Спосіб навчання технічних дисциплін з електротехніки та електромеханіки

Реферат: Спосіб навчання технічних дисциплін з електротехніки та електромеханіки включає презентацію та закріплення навчального матеріалу, для чого використовується програмно-методичний комплекс, який складається із апаратних засобів та програмного забезпечення. На персональні комп'ютери, які входять до складу комплексу встановлюється програмне забезпечення, що містить робочі та навчальні програми за фахом електротехніки та електромеханіки, методичні вказівки щодо виконання практичних та лабораторних робіт, електронні підручники, посібники, конспекти лекцій з дисциплін, для перевірки засвоєння теоретичного матеріалу особами, що навчаються. Використовується система контролю знань у вигляді тестових завдань, для відпрацювання лабораторних практикумів особа, що навчається, використовує апаратнопрограмне забезпечення у вигляді віртуальних лабораторних стендів, які є аналогами фізичного обладнання, і з'єднані з реальним лабораторним обладнанням відповідним інтерфейсом для передачі даних. При наявності ключа доступу особа, що навчається, отримує можливість проводити лабораторні роботи або наукові дослідження через мережу Інтернет, при виконанні лабораторних робіт особа, що навчається, отримує зворотну інформацію від системи тестування виконання вірних/невірних дій під час проведення експерименту. UA 88310 U (12) UA 88310 U UA 88310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі освіти, а саме до способів навчання технічним дисциплінам з електротехніки та електротехніки, зокрема до способів організації навчання із використанням інформаційно-комунікаційних засобів та технологій. Даний спосіб може бути використаний для навчання учнів, студентів при отриманні технічної спеціальної та вищої освіти, а також підвищення кваліфікації. Відомий спосіб навчання викладачів університету із використанням навчально-методичного комплексу дистанційного навчання [Кухаренко В.М. Навчально-методичний комплекс підготовки викладачів дистанційного навчання [Электрон, ресурс]. - Режим доступу: http://www. nbuv.gov.ua/e-joumals/ITZN/em3/content/07kvmldo.htm.]. Даний спосіб навчання орієнтований на слухачів, які вміють користуватись персональними комп'ютерами (ПК), електронною поштою, можуть здійснювати інформаційний пошук в Інтернет, створювати найпростіші веб-сторінки. Він складається із п'яти модулів, які включають у себе структуровані електронні інтерактивні матеріали. Навчальний комплекс включає перелік тижневих занять, що містить анотацію теоретичного матеріалу та практичних занять, методичні вказівки до практичних завдань та лабораторних робіт, тестові завдання (для проведення самооцінки), а також навчальні посібники, опорні конспекти, компакт-диски, відео чи аудіокасети. Суттєві ознаки, що збігаються із способом, що заявляється: використання ПК; використання у процесі навчання навчально-методичного комплексу, який містить структуровані електронні матеріали (навчальні посібники, методичні вказівки до практичних завдань та лабораторних робіт, тестові завдання), що розміщені у віртуальному навчальному середовищі, організації навчання через Інтернет. Недоліком даного способу є те, що у ньому передбачене обов'язкове використання додаткових навчальних засобів та носіїв навчальної інформації (компакт-диски, відеокасети тощо), що потребує додаткового використання технічних засобів для навчання та робить його менш універсальним. Повністю відсутня можливість проводити лабораторні роботи (у тому числі дистанційно), які є невід'ємною складовою навчання технічним дисциплінам бо слугують для придбання навичок практичного характеру. Відомий спосіб навчання [Спосіб навчання /Гатальська В.І., Гатальський Б.