Информатизация инженерного образования (выпуск 5)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»

163

Состав ресурса

В учебно-методический комплекс «Теоретические основы электротехники» входят:

•электронный учебник;

•виртуальный лабораторный комплекс «Линейные электрические цепи»;

•электронный сборник лабораторных работ «Линейные электрические цепи».

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом:

•самостоятельное изучение дисциплины — электронный учебник;

•проведение виртуальных лабораторных работ.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Учебно-методический комплекс используется при очной, очно-дистанцион- ной и дистанционной формах обучения.

Подсистема проверки знаний применяется при защите лабораторных работ и проведении контрольных.

При очно-дистанционной и дистанционной формах обучения теоретическая составляющая дисциплины самостоятельно изучается студентами с помощью электронного учебника, выполнение лабораторных работ и текущий контроль знаний осуществляются по темам, сдача зачета и экзамена проводится в очной форме. Общение между преподавателем и студентами происходит в основном по электронной почте.

Требования к оборудованию для работы с ресурсом

На стороне пользователя: персональный компьютер с процессором с частотой не менее 300 МГц, объемом оперативной памяти не менее 64 Мб.

Системные требования на стороне сервера: процессор Pentium III, RAM 256 Mб, операционная система Windows 2000 и выше, 30 Мб свободного пространства на жестком диске.

Требования к программному обеспечению

Операционная система Windows 98/2000/XP. При наличии на персональном компьютере операционной системы Windows 98 не функционируют некоторые дополнительные возможности электронного учебника, написанные на языке JavaScript. Наличие браузера Internet Explorer версии не ниже 5.0. Для выполнения лабораторного практикума требуется не менее 20 Мб свободного пространства на жестком диске.

164

Краткое описание ресурса

Ресурс включает в себя электронный учебник по теоретическим основам электротехники, лабораторный практикум с использованием программной среды LabVIEW, электронный сборник лабораторных работ «Линейные электрические цепи».

Лабораторный практикум «Линейные электрические цепи» реализован в программной среде LabVIEW, позволяющей создавать виртуальные электроизмерительные приборы, осуществлять исследование как физических, так и виртуальных объектов. Разрабатываемый лабораторный практикум предназначен для проведения эксперимента с реализацией виртуальных электроизмерительных приборов (амперметров, вольтметров, фазометров, цифровых осциллографов и т.п.). При проведении лабораторных работ студент приобретает навыки моделирования электрических цепей, проведения необходимых измерений с помощью виртуальных приборов.

Ядром комплекса являются два основных модуля — «ввод (редактирование) расчетной схемы и исходных данных» и «расчет схемы»:

•«ввод (редактирование) расчетной схемы и исходных данных» осуществляется в наиболее удобном режиме для пользователя — с использованием наборного поля по принципу «рисования» схемы, сборки из базисных элементов (элементов электрической цепи) по шаблону (при выполнении лабораторной работы) или произвольно (при выполнении расчетных заданий). Ввод исследуемой электрической цепи и входных данных не требует предварительных навыков у пользователя, тем не менее не ограничивает сложность исследуемой цепи. Использование шаблонов (например, при исследовании трехфазных цепей) позволяет свести затраты времени на ввод исходных данных к минимуму;

•«расчет линейной электрической цепи в установившемся и переходном режимах при постоянных и синусоидальных воздействиях». В модуле производятся формализация описания введенной электрической цепи, формирование топологических матриц, системы уравнений и их решение. При синусоидальном воздействии расчет проводится в комплексном (символьном) виде.

Перечень виртуальных лабораторных работ является базисным при изучении раздела «Линейные электрические цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами» и в целом совпадает с перечнем лабораторных работ, проводимых в физической лаборатории кафедры. В настоящее время подготовлены следующие лабораторные работы:

•Вводная работа «Элементы электрических цепей постоянного тока».

•Линейные цепи постоянного тока.

•Активный двухполюсник постоянного тока.

Разработанный модуль расчета цепей комплексным (символьным) методом позволяет определить состав лабораторных работ по цепям переменного тока:

•элементы электрических цепей синусоидального тока;

•разветвленная цепь синусоидального тока;

•трехфазные цепи, соединенные звездой;

•трехфазные цепи, соединенные треугольником.

165

Электронный сборник лабораторных работ «Линейные электрические цепи» написан с использованием HTML-формата, JavaScript и таблиц стилей CSS. Каждая страница учебника представляет собой web-страницу. В соответствующем разделе электронного сборника для каждой работы содержится следующая информация: теоретическая справка, задание на подготовку к работе, рабочее задание, вопросы к проведению коллоквиума, методические указания по сборке схемы и вводу исходных данных, перечень используемых виртуальных приборов.

