CC BY
8
1 SCIENCE TIME i
тл 1(4 5л ' tL® -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ Отамирзаее Олимжон Усубоеич, Вахобова Сожида Комилжоноена, Наманганский инженерно-педагогический институт, г. Наманган E-mail: olimjon_1963@umail.uz E-mail: sojida_vsk@umail. uz
Аннотация. В статье приведены рекомендации по применению информационных технологий для самостоятельной работы студентов по предмету «Теоретические основы электротехники». Также приведены достоинства применения информационных технологий на примере расчетно-графических заданий.
Ключевые слова: самостоятельная работа, расчетно-графическое задание, «Electronics Workbench», «Mathcad», информационная технология, виртуальная лаборатория, схемотехнические моделирования.
Организация самостоятельной работы студентов предполагает, что преподаватель дает лишь необходимый лекционный материал, который обязательно должен быть дополнен самостоятельной работой самих студентов. Следует отметить, что самостоятельная работа студентов дает положительные результаты лишь тогда, когда она является целенаправленной, систематической и планомерной.
Правильно организованные и умело проводимые лабораторные занятия по электротехнике оказывают на студентов огромное воспитательное влияние. Воспитывая в каждом студенте личную ответственность за порученное дело, они вместе с тем осуществляют задачу развития прочных навыков коллективной работы, позволяют привить студентам ценные навыки по культуре труда [1].
В соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего образования выпускники направлений должны обладать целым рядом профессиональных компетенций, позволяющих им освоить различные виды профессиональной деятельности.
I SCIENCE TIME I
При анализе работы реального электротехнического оборудования студенты должны понимать, что для них всегда строится сначала физическая модель (это электрическая или магнитная схема замещения), для анализа которой формируется математическая модель (система уравнений по какому-либо методу, описывающая электрическое состояние цепи). В большинстве задач это системы линейных алгебраических или дифференциальных уравнений, решая которые находят неизвестные токи и напряжения. Алгоритмы решения их известны из математики и просто реализуются. При четком разделении электротехники и математики студенты лучше осваивают законы и методы электротехники, у них пропадает страх перед математикой, они очень охотно и осмысленно используют для решения вычислительную технику.
Если раньше при выполнении расчетно-графических заданиях (РГЗ) студент тратил достаточно много времени на выполнение расчетов на калькуляторе, то теперь с использованием таких современных математических пакетов, как Mathcad, расчеты сводятся к минимуму. Но применение Mathcad поставило другую проблему. При стандартности вариантов заданий, студенты копируют друг у друга готовые файлы, подставляя в них свои данные. В связи с этим, целесообразно, не только максимально индивидуализировать исходное задание, но и вводить в РГЗ так называемую исследовательскую составляющую, выполняя которую с использованием того же Mathcadа, студенты могут получать зависимости рассчитываемых токов от различных параметров схемы, графические иллюстрации расчетов. Например, в расчетах по методу симметричных составляющих в зависимости от параметров нагрузки получаются очень интересные векторные диаграммы, которые студент должен проанализировать.
В модели формирования профессиональных компетенций ключевая роль отводится организационному блоку, содержащему организационные формы, средства и методы обучения. Традиционные формы обучения, которые сейчас практически всегда используются, предполагают, что преподаватель полностью излагает учебный материал, представляя целостный и законченный свод информации, обучение строится на четкой, логической основе, расчетные и лабораторные работы планируются так, чтобы правильный результат достигался при четком следовании инструкции.
В то же время Государственный образовательный стандарт требует использования в учебном процессе активных и интерактивных инновационных форм проведения занятий, предполагающих моделирование реальных производственных ситуаций, использование ролевых игр, совместное решение проблем.
