Информатизация инженерного образования (выпуск 5)

ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА

В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ»

451

Назначение ресурса

Виртуальная лабораторная работа (ВЛР) предназначена для исследования эффекта Холла в полупроводниковых материалах и определения с его помощью основных электрофизических параметров полупроводникового материала. ВЛР является компьютерной имитацией реальной лабораторной работы. Доступ к работе осуществляется через Интернет. Взаимодействие студента с виртуальным стендом осуществляется с помощью клавиатуры и мыши.

ВЛР состоит из измерительной камеры с испытуемым образцом, в состав которой также входят термостат, регулируемый источник магнитного поля, источник тока и измерители напряжений. Студенты по результатам измерений определяют постоянную Холла, знак и концентрацию основных носителей заряда, сопротивление образца. По результатам температурных измерений студенты рассчитывают температурные зависимости концентрации и подвижности носителей заряда. Для работы подготовлено 12 вариантов заданий для германия и кремния.

Доступ к ВЛР осуществляется с помощью любого браузера с установленным встроенным модулем Flash.

Состав ресурса

ВЛР представляют собой веб-приложение, реализованное с помощью Adobe Flash CS3 и опубликованное на сервере МЭИ. В состав ВЛР входят: описание лабораторной работы, Flash-ролики лабораторных стендов ВЛР и задания на выполнение ВЛР.

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом

Самостоятельное изучение дисциплины. Проведение виртуальных лабораторных работ.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

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

Условия применения ресурса

ВЛР функционирует в двух основных режимах: демонстрационном и рабочем. В демонстрационном режиме доступен один вариант задания, одинаковый для всех пользователей.

Для использования комплекса в рабочем режиме преподавателем для каждого студента должна быть создана учетная запись пользователя. Для выполнения ВЛР пользователь должен авторизоваться, введя свое имя, пароль и группу. Возможно обучение студентов других вузов при условии заключения договора между вузом и МЭИ.

452

ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБОЯ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ»

453

Назначение ресурса

Виртуальная лабораторная работа (ВЛР) предназначена для исследования пробоя твердых диэлектриков, используемых в системах электрической изоляции. ВЛР является компьютерной имитацией реальной лабораторной работы, имеющейся на кафедре ФЭМАЭК МЭИ. Доступ к работе осуществляется через Интернет. Взаимодействие студента с виртуальным стендом осуществляется с помощью клавиатуры и мыши.

В работе изучаются стандартные методы измерения электрической прочности твердых электроизоляционных материалов на переменном токе 50 Гц, а также исследование влияния на электрическую прочность температуры окружающей среды и толщины образца для многослойных диэлектриков. ВЛР включает в себя измерительную камеру с испытуемым образцом, высоковольтный источник питания частоты 50 Гц, термостат, измеритель напряжения на первичной обмотке. Объектом исследования являются полимерные пленки, лакоткани, конденсаторная бумага. В работе имеются два стенда: для исследования температурной зависимости электрической прочности и измерения электрической прочности для различного числа слоев диэлектрика. В последнем случае испытания могут проводиться для электродов различной формы: игла-плоскость, плоские электроды, плоскость-сфера. Для выполнения работы необходимо собрать схему, перетаскивая мышью клеммы на виртуальном лабораторном стенде. После сборки электрической схемы на установку можно подать высокое напряжение, нажав кнопку «Включить». Нажатием кнопки «Запуск» обеспечивается плавный подъем напряжения на образце. При этом отображается текущее значение напряжения на первичной обмотке трансформатора. С помощью измерителя фиксируется момент пробоя и напряжение, соответствующее ему. На испытуемом образце после пробоя отображается токопроводящий канал. Замена пробитого образца на новый осуществляется нажатием кнопки «Заменить». Для повышения достоверности полученных результатов студенту предлагается проводить несколько измерений на образцах для каждой температуры и числа слоев диэлектрика. Число опытов определяется индивидуальным заданием. ВЛР выполняется студентом по индивидуальному заданию, выдаваемому случайным образом из пула заданий. Для ВЛР подготовлено 15 вариантов на выполнение лабораторной работы.

Доступ к ВЛР осуществляется с помощью любого браузера с установленным встроенным модулем Flash. Выполнение ВЛР не требует постоянного подключения к сети Интернета. ВЛР может выполняться в так называемом «отсоединенном» режиме, когда подключение к сети осуществляется только для загрузки ВЛР и задания на их выполнение. Выполнение работы может осуществляться в автономном режиме. Подключение к сети необходимо только для отправки преподавателю оформленного протокола и защиты лабораторной работы.