Условия применения и распространения ресурса

Учебно-методический комплекс «Теоретические основы электротехники» функционирует в двух основных режимах: демонстрационном и рабочем.

В демонстрационном режиме свободно доступны электронный учебник, ограниченные версии виртуальной лаборатории и подсистемы проверки знаний. Обязательные задания фиксированы, одинаковы для всех пользователей и не учитываются системой.

Для перехода в рабочий режим преподавателем должны быть созданы учетная запись пользователя и индивидуальный план работы. В рабочем режиме все действия пользователя протоколируются системой, преподаватель может получить информацию как по отдельному пользователю, так и по группе.

166

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»

167

Состав ресурса

Включает описание 11 лабораторных работ (электронная версия в формате HTML и Word).

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом

Проведение практических занятий в группе или самостоятельно.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Предназначен для использования при очной, очно-дистанционной и дистанционной формах обучения.

Методические указания по применению ресурса

Курс «Информационные технологии электротехники» (ИТЭ) читается студентам института электротехники МЭИ (ТУ) в третьем семестре параллельно с первой частью фундаментального для электротехнического образования курса теоретических основ электротехники (ТОЭ). Курс сопровождается компьютерным практикумом, проводимым в лаборатории виртуальных инструментов электротехники кафедры ТОЭ МЭИ (ТУ).

Требования к оборудованию для работы с ресурсом

На стороне пользователя: ПК с процессором с частотой не менее 300 МГц, объемом оперативной памяти не менее 64 Мб. Для большей доступности курса большинство практических заданий ограничивается в пособии исследованием чисто виртуальных объектов, что не требует приобретения специальной материальной части (аналогово-цифровых преобразователей и т.д.).

Требования к программному обеспечению

На стороне студента и преподавателя: операционная система Windows 98/ Me/2000/XP, браузер Internet Explorer.

Краткое описание ресурса

Данный электронный ресурс содержит компьютерный практикум, включающий 11 лабораторных работ. Компьютерный практикум знакомит с современными средствами автоматизации физических экспериментов и измерений, а также с наиболее эффективными пакетами программ расчета электрических цепей и электромагнитных полей (Qfield, Design Center (MicroSim 8.0), LabVIEW, Matlab).

Условия применения и распространения ресурса

Компьютерный практикум входит в состав учебного пособия «Информационные технологии электротехники» по курсу «Информационные технологии электротехники», подготовленного на кафедре «Теоретические основы электротехники» при поддержке РФФИ, грант 05-08-01480. Пособие рекомендовано Научно-методическим советом по электротехнике и электронике Министерства образования и Науки РФ в качестве учебного пособия для подготовки студентов высших учебных заведений и издано в Издательском доме МЭИ в 2007 г.

168

ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК «АВТОМАТИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТА: КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ВИРТУАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ LabVIEW 7»

169

Состав ресурса

Ресурс состоит из 30 глав (лекций). Каждая глава содержит информацию о тех или иных возможностях LabVIEW и практические задания, выполнение которых необходимо для усвоения теоретического материала и решения задач исследования физических процессов и управления ими.

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом

Изучение теоретического материала в группе или самостоятельно. Проведение практических занятий.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Предназначен для использования при очной, очно-дистанционной и дистанционной формах обучения.

Требования к оборудованию для работы с ресурсом

Персональный компьютер с процессором с частотой не менее 300 МГц, объемом оперативной памяти не менее 64 Мб.

Для большей доступности курса большинство практических заданий ограничиваются в пособии исследованием чисто виртуальных объектов, что не требует приобретения специальной материальной части (аналого-цифровых преобразователей и т.п.).

Требования к программному обеспечению

На стороне студента и преподавателя: браузер Internet Explorer, операционная система Windows 98/Me/2000/XP.

Краткое описание ресурса

Материал пособия условно можно разделить на три части. В первой из них (лекции 1—17) даются основные сведения о среде LabVIEW и ее возможностях, а также об исследовании виртуальных объектов с помощью математического моделирования. Вторая часть (лекции 18—23) посвящена построению виртуальных приборов для проведения измерений в реальных физических устройствах, в частности, дано описание лабораторной установки VIS, разработанной корпорацией National Instruments. В третьей части (лекции 24—30) описываются техника и методика работы с большими проектами в среде LabVIEW.

Условия применения и распространения ресурса

Книга «Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 (30 лекций)» издана в Издательстве ДМК, Москва, в 2005 году и рекомендована Учебнометодическим объединением по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия. Прилагается электронная версия данной книги.

170