Застосування моделюючого комп’ютерного середовища для здійснення навчальних демонстрацій І виконання лабораторних робіт

Автор(и)

  • А. І.  Атамась канд. техн. наук, науковий співробітник лабораторії створення навчально-тематичних систем знань, НЦ «Мала академія наук України», м. Київ, Україна, art.atamas@gmail.com; ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8709-3208

DOI:

https://doi.org/10.51707/2618-0529-2021-21_22-02

Ключові слова:

моделююче комп’ютерне середовище, коливний контур, напівпровідниковий діод.

Анотація

Навчальні демонстрації, лабораторні, а також навчальні дослідницькі роботи є важливою складовою сучасної шкільної освіти і STEM-освіти. Демонстрації, лабораторні, дослідницькі роботи з фізичного та фізико-технічного напряму зазвичай виконуються із застосуванням певного обладнання, до складу якого входять об’єкти досліджень і вимірювальні прилади. Деякі демонстрації і лабораторні роботи (зокрема з розділів «Електродинаміка» й «Електромагнітні коливання та хвилі») можуть бути виконані із застосуванням віртуальних об’єктів і вимірювальних приладів за допомогою моделюючого комп’ютерного середовища, наприклад «Multisim 11.0». Запропонований підхід продемонстровано на прикладах здійснення навчальної демонстрації з фізики «Вільні електромагнітні коливання низької частоти в коливальному контурі» і лабораторної роботи «Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом». Автором здійснено відтворення зазначеної навчальної демонстрації і лабораторної роботи із застосуванням реальних об’єктів та вимірювальних приладів, після чого – їх моделювання в моделюючому комп’ютерному середовищі NI «Multisim 11.0». Порівняння результатів, отриманих в реальних і віртуальних експериментах, свідчить про їх ідентичність, що є підставою для використання моделюючого комп’ютерного середовища в освітньому процесі. Демонстраційна модель коливального контуру була доповнена для отримання не лише осцилограми напруги, прикладеної до його елементів, а й осцилограми струму в ньому, що дає змогу додатково продемонструвати зсув фаз між напругою і струмом. Для лабораторної роботи «Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом» запропоновано розвиток дослідницького характеру, що полягає в отриманні вольт-амперних характеристик інших компонентів (або їх комбінацій) за допомогою інструменту IV-Analysis, що є складовою середовища NI «Multisim 11.0».

Посилання

Bariakhtar V. H., Dov hyi S. O., Bozhynova F. Ya., Kiriukhina O. O. Fizyka (riven standartu, za navchalnoiu prohramoiu avtorskoho kolektyvu pid kerivnytstvom Loktieva V. M.) [Physics (equal standard, according to the curriculum of the author's team under the leadership of VM Loktev)] : pidruch. dlia 11 kl. zakl. zahal. sered. osvity / za red. Bariakhtara V. H., Dovhoho S. O. Kharkiv : Vyd-vo «Ranok», 2019. 272 s. [in Ukrainian].

Syrotiuk V. D. Myroshnichenko Y. В. Fizyka i astronomiia (riven standartu, za navch. prohramoiu avt. kol. pid kerivnytstvom Liashenka O. I.) [Physics and astronomy (equal standard, according to the curriculum authored under the direction of Lyashenko OI)] : pidruch. dlia 11-ho kl. zakl. zah. sered. osvity Kyiv : Heneza, 2019. 368 s. [in Ukrainian].

Doslidzhennia elektrychnoho kola z napivprovidnykovym diodom [Investigation of an electrical circuit with a semiconductor diode]. URL: https://stemua.science/Metodyky/doslidzhennia-elektrychnoho-kola-z-napi/ [in Ukrainian].

Annetta, len. 2011. Learning Science Through Video Games and Simulations. In Wiley Periodicals, Inc, edited by Margaret A. Honey and Margaret Hilton, 566–568. Washington, Committee on Science Learning: Computer Games, Simulations, and Education. National Academies Press, DC, USA, 2011.

Chen, Sufen, Wen-Hua Chang, Chin-Hung Lai and Cheng-Yue Tsai. 2014. «A Comparison of Students’ Approaches to Inquiry, Conceptual Learning, and Attitudes in Simulation-Based and Microcomputer-Based Laboratories.» Science Education 98 no 5: 905–935.

Noga, K. M., & Palczynska, B. (2018). The Simulation Laboratory Platform Based on Multisim for Electronic Engineering Education. 2018 International Conference on Signals and Electronic Systems (ICSES), 269–274. DOI:https://doi.org/10.1109/icses.2018.8507313

Srikanth, M., Kumar, S., Gireesh, N., Manideep, T., Harichandana, B., & Sangeetha, K. (2019). A Different way of Level measurement for PBL in Education of Students using NI–LabVIEW, Multisim and MyRIO. 2019 Innovations in Power and Advanced Computing Technologies (i‑PACT). DOI: https:// doi.org/10.1109/i‑pact44901.2019. 8960023

Ptak, P. (2018). Application Of Multisim And LTspice Software Packages To Simulate The Operation Of Electronic Components As An Alternative To Measurements Of Real Elements. Society. Integration. Education. Proceedings of the International Scientific Conference, 5, 409. DOI: https://doi.org/10.17770/sie2018vol1.3120

Lyubomirov, S., Shehova, D., Asenov, S., & Raydovska, V. (2019). Engineering Education And Examination Of Electronic Circuits Using Multisim. ICERI2019 Proceedings. DOI: https://doi.org/10.21125/iceri.2019.1680

Djalal, M. R., & Hr, H. (2019). Characteristic Test Of Transistor Based Multisim Software. PROtek : Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, 6 (2), 63–68. DOI: https://doi.org/10.33387/protk.v6i2.1214

Bodduna, Rajesh. (2019). A Study on Non-Linear Behavior of Memristor Emulator Using Multisim. 10.11591/ijeecs.v16.i3.pp. 1213–1220. DOI: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v16.i3.pp.1213–1220

Virtualnyi STEM-tsentr Maloi akademii nauk Ukrainy. [Virtual STEM-center of the Small Academy of Sciences of Ukraine] URL: https://stemua.science/ [in Ukrainian].

Опубліковано

2022-04-17

Як цитувати

Атамась, А. (2022). Застосування моделюючого комп’ютерного середовища для здійснення навчальних демонстрацій І виконання лабораторних робіт. Наукові записки Малої академії наук України, (21-22). https://doi.org/10.51707/2618-0529-2021-21_22-02