454

Состав ресурса

ВЛР представляют собой веб-приложение, реализованное с помощью Adobe Flash CS3 и опубликованное на сервере МЭИ. В состав ВЛР входят: описание лабораторной работы, Flash-ролики лабораторных стендов ВЛР и задания на выполнение ВЛР. ВЛР управляется данными, находящимися в заданиях на выполнение лабораторных работ, что позволяет дополнять и изменять пул заданий по каждой лабораторной работе. Задания представляют собой текстовые файлы в формате JSON, что упрощает их редактирование, и хранятся в базе данных виртуального лабораторного комплекса.

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом

Самостоятельное изучение дисциплины.

Проведение виртуальных лабораторных работ.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

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

При очной форме обучения ВЛР используется параллельно реальному лабораторному практикуму, позволяя осуществлять фронтальное проведение лабораторных работ и выполнение каждым студентом индивидуального задания.

При очно-дистанционной и дистанционной формах обучения выполнение лабораторных работ и текущий контроль знаний осуществляются по темам, сдача зачета и экзамена осуществляется в очной форме. Общение между преподавателем и студентами осуществляется по электронной почте.

Требования к оборудованию для работы с ресурсом

На стороне пользователя: ПК с процессором с частотой не менее 300 МГц, объемом оперативной памяти не менее 500 Мб.

На стороне сервера: ПК с процессором Intel Pentium IV с частотой 3 ГГц, не менее 1Гб оперативной памяти, не менее 70 Мб свободного места на жестком диске.

Требования к программному обеспечению

На стороне студента и преподавателя: операционная система Windows/ 2000/XP/Vista/7, браузеры Internet Explorer (версия 6.0 и выше), Mozilla Firefox, Opera, проигрыватель Macromedia Flash версии 7 и выше (устанавливается в автоматическом режиме при первом обращении к ресурсу), подключение к Интернету или корпоративной сети вуза.

На стороне сервера: операционная система Windows Server 2003/2008, .Net Framework 4.0, web-сервер IIS 7, система управления базами данных SQL Server.

455

Условия применения ресурса

ВЛР функционирует в двух основных режимах: демонстрационном и рабочем. В демонстрационном режиме доступен единственный вариант задания, одинаковый для всех пользователей.

Для использования ВЛР в рабочем режиме преподавателем для каждого студента должна быть создана учетная запись пользователя. Для выполнения ВЛР пользователь должен авторизоваться, введя свое имя, пароль и группу.

Возможно обучение студентов других вузов при условии заключения договора между вузом и МЭИ.

456

ИНТЕГРИРОВАННАЯ СРЕДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЧЕБНЫХ КУРСОВ «ДЕЛЬФИН 6»

Авторы: Ю.И. Евсикова, О.Н. Кулевацкая, А.Н. Савкин

Назначение: для создания обучающих, контролирующих, тренировочных и других видов учебных курсов без ограничения на предметную область

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), Центр новых информация: информационных технологий, тел.: (495) 362-7991,

е-mail: SavkinAN@mpei.ru

459

Состав ресурса

В состав среды «Дельфин» входят следующие подсистемы:

редактор курса — предназначен для разработки структуры (сценария) учебного курса в виде иерархического описания всех объектов и связей между ними, т.е. переходов с кадра на кадр. Структура курса описывается следующими понятиями: раздел, тема, шаг, модуль, кадр. К атрибутам кадра относятся:

•наличие слайдов, присоединенных к кадру,

•условия и связи текущего кадра с другими объектами курса,

•ограничение времени на обдумывание ответа,

•тип и эталоны ввода высказываний обучаемого,

•состояние генератора сообщений;

редактор слайдов — предназначен для разработки текстов и графического оформления учебного материала. Включает простые текстовый и графический редакторы, импортирует графику и звук форматов, поддерживаемых операционной системой. Позволяет создавать простую анимацию;

сервисная система — облегчает выполнение рутинных операций типа: настройка, копирование курсов, поиск использования ресурсов и т.п.;

справочная система — включает полную документацию инструментальной среды в электронном виде, в том числе «Методическое руководство Автора». Комфортная работа поддерживается контекстной справкой и средствами создания сложных элементов курса;

проигрыватель курсов — устанавливается на рабочем месте обучаемого и предназначен для реализации режима обучения с применением ресурсов, созданных с помощью инструментальной среды «Дельфин».

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом

С помощью инструментальной среды «Дельфин» могут создаваться ресурсы, поддерживающие:

•самостоятельное изучение дисциплины — УМК;

•изучение теоретического материала — электронный учебник;

•проведение практических занятий по решению задач;

•проведение виртуальных лабораторных работ;

•автоматизированная проверка знаний.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Учебно-методические комплексы, созданные с помощью инструментальной среды «Дельфин», предназначены для использования при очной, очно-дистан- ционной и дистанционной формах обучения.

460