В./ Пат. України 59327. Опубл. Бюл. № 8, від 15.08.2003 p.] що включає презентацію та закріплення навчального матеріалу, який здійснюють в два етапи, при цьому перший етап - тренувально-контрольний, поводять за допомогою програмно-методичного комплексу, що складається з апаратних засобів та програмного забезпечення, яке включає інструментальний авторський модуль, модуль автоматизованого робочого місця, бібліотеку навчальних модулів, модуль ведення журналів і статистики та модуль управління групою комп'ютерів, по завершенні проведення першого етапу одержують протокол результатів його проходження особою, що навчається, а другий етап практичний, здійснюють з урахуванням зазначених результатів проходження першого етапу. При цьому програмно-методичний комплекс є невід'ємною складовою частиною навчальнометодичного комплексу учбового закладу і призначений для вивчення учбових дисциплін у середніх та вищих навчальних закладах. Недоліками даного способу є відсутність можливість проведення особою, що навчається, лабораторних робіт, що повністю виключення можливості закріплення отриманих теоретичних положень шляхом придбання практичних умінь і навичок із максимально наближеними до реальних виробничих ситуацій умовах. Особа, що навчається, є лише "пасивним спостерігачем" чужих, професійно вивірених, безпомилкових дій, що значно знижує якість професійного навчання. А також, відсутня можливість віддаленого доступу до програмно-методичного комплексу, тобто доступу користувача через мережу Інтернет, що робить даний спосіб навчання функціонально обмеженим. Суттєві ознаки, що збігаються із способом, що заявляється: - що включає презентацію та закріплення навчального матеріалу; - використання у процесі навчання програмно-методичного комплексу, що складається з апаратних засобів та програмного забезпечення. Даний спосіб вибрано як прототип корисної моделі, що заявляється. Задачею корисної моделі є розробка способу навчання технічним дисциплінам з електротехніки та електромеханіки, в якому, за рахунок поєднання традиційних методик та використання у процесі навчання сучасного комп'ютерного обладнання та інформаційних технологій, забезпечується підвищення якості професійного навчання. Поставлена задача вирішується тим, що у процесі навчання використовується комп'ютеризований навчально-методичний комплекс (КНМК), що складається з персональних комп'ютерів, на яких встановлено програмне забезпечення, до складу якого входять робочі та навчальні програми за фахом електротехніки та електромеханіки, методичні вказівки щодо 1 UA 88310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконання практичних та лабораторних робіт, електронні підручники, посібники, конспекти лекцій з дисциплін, а також система контролю знань осіб, що навчаються (у вигляді тестових завдань). При навчанні особа застосовує апаратно-програмне забезпечення, яке входить до складу КНМК у вигляді віртуальних лабораторних комплексів (ВЛК), що є аналогами фізичного обладнання, і з'єднані з реальним лабораторним обладнання відповідним інтерфейсом для передачі даних. Застосування способу навчання технічним дисциплінам з електротехніки та електротехніки із використанням ВКЛК дозволять особі, що навчається: самостійно вивчити весь теоретичний матеріал, виконати практичні завдання і курсові проекти, виконати лабораторні роботи з електротехнічних дисциплін, придбати навички роботи з електромеханічним обладнанням, дослідити аварійні режими роботи обладнання (на відміну від реальної фізичної установки), оцінити рівень отриманих знань. Поєднання зазначених методів підвищить якості професійного навчання, зокрема технічним дисциплінам з електротехніки та електромеханіки, ефективність навчального процесу завдяки відпрацюванню основних прийомів та технологій планування і проведення експерименту, отримання, обробки й аналізу експериментальних даних, активізує пізнавальної діяльності за рахунок отримання нових знань, що набуваються у результаті цілеспрямованих дій під час виконання лабораторних робіт. Використання при навчанні ВЛК, які є аналогами фізичного (виробничого) обладнання, і з'єднані з реальним лабораторним обладнання значно знижує витрати на учбове обладнання при одночасному підвищенні ефективності навчання. Доцільність і ефективність використання КНМК при навчанні обумовлена тенденцією зростання обсягу самостійної роботи осіб, що навчаються (студентів), з одночасним зменшенням кількості