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

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».