за допомогою ручок, важелів і індикаторів на екрані персонального комп'ютера може повною мірою виконувати експериментальні завдання.
У педагогічній практиці експеримент ставиться в основному для перевірки теорії. Лабораторні практики для студентів покликані проілюструвати теоретичний матеріал, викладений на лекціях, довести його на практиці. Але модель не може служити критерієм істини. Експеримент над моделлю ілюструє лише те, що її автор добре розібрався в теоретичному матеріалі і вміє проілюструвати це у віртуальному середовищі, але вміння пояснити не дає гарантії точного результату. Інакше справа йде з лабораторіями з віддаленим доступом: незважаючи на те, що при виконанні лабораторних робіт дистанційно нібито присутнє відчуття нереальності того, що відбувається, результат роботи може бути критерієм істини, тому що він є об'єктивним.
На користь використання моделюючих програм у лабораторному практикумі можна віднести те, що студент паралельно освоєння основного курсу отримує навички використання спеціалізованого програмного забезпечення, що особливо важливо в умовах невпинного зростання комп'ютеризації виробництва. Перевагою таких програм, а зокрема САПР, є звільнення студента від складних обчислень, заміна повсякденної роботи творчою.
Фізичний експеримент дозволяє органічно зв'язати практичні та теоретичні проблеми технічних курсів в єдине ціле. Складне економічне становище в країні змусило перевести багато навчальні лабораторії на комп'ютерне моделювання, але сьогодні з'явилася альтернатива - лабораторії з віддаленим доступом.
Розглянемо взаємодії елементів лабораторії на прикладі виміру характеристик напівпровідникового діода. Студент повинен запустити на своєму комп'ютері вільно розповсюджену програму LabView Run-Time 7.1 і клієнтську програму El_client.exe, яку можна безкоштовно скачати. У результаті на екрані з'явиться меню:
У цьому меню студент вводить ім'я сервера (www.leso.sibsutis.ru), до якого підключена віддалена лабораторія, прізвище та ім'я, номер навчальної групи. Далі вибирається лабораторна робота № 1. У результаті з'явиться вікно зі схемою дослідження діода.
За допомогою тумблера до схеми вимірювання підключається один з діодів (кремнієвий або германієвий). У цьому випадку на віддаленому стенді відбудеться підключення відповідного реального діода. Далі за допомогою миші повертаючи ручку регулятора напруги, студент спостерігає за показаннями вольтметра і міліамперметра. При цьому в реальному масштабі часу (в режимі online) будується графік вольтамперной характеристики діода. Для порівняння характеристик різних діодів їх графіки можна побудувати на одному екрані. Результати експерименту студент копіює у свій звіт про виконану роботу.
На наступному малюнку зображено вікно лабораторної роботи з дослідження біполярного транзистора. У цій схемі використовується два регульованих джерела напруги. Джерело Еб служить для завдання фіксованого струму бази. При зміні джерела Ек відбувається побудова однієї характеристики. Для вимірювання сімейства характеристик слід послідовно задати декілька фіксованих значень струмів бази.

Згідно з розробленим протоколом передачі клієнт-сервер, клієнт спочатку посилає будь-яку команду, потім очікує, у цей час сервер обробляє команду і посилає відповідь (включаючи, якщо того вимагав запит, виміряні дані). Прийняті дані відображуються на екрані користувача. При розробці протоколу особливу увагу приділено мінімізації трафіку через Інтернет, так як багато студентів до цих пір працюють на повільних модемних лініях. Для зменшення затримок між прийомом команди і відправкою даних вимірювань алгоритм Нагла протоколу TCP / IP був відключений на стороні сервера.
Одним із завдань, поставлених перед лабораторією, була реалізація можливості паралельної роботи декількох студентів над різними пунктами лабораторних робіт. Рішення полягає в розподілі запитів від клієнтів за часом, наприклад, за рахунок використання неблокуючого сокета, у такому випадку черга запитів створюється засобами операційної системи. Завдяки цьому забезпечується загальна кількість одночасно працюючих за стендом студентів, але не менше десяти осіб. Для зручності контролю якості виконання лабораторної роботи студентом, сервер зберігає в спеціальну базу даних інформацію про те, хто, коли і які пункти лабораторних робіт виконав і скільки у нього пішло на це часу. Викладачеві ця інформація доступна через web-інтерфейс.
Результати тестів показали, що навіть при самому інтенсивному використанні каналу Internet клієнтською програмою (наприклад, при виконанні пункту «Випрямляч»), його завантаженість не перевищує 3 кб / сек, а затримки між відправленням вихідних даних і отриманням результатів вимірювань практично повністю визначаються затримками самого каналу . Це дозволяє ефективно виконувати лабораторні роботи через низькошвидкісні модемні з'єднання і навіть отримати якісну роботу при використанні мобільної інтернет-технології GPRS .
Отже, на мою думку, мережа Інтернет, якою постійно користується велика кількість наших студентів, може служити не тільки джерелом теоретичних відомостей, але й могутнім помічником викладачеві при проведенні лабораторних занять, а також для самостійної дослідницької діяльності студентів.
Список використаних джерел
1. Жариков М.С.,Шауэрман А.А.,Попов Н.В. "Комплекс лабораторных стендов для дистанционного обучения" // Сборник тезисов докладов Всероссийской студенческой научно-практической конференции "Информационные технологии в мире коммуникаций"-М.:МТУСИ,2007.
2. Журавлева О.Б., Крук Б.И. Соломина Е.Г. Управление Интернет-обучением в высшей школе// под ред. Б.И. Крука. – Новосибирск: «Веди», 2005.
3. Соловов Александр Васильевич. Виртуальные учебные лаборатории в инженерном образовании. Статья опубликована в сборнике статей "Индустрия образования". Выпуск 2. - М.: МГИУ, 2002.