Лабораторный практикум по физике в среде Lab View в системе инженерного образования
Физические лабораторные работы в вузе как форма обучения. Традиционная форма организации лабораторного практикума и ее резервы совершенствования. Анализ особенностей использования пