УДК 62-1/-9

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА

В.С. Иванова

Томский политехнический университет
e-mail: kurator@tpu.ru

 

Показана возможность использования виртуальных лабораторных работ при проведении лабораторного практикума в курсе «Физическое и математическое моделирование колебательных систем». Показаны преимущества и возможности разработанных виртуальных работ.

Основной особенностью технического образования является необходимость организации и проведения лабораторных практикумов с применением реального исследовательского оборудования. Важность этого вида учебных занятий находит подтверждение в действующих государственных образовательных стандартах, регламентирующих перечни учебных дисциплин, изучение которых должно сопровождаться выполнением лабораторных практикумов. Практическая реализация этого компонента учебного процесса сопряжена со значительными затратами ресурсов.

Затраты на организацию и проведение лабораторных практикумов могут составлять до 80% всех затрат на подготовку специалистов в области техники и технологий. В условиях резкого уменьшения финансирования учебных заведений первой жертвой становятся учебные лаборатории: оборудование быстро стареет морально, а физически приходит в неработоспособное состояние.

Поэтому в последнее время при проведении лабораторных работ все чаще используют виртуальные лабораторные практикумы. Суть виртуального лабораторного практикума заключается в замене реального лабораторного исследования на математическое моделирование изучаемых физических процессов, с элементами виртуального взаимодействия студента с лабораторным оборудованием. Возможности современных имитационных компьютерных моделейсоздают полную иллюзию работы с реальным оборудованием.

К основным преимуществам виртуального лабораторного практикума можно отнести следующие. Во-первых, виртуальные лабораторные работы абсолютно безопасны. Во-вторых, для их проведения требуется только техническая база, и не нужно расходовать какие-либо иные ресурсы. В-третьих, пользователи могут самостоятельно их проводить, без помощи преподавателя, используя инструкции, получаемые с помощью программного обеспечения. Кроме того, появляется возможность осуществить эксперимент, который в обычных условиях невозможен или его проведение сопряжено с большими временными и денежными затратами.

На кафедре точного приборостроения электрофизического факультета ТПУ разработаны и успешно используются в учебном процессе две виртуальные лабораторные «Исследования виртуальной модели колебательной системы с одной степенью свободы с демпфирующем устройством» и «Исследование колебательной системы с двумя степенями свободы. Динамический поглотитель колебаний» по дисциплине «Физическое и математическое моделирование колебательных систем». Данная дисциплина является одной из основополагающих дисциплин, изучаемых студентами направления «Приборостроение» кафедры ТПС в блоке естественнонаучных дисциплин. Обязательной частью каждой  разработанной лабораторной работы является проверка теоретической подготовки студентов к выполнению работы, в виде компьютерного тестирования.

Разработанные виртуальные лабораторные работы и система тестирования соответствуют следующим требованиям:

1. Лабораторные работы выполнены в виде приложений, исполняемых под операционной системой Microsoft Windows.
2. Изображения установок максимально приближены к исходным реальным установкам. Студент имеет возможность рассматривать установку с разных сторон «до» и «во время» выполнения работы.
3. Система проверки знаний «задает» вопросы, выбирая их случайным образом из ранее сформированного списка, который составляется и изменяется ответственным преподавателем. Количество таких списков не ограничено.
4. Показатель прохождения студентами тестирования настраиваемый.
5. В случае не прохождения студентом теста, его доступ в систему блокируется на определенное настраиваемое время. В это время студент не может ни отвечать на вопросы, ни выполнять работу.
6. Предусмотрена возможность расширения системы для добавления объектов допуска.

Представляемые виртуальные лабораторные работы успешно апробированы на студентах второго курса кафедры точного приборостроения в рамках.

 

Поступила 14.12.2009

Сведения об авторах:/ Ключевые слова: тел. 563473

Иванова Вероника Сергеевна

e-mail: kurator@tpu.ru