Из всего многообразия интерактивных методов для практических занятий наиболее приемлем метод быстрого поиска решений в процессе «мозговой
I
SCIENCE TIME
I
атаки», проводимой группой, и отбора лучшего решения. Практика показывает, что наибольший интерес у учащихся вызывают не обезличенные задачи, а задачи, в которых использованы профессиональные термины, связанные с будущей деятельностью. В связи с этим по ТОЭ разрабатываются комплексы профессионально ориентированных задач для различных профилей подготовки
Учебный процесс, опирающийся на использование интерактивных методов обучения, организуется с учетом включенности в процесс познания всех студентов группы. Совместная деятельность означает, что каждый вносит свой особый индивидуальный вклад, в ходе работы идет обмен знаниями, идеями, способами деятельности. Наилучшим образом это реализуется в лабораторных работах по ТОЭ, использующих бригадный метод. В традиционных лабораторных работах, как и в расчетно-графических заданиях (РГЗ), сегодня тоже необходимо вносить элементы творческого исследования. Студентам можно предложить самим синтезировать схему для проверки законов электротехники, самостоятельно разработать программу экспериментального исследования какого-либо процесса. Нужно отметить, что и здесь при обработке опытных данных студенты широко используют Mathcad.
Таким образом, компетентностный подход к преподаванию курса ТОЭ требует переработки всех традиционных элементов дисциплины, используемых в учебном процессе. Только в этом случае возможно формирование у студентов компетенций, которые они смогут эффективно применять при изучении специальных дисциплин и в различных видах профессиональной деятельности.
Современную жизнь невозможно представить без компьютерной техники и технологий. В последнее время большое распространение получили программные педагогические средства (ППС), позволяющие подойти к подготовке инженеров различных специальностей более творчески с меньшими затратами времени. Студенты, обучающиеся по специальностям электроэнергетического направления, обладают достаточно хорошими знаниями по математике, физике и особенно по информатике. Поэтому требуется внедрение информационных технологий по всем видам учебных занятий.
Максимальное использование элементов информационных технологий происходит на практических занятиях и при самостоятельной работе студентов.
В настоящее время для этих целей используется программный пакет Mathcad, выпускаемый фирмой Math-Soft, Inc и электронная лаборатория «Electronics Workbench», разработанная компанией Interactive Image Technologies. Пакет Mathcad чрезвычайно прост в использовании и легок в обучении, что является важным, так как студенты изучают электротехнику на младших курсах. Это позволяет студентам полученные теоретические знания превратить в практические навыки и умения. С помощью Mathcad можно просто
[2].
I
SCIENCE TIME
I
и быстро выполнить такие расчеты, применяемые в электротехники, как решение систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений, вычисления с комплексными числами, разложение графически заданных функций в ряды Фурье, операции прямого и обратного преобразования Лапласа, построение графиков различной сложности. Данные вычисления используются студентами при выполнении типовых расчетно-графических заданий, таких как: расчет линейных цепей постоянного и синусоидального тока, расчет переходных процессов в линейных цепях, расчет электрических цепей с несинусоидальным источником, расчет магнитных цепей.
Использование Mathcad облегчает только математические вычисления и повышает точность расчетов, апеллируя к знаниям по электротехнике, но ни в коей мере не подменяет их. Принимая во внимание уровень подготовленности и способности студента, степень использования компьютера в самостоятельной работе определяется самим студентом. Это может быть использование Mathcad, как своего рода калькулятора, а может быть универсальная работающая программа (расчеты представляются как отчет сформированный на основе технологий OLE, не требующий дополнительных затрат времени) [2].
Достоинством применения информационных технологий в расчетах расчетно-графических заданий является также возможность творческого подхода к заданию варианта, повышение качества расчетов и оформления работы. Практически у каждого студента собственный вариант задания, с которым он работает самостоятельно. Приветствуется преподавателем, если при оформлении расчетно-графических заданий студенты используют любые другие программы и средства, позволяющие скомпилировать качественный отчет (например, COREL, Microsoft Word и другие). Практика использования Mathcad для расчетов РГЗ показала заинтересованность студентов в выполнении заданий, простоту контроля выполнения задания и поиска ошибок со стороны преподавателя. Учитывая современные требования к методической литературе и качеству обучения, методические указания и пособия постоянно перерабатываются преподавателями кафедры.
