УДК 621.311.2

ПОВЫШЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ОБУЧЕНИЯ ПО МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОНСТРУКТОРОВ

Н.В. Углова, канд.техн.наук, доцент,
В.В. Марков, канд.техн.наук, доцент, доцент,
ОГУ им. И.С. Тургенева, г. Орёл,
e-mail: pms35vm@yandex.ru

Аннотация. Изложен подход к повышению интенсивности практического обучения по метрологическим дисциплинам за счёт применения серийно выпускаемых электронных конструкторов. Перечислены лабораторные работы, которые могут быть поставлены с помощью универсального электронного конструктора «Супер-измеритель».

Реализация подготовки студентов по ФГОС 3+ и ФГОС ВО 3++ требует увеличения количества лабораторных работ и практических занятий. Увеличить количество практических занятий несложно, так как на них можно вынести вопросы курсового проектирования. А вот увеличение количества лабораторных работ весьма сложно – для постановки расширенного лабораторного практикума необходимо дорогостоящее оборудование. Например, для расширения лабораторной базы по дисциплине «Измерительные преобразователи» направления 12.03.01 «Приборостроение», которые являются базовыми курсами данного направления, необходимо приобрести оборудование стоимостью не менее 300 тысяч рублей за один лабораторный стенд.

Решение проблемы технического обеспечения лабораторных работ с помощью создания новых стендов силами сотрудников кафедры не всегда даёт положительные результаты: самодельные стенды ненадёжны, опасны в эксплуатации, имеют недостаточно привлекательный внешний вид.

Более успешным путём решения данной проблемы является расширение возможностей электронных конструкторов для творчества [1, 2].

Преимущества электронных конструкторов и игровых наборов для решения проблем технического обеспечения лабораторий очевидны [2]:

1) серийное производство, наличие сертификата безопасности, что служит гарантией безопасности студентов и школьников при проведении лабораторных работ и практических занятий (это преимущество особенно выгодно отличает электронные конструкторы и игровые наборы от лабораторных стендов, изготовленных собственными силами преподавателей и студентов);

2) чрезвычайно низкая стоимость, как правило, в 10…20 раз меньшая стоимости лабораторного оборудования для вузов. Это преимущество позволяет приобрести конструкторы в количестве, достаточном для оснащения нескольких рабочих мест лаборатории, и, что на взгляд авторов статьи, является особенно важным, даёт возможность реализации на элементной базе конструктора самых разнообразных экспериментов, проведение которых может быть связано с риском повреждения отдельных электронных компонентов;

3) наличие методического описания к постановочным опытам, которое преподаватель может использовать в качестве рекомендаций для разработки собственных методических материалов;

4) использование стандартной элементной базы. Это преимущество электронных конструкторов и игровых наборов является одним из наиболее объективных аргументов при обосновании их использования на лабораторных работах и практических занятиях по электротехнике и технологии. Наборы построены на основе стандартных электронных компонентов, поэтому возможность их использования в учреждениях профессионального образования обоснована;

5) визуализация большого количества физических явлений, которые традиционно изучаются только теоретически. Это преимущество является бесспорным – наглядный опыт с демонстрацией физического явления оживляет занятие и пробуждает интерес к изучению дисциплины.

Вместе с тем, у электронных конструкторов и игровых наборов имеются недостатки, ограничивающие области их применения. Но эти недостатки можно устранить за счёт использования дополнительных технических приёмов.

Недостаток 1 – отсутствие совершенного измерительного оборудования. Этот недостаток сравнительно легко устраняется пополнением каждого конструктора универсальными средствами электрических и радиотехнических измерений (мультиметр, генератор сигналов, осциллограф, частотомер).

Недостаток 2 – необходимость усложнения постановочных опытов. Как правило, электронные конструкторы ориентированы на школьников. Поэтому технический уровень их проведения недостаточно высок для студентов учреждений профессионального образования, и преподавателям необходимо приложить собственные усилия для преобразования постановочного опыта в полноценную лабораторную работу или практическое занятие.

Недостаток 3 – повышение трудоёмкости дисциплин. Использование электронных конструкторов для насыщения лабораторных работ и практических занятий экспериментами требует от преподавателя дополнительного времени для подготовки к занятиям и разработки методического обеспечения. Кроме того, отход от практики проведения занятий в традиционной форме усложняет процедуру работы и требует дополнительного объёма нагрузки.

В качестве примера реализации данного подхода к техническому оснащению лаборатории измерительных преобразователей серийно выпускаемым электронным конструктором «Супер-измеритель» [1].

Данный электронный конструктор позволяет собрать макеты средств измерений температуры, расстояния, освещённости, уровня акустического шума, времени, электрических величин. В комплект конструктора входят следующие датчики: фоторезистор, реостатный преобразователь, пьезоэлектрический преобразователь (генератор и приёмник ультразвукового сигнала), терморезистор. К конструктору прилагается руководство по выполнению около 20 постановочных опытов, в том числе – опыты, составленные по тематике научных исследований кафедры приборостроения  ОГУ им. И.С. Тургенева, направленных на изучение трибологических процессов электрических соединителей [4] и шариковых подшипников качения [5, 6].

Дополнение конструктора «Супер-измеритель» комплектом универсальных средств измерений расширяет его возможности и обеспечивает возможности создания на его основе лабораторного практикума по изучению принципов действия измерительных преобразователей. Перечислим примерный перечень лабораторных работ, которые могут быть поставлены на его основе: изучение принципа действия ультразвукового измерителя расстояний; сравнение метрологических характеристик генераторных и параметрических преобразователей температуры; оценка чувствительности фоторезистивного преобразователя освещённости и светового потока; анализ принципа действия преобразователя акустического шума; применение измерительных преобразователей в системах автоматического регулирования.

Использование электронного конструктора «Супер-измеритель» позволяет повысить интерес к занятиям за счёт разработки интересных лабораторных работ. Электронный конструктор содержит всё необходимое, чтобы заинтересовать преподавателей и студентов в более глубоком изучении физических явлений, связанных с получением и использованием измерительной информации о состоянии веществ, материалов и изделий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Конструктор электронный «Супер-измеритель» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.znatok.ru.

2 Звягина, Е.А. Организация практико-ориентированного обучения на кафедре инженерного образования Ливенского филиала ОГУ им. И.С. Тургенева [Текст] / Е.А. Звягина, Д.А. Тупикин // В сборнике: Профессиональное образование: актуальные проблемы и пути их решения: Материалы региональной научно-практической Интернет-конференции. – Орёл, 2019. – С. 150-154.

3 Марков, В.В. Повышение интенсивности практического обучения по электротехническим дисциплинам за счёт применения универсальных электронных конструкторов [Текст] / В.В. Марков // Профессиональное образование: актуальные проблемы и пути их решения. – Материалы региональной научно-практической Интернет-конференции. – Орёл, 2019. – С. 157-159.

4 Уткин, Г.И. Особенности процесса трения рабочих поверхностей деталей контактной пары разъёмного электрического соединителя [Текст] / Г.И. Уткин, В.В. Марков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2012. – № 2-5 (292). – С. 95-100.

5 Мишин, В.В. Приборная база для комплексного диагностирования подшипников [Текст] / В.В. Мишин, К.В. Подмастерьев К.В., В.В. Марков. - Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2011. - № 4 (288). – С. 111-120.

6 Марков, В.В. Контроль подшипников качения по параметрам электрического сопротивления [Текст] / В.В. Марков, В.В. Мишин // Контроль. Диагностика. – 2004. – № 9. – С. 35-45.