ИКТ в реализации ИОП
free spaceФМА: кафедра «Теоретические основы электротехники»
free space
Использование прикладных информационных технологий в образовательной деятельности является одним из приоритетных направлений развития кафедры «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ) факультета мехатроники и автоматизации.

В настоящее время финансовые возможности большинства вузов не позволяют оснащать учебные лаборатории на 20-25 рабочих мест всеми необходимыми физическими стендами с современным измерительным оборудованием. Одним из решений данной проблемы является использование информационных технологий, позволяющих с минимальными затратами создавать виртуальные лаборатории. Примером такой лаборатории может служить лаборатория по схемотехническому моделированию электрических и электронных цепей с использованием современных пакетов прикладных программ, которая эффективно функционирует при кафедре ТОЭ.

Первая лаборатория виртуального моделирования была создана на кафедре ТОЭ в 1997 году по инициативе доцента кафедры Валерия Аркадьевича Аксютина. Она представляла собой 10 физических лабораторных стендов «Луч», дополнительно укомплектованных персональными компьютерами IBM-286, которые были предоставлены факультетом автоматики и вычислительной техники НГТУ. Эта лаборатория позволяла комбинировать физическое моделирование (работу с реальными объектами) с компьютерным моделированием (операциями с набором виртуальных элементов электрических цепей, представленных в виде условных обозначений). Использование компьютерного моделирования носило нерегулярный и необязательный характер и зависело от компетенции и инициативы преподавателя. Тем не менее, именно в этот период было положено начало развитию прикладных информационных технологий на кафедре ТОЭ. В 1999 году кафедры ТОЭ (ФМА) и ССОД (АВТФ) разработали первый совместный лабораторный практикум по использованию схемотехнического редактора схем МС-3 по дисциплине «Основы теории электрических цепей».

С приобретением компьютерного оборудования по грантам НГТУ для общетехнических кафедр и по грантам Института дистанционного образования в лаборатории был создан компьютерный класс для моделирования электрических цепей и электронных схем.

Возможности виртуальной лаборатории существенно расширились благодаря приобретению компьютерного оборудования и лицензионного программного обеспечения в рамках Инновационной образовательной программы, которое позволило организовать 20 индивидуальных рабочих мест.

Модернизированная лаборатория успешно функционирует с февраля 2009 года. Несмотря на отсутствие мультимедийного оборудования, она вызывает у преподавателей и студентов большой интерес. Ее возможности используются в процессе преподавания дисциплин «Электротехника», «Общая электротехника и электроника», «Теоретические основы электротехники» студентам-второкурсникам различных специальностей и направлений подготовки электротехнического профиля на АВТФ, РЭФ, ФМА, ФТФ.

Применение виртуальных лабораторий и информационных технологий в целом чрезвычайно важно для электротехнического образования, поскольку они позволяют развивать творческий потенциал учащихся, давать им возможность не только выполнять действия по заданному алгоритму, но и предлагать и проверять свои варианты решения поставленной задачи, исследовать новые для них явления в более интересной и доступной форме. Это делает учебный процесс увлекательным занятием и приближает его к научному поиску. Поэтому использование виртуального моделирования при изучении дисциплин электротехники может оказаться для студента более познавательным и понятным, нежели выполнение работ на многоцелевых физических лабораторных стендах.

В то же время, функционирование виртуальной лаборатории связано с рядом проблем. Основной из них, на мой взгляд, является техническое обслуживание лаборатории, которое в настоящее время осуществляется силами студентов, так как штатное расписание кафедры не предусматривает ставку программиста.

Кроме того, ряд преподавателей кафедры по-прежнему относится к возможностям данной лаборатории достаточно скептически и считает, что подменять реальное физическое моделирование с использованием лабораторных стендов виртуальным моделированием недопустимо. Однако очевидно, что виртуальная лаборатория не подменяет реальные физические процессы виртуальными, а позволяет максимально приблизить процесс исследования к реальности, существенно расширяя при этом возможности выполнения лабораторных практикумов, курсовых работ и контрольных заданий.

Проводимая на кафедре ТОЭ работа, связанная с использованием прикладных информационных технологий в учебном процессе, была высоко оценена коллегами – профессорами кафедр ТОЭ Сибирского федерального университета и Омского государственного университета путей сообщения.

Перспективы использования ресурсов данной виртуальной лаборатории связаны с дистанционным обучением студентов, в том числе на базе удаленных ресурсных центров НГТУ: на ее базе может осуществляться сопровождение учебного процесса, тестирование, создание электронных учебников, методических контролирующих материалов, проведение семинаров, лекций, консультаций в  ежимах онлайн и оффлайн.

Владимир Юрьевич Нейман,
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой
«Теоретические основы электротехники»