Важным звеном в преподавании курсов электротехники являются лабораторные работы, которые проводятся на специально разработанных учебных стендах. В процессе проведения лабораторной работы студенты приобретают практические навыки сборки схем и работы с электроизмерительными приборами. К недостаткам такого подхода в образовании следует отнести проблемы техники безопасности, значительные затраты времени на сборку и отладку схем, а также потребность в дорогостоящем оборудовании и значительных материальных средствах на его частный ремонт и замену. Учитывая широкое применение информационных технологий, создан виртуальной лабораторной практикум в системе
I
SCIENCE TIME
I
схемотехнического моделирования «Electronics Workbench», разработанный компанией Interactive Image Technologies. Виртуальный лабораторный практикум включает в себя разделы курса ТОЭ и курса «Электротехника и электроника»:
- исследование законов Кирхгофа;
- исследование принципа наложения и свойства взаимности;
- исследование элементов электрической цепи синусоидального тока;
- исследование неразветвленной цепи синусоидального тока;
- исследование разветвленной цепи синусоидального тока;
- исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении приемника звездой;
- исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении приемника треугольником;
- гармонический анализ несинусоидального напряжения;
- исследование влияния параметров линейной цепи на форму кривой тока при несинусоидальном напряжении источника;
- исследование переходных процессов в сложных цепях с синусоидальным источником ЭДС;
- исследование характеристик диода и стабилитрона;
- исследование неуправляемых однофазных выпрямителей
- исследование управляемого однофазного выпрямителя и неуправляемого трехфазного выпрямителя.
«Electronics Workbench» - виртуальная электронная лаборатория максимально приближенная к реальной лаборатории, позволяет сократить время на подготовку и проведение эксперимента. Выполняя лабораторную работу «Electronics Workbench», студент застрахован от случайного поражения электрическим током, а приборы - от выхода из строя из-за перегрузок [2].
Недостатком является невозможность приобретения практических навыков. Поэтому по сборке и отладки электрических схем каждый преподаватель вправе выбрать необходимый уровень сочетания реальных и виртуальных лабораторных работ, а при необходимости и создать свои версии лабораторных работ. Учитывая особенности выполнения некоторых лабораторных работ по курсу общей электротехники, сделать их в среде «Electronics Workbench» представляется затруднительным. Поэтому для самостоятельной работы студентов было предложено создание лабораторных работ в системе схематического моделирования «MathLAB», разработчик Мультисофт, Бизнессофт. Данный лабораторный практикум сочетает достоинства «Electronics Workbench» и Mathcad одновременно, позволяет провести экспериментальную и расчетную части лабораторной работы, но сложен в освоении. В настоящее время, на наш взгляд более целесообразно использовать пакет «MathLAB» в научно-исследовательской работе студентов и
I
SCIENCE TIME
I
аспирантов.
В заключении важно отметить то, что применение информационных технологий в самостоятельной работе студентов при изучении электротехники является мощным средством интенсификации обучения, с учетом индивидуальных особенностей интеллектуальной деятельности человека. Сегодняшних студентов ожидает будущее, отличное от того, которое предстояло предыдущему поколению. Они будут трудиться у работодателей, которые ожидают от своих служащих умения учиться, обладания эффективными навыками восприятия устной речи, письма и вычисления; творческого мышления и умения решать проблемы; эффективно работать в группах, обеспечивать лидерство; подходить к заданиям с уверенностью, мотивацией и способностью ставить перед собой определенные цели и задачи.
Таким образом готовя современных специалистов в отличии от прошлого мы должны учитывать новые требования, предъявляемые рыночной экономикой и частным предпринимательством частного производства. Это является неотъемлемым требованием времени [3].
Литература:
1. Отамирзаев О.У, Зокирова Д.Н., Вахобова С.К. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов // International Scientific Journal. - 2016. - № 4.
2. Сакович Н.И. Дистанционное обучение: ценностные ориентации и формирование информационной компетентности личности: монография / Челябинск: Юж.-Урал, 2007.
3. Отамирзаев О.У, Зокирова Д.Н., Вахобова С.К. Использование интерактивных методов при преподавании электротехники // Science Time. 2016. № 2 (26). С. 445
-448.
