Инновационный подход к проведению лабораторного практикума по курсу «Теория электрической связи»

УДК 55.072.11

В.П. Федосов, Ф.А. Цветков

ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО КУРСУ «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ»

Переход к новым технологиям в лабораторных исследованиях на основе современных систем сбора данных и их обработки по существу уменьшает время для их реализации.

Технологии; исследования; сбор данных; обработка.

V.P.Fedosov, F.A.Tsvetkov

THE INNOVATIVE APPROACH TO CARRYING OUT OF A LABORATORY PRACTICAL WORK AT THE RATE «THE THEORY OF ELECTRIC COMMUNICATION»

Transition to new technologies of carrying out of laboratory researches on the basis of modern systems of data gathering and their processing essentially reduces time for carrying out of measuring operations.

Technologies; researches; data gathering; processing.

Лабораторные занятия по первой части двухсеместрового курса «Теория электрической связи» для направления «Телекоммуникации» в Таганрогском радиотехническом университете (ТРТУ) проводились на кафедре Теоретических основ радиотехники (ТОР) на лабораторных стендах, общих с курсом «Радиотехнические цепи и сигналы».

Студенты традиционно выполняли исследования по следующим разделам

курса:

- анализ и синтез по гармоническим функциям;

- синтез сигналов по отсчетам Котельникова;

- прохождение детерминированных колебаний через линейные цепи;

- резонансное усиление и умножение частоты.

На выполнение работ отводится календарным планом 18 часов. При традиционном подходе к проведению лабораторных занятий наибольшую часть времени на исследования студент тратил на проведение измерительных операций и часто забывал при этом цель и сущность исследований. Кроме того, использование закрытых для наблюдения макетов не способствует доверию к выполняемым операциям и полученным результатам исследований.

Переход на новые технологии проведения лабораторных занятий на основе современных систем сбора данных и их обработки существенно сокращает время на проведение измерительных операций. Сохранение объема исследований на каждом занятии по старой методике приводит к затратам времени на измерения в пределах 5 - 10 минут. Поэтому, на наш взгляд, необходимо увеличить объем проводимых исследований за счет снижения времени на измерения, ввести творческий подход к их выполнению.

Одним из программно-аппаратных средств, позволяющих выполнить сформулированные задачи, является продукция корпорации National Instruments, которой в достаточной степени оснащены лаборатории кафедры ТОР в процессе выполнения национального проекта «Образование» за счет средств инновационного

гранта и средств, выделенных на становление и развитие Южного федерального университета, в состав которого входит ТРТУ, переименованный в ТТИ ЮФУ.

В состав оборудования, используемого в лабораторных циклах, входят:

- современные персональные компьютеры, подключенные к Интернету или, в крайнем случае, к корпоративной сети института, в системный блок которых установлены платы ввода-вывода NI PCI-6251;

- рабочие станции NI ELVIS, соединенной специализированным кабелем с платой ввода-вывода станцией NI PCI-6251;

- на макетной плате станции NI ELVIS смонтированы устройства на физической элементной базе, к сожалению, зарубежной. Все лабораторные работы могут быть смонтированы на открытой для обзора и изучения макетной плате с общими элементами и узлами сопряжения. Поскольку платы сменные, то платы для других циклов лабораторных занятий по аналогичным дисциплинам общепрофессионального и специального блоков учебных планов разных специальностей и направлений, могут храниться отдельно и заменяться при смене дисциплины.

Лабораторные работы сопровождаются программным обеспечением, в состав которого входят:

- программная оболочка Windows Vista;

- графическая среда программирования LabVIEW-8.2;

- программная среда Multisim-10;

- программа на LabVIEW формирования сигналов, шумов, преобразования в аналоговый вид, аналого-цифрового преобразования сигналов с выходов физических узлов, смонтированных на плате рабочей станции NI ELVIS, обработки цифровых данных и выдачи результатов на лицевые панели виртуальных измерительных приборов различного назначения.

Основной задачей прохождения курса является не изучение устройств, а познание явлений в теории электрической связи. Например, спектральные представления сигналов, корреляционный анализ, генерирование, детектирование, модуляция и т.д.

В соответствии с домашним заданием студент на примере простых устройств и узлов изучает явление и принципы по заданной теме, используя простую в понятиях систему программирования Multisim, и выполняет расчеты. Кроме того, студент знакомится с лабораторным заданием по учебно-методическому пособию.

При выполнении лабораторных заданий основой является проведение исследований, а не просто сбор и анализ данных, на основе которых постигаются свойства заданной электрической цепи. Возможности программ на Lab VIEW позволяют проводить сложные измерения и построения графиков за короткое время. При этом можно на одном экране одновременно наблюдать временные диаграммы, спектры, корреляционные функции, плотности вероятности, наблюдать динамику в проведении исследований.

Например, сравнительно простое лабораторное занятие по теме «Резонансное усиление и умножение частоты» спланировано как на основе виртуальных, так и физических экспериментов и позволяет обеспечить наглядность и исследовательскую направленность проведения опыта. На рис. 1 и 2 представлены рабочее место студента и внешний вид рабочей станции NI ELVIS соответственно.

Рис. 1. Рабочее место студента Рис. 2. Внешний вид рабочей

станции NIELVIS

Схема узла для домашних исследований в МиШзіш показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема узла для домашних исследований в Multisim

Результаты исследований, полученных в ЬаЬУГЕ'^ представлены в виде графиков и диаграмм на рис. 4 и 5.

Резонансное умножение частоты

Колебательные характеристики

Рис. 4. Результаты исследований, полу- Рис. 5. Результаты исследований, полученных в LabVIEW ченных в LabVIEW

На панели рабочей станции смонтированы элементы каскада: резонансного усилителя и умножителя частоты и узлы, согласующие входные и выходные сопротивления каскада и рабочей станции.

Из анализа представленных материалов видны преимущества и возможности внедрения новых информационных технологий в учебный процесс, позволяющих развить у студентов навыки исследователя, которые востребованы в настоящее время.

Следует отметить, что показанный в докладе подход к организации проведения лабораторных занятий может быть использован при организации дистанционных видов образования, поскольку используемые программно-аппаратные средства являются сетевыми. Занятия могут проводиться как в Интернете, так и в корпоративной сети, в том числе и на физическом уровне.

Федосов Валентин Петрович

Технологический институт федерального государственного образовательного уч -реждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г.Таганроге Е-mail: fed val@tsure.ru 347928, Таганрог, пер. Некрасовский, 44 Тел.: +7(8634)371632

Цветков Федор Алексеевич

Технологический институт федерального государственного образовательного уч -реждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г.Таганроге Е-mail: fed val@tsure.ru Fedosov Valentin Petrovich

Taganrog Institute of Technological - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education «Southern Federal University»

Е-mail: fed val@tsure.ru

44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia

Phone: +7(8634)371632

Tsvetkov Fiedor Alekseevich

Taganrog Institute of Technological - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education «Southern Federal University»

Е-mail: fed val@tsure.ru

УДК 66.011

В.П. Рыжов

ГУМАНИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ СО СТУДЕНТАМИ

Усовершенствование качества образовательного процесса связано с введением специальных курсов гуманитарно-системного плана, основанного на уменьшении времени аудиторных занятий и в формировании индивидуальных учебных планов.

Образовательный процесс; индивидуальные учебные планы.