аудиторних занять, недостатньою кількістю, а іноді, і відсутністю сучасної технічної літератури з дисциплін у бібліотеках, необхідністю матеріальних витрат на організацію традиційного лабораторного практикуму (лабораторних робіт). При використанні запропонованого способу навчання технічним дисциплінам забезпечується: реалізація інтегрованих технологій безперервного навчання, розвиток професійного аналітичного і логічного мислення, придбання дослідницьких і проектних навичок, ефективне впровадження наукових і інженерних розробок в навчальний процес, постійний розвиток єдиної учбово-лабораторної і наукової бази. Даний спосіб пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 наведена - Структура комп'ютеризованого навчально-методичного комплексу дисципліни "Теорія електроприводу"; на Фіг. 2 представлене - Вікно методичних вказівок щодо лабораторної роботи; на Фіг. 3 представлений - Зовнішній вигляд вікна віртуального лабораторного стенду для дослідження систем електроприводу постійного струму. Розглянемо реалізацію способу навчання на прикладі КНМК навчальної дисципліни "Теорія електроприводу" (ТЕП). Для реалізації способу навчання використовується КНМК, структурна схема якого наведена на фіг. 1. Комплекс сформований як закінчений програмний продукт, і студент має доступ до нього через мережу Інтернет. При необхідності, він може бути записаний на любий електронний носій інформації і наданий особі, що навчається (студенту) для виконання повного обсягу навчальної роботи з дисципліни. Навігація по комплексу здійснюється за допомогою зручного інтерфейсу користувача. Студент при роботі із КНМК використовує основні закладки головного вікна: робоча навчальна програма дисципліни ТЕП; навчальний посібник; лабораторний практикум; практичні заняття; розрахунково-графічне завдання (РГЗ); самостійна робота; система тестування; бібліотека; додаткова інформація. Головним елементом комплексу є робоча навчальна програма (РНП) дисципліни, яка містить її погодинний обсяг, тематику лекцій, перелік лабораторних і практичних занять, тематику розрахунково-графічних завдань, зміст самостійної роботи, перелік літератури. З будь-якого розділу РНП студент може перейти до електронного навчального посібника (ЕНП), відповідних методичних вказівок, електронної бібліотеки з дисципліни. Усі складові комплексу також пов'язані між собою, що дозволяє студенту на будь-якому етапі роботи звернутися до необхідного документу. Для вивчення теоретичного матеріалу навчальної дисципліни слугує ЕНП, який має значно більш широкі можливості подання учбової інформації, ніж у разі використання традиційної друкованої продукції. Замість статичного тексту, що розміщується послідовно, ЕНП формується як складно структурований текст з організацією оперативного переходу від одного фрагменту інформації до будь-якого іншого. Матеріали, що викладені в ЕНП повністю відповідає тематиці курсу лекцій з дисципліни и дозволяє отримати необхідну теоретичну інформацію. Натисканням 2 UA 88310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на будь-який пункт змісту можна перейти до відповідної глави ЕНП змісту можна перейти до відповідної глави ЕНП. У межах кожної глави можливий перехід до підрозділів. КНМК дисципліни ТЕП, також містить, методичні вказівки щодо практичних занять, у яких наведено завдання і приклади розв'язання задач з різних тем дисципліни. Текст ЕНП містить гіперпосилання на різні мультимедіа об'єкти: додаткову літературу, пояснювальні тексти, формули, графічні ілюстрації, анімації тощо. Кожна глава ЕНП супроводжується відповідними комп'ютеризованими тестами, які дозволяють оцінити рівень засвоєння студентом теоретичного матеріалу з дисципліни. При роботі студента з підручником існує можливість ознайомитися з теоретичним матеріалом курсу як цілком, із усіма темами по черзі, так і вибрати конкретний розділ чи підтему підручника, яка цікавить у даний момент. Основні терміни і поняття в тексті підручника забезпечені перехресними посиланнями, це дозволяє подивитися додатковий матеріал чи приклади, поліпшуючі розуміння. Основним засобом навчання є віртуальні лабораторні комплекси які містяться у КНМК, що дозволяє студенту самостійно підготуватися і повністю виконати необхідні лабораторні роботи передбачені навчальною програмою. Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт містять усі необхідні етапи їх виконання (фіг. 2). При цьому короткі теоретичні відомості містять посилання на теоретичний матеріал, викладений у ЕНП, а також супроводжуються анімаційними об'єктами. Натискаючи ліву кнопку маніпулятора на невідомому терміні чи на, гіперпосиланні, позначенні, яке зацікавило, користувач автоматично одержує повнішу інформацію з підручника у вікні, що з'являється окремо. Послідовне ознайомлення з "Методичними вказівками до виконання роботи" і "Порядком виконання роботи" дає розуміння задачі і можливість виконання необхідного обсягу експериментальної роботи. Для цього в текст роботи впроваджені таблиці, причому окремо для кожного досліду. Для проведення експериментальних робіт комплекс містить спеціальний програмний модуль віртуального лабораторного стенда (фіг. 3). Показаний стенд цілком імітує реальне електромеханічне і контакторне устаткування фізичної установки. Контроль зазначених режимів, а також робота електричних машин і відповідність віртуальних об'єктів їхнім фізичним аналогам, забезпечується докладним математичним описом на основі апарату диференціальних рівнянь. Віртуальний лабораторний стенд оснащений системою тестування виконання студентом вірних, або невірних дій під час відпрацювання лабораторної роботи. Це дає змогу студенту досліджувати аварійні режими роботи обладнання, на відміну від реальної фізичної установки. До складу КНМК входить система контролю рівня отриманих знань, за допомогою якої студент може ознайомитись з питаннями і підготуватись до модульного контролю, заліку чи іспиту, виконати необхідні тести і самостійно оцінити результати вивчення даної дисципліни чи її окремих складових. Систему створено у середовищі пакету SunRev TestOfficePro, який має досить широкі можливості для укладання тестів, обробки і протоколювання результатів. У системі тестування знань студентів використовують питання чотирьох типів: "Одиночний вибір"; "Відповідність"; "Множинний вибір"; "Упорядкований список". Результати тестування можна подати у вигляді протоколу тестування у двох формах: скороченій і повній. Скорочена форма протоколу містить інформацію про того, хто проходив тестування, результати, час тестування. Повна форма протоколу містить також інформацію, на які питання дані правильні чи неправильні відповіді. У разі помилки, вказується правильна відповідь. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб навчання технічних дисциплін з електротехніки та електромеханіки, що включає презентацію та закріплення навчального матеріалу, для чого використовується програмнометодичний комплекс, який складається із апаратних засобів та програмного забезпечення, який відрізняється тим, що на персональні комп'ютери, які входять до складу комплексу встановлюється програмне забезпечення, що містить робочі та навчальні програми за фахом електротехніки та електромеханіки, методичні вказівки щодо виконання практичних та лабораторних робіт, електронні підручники, посібники, конспекти лекцій з дисциплін, для перевірки засвоєння теоретичного матеріалу особами, що навчаються, використовується система контролю знань у вигляді тестових завдань, для відпрацювання лабораторних 3 UA 88310 U 5 практикумів особа, що навчається, використовує апаратно-програмне забезпечення у вигляді віртуальних лабораторних стендів, які є аналогами фізичного обладнання, і з'єднані з реальним лабораторним обладнанням відповідним інтерфейсом для передачі даних, при наявності ключа доступу особа, що навчається, отримує можливість проводити лабораторні роботи або наукові дослідження через мережу Інтернет, при виконанні лабораторних робіт особа, що навчається, отримує зворотну інформацію від системи тестування виконання вірних/невірних дій під час проведення експерименту. 4 UA 88310 U 5 UA 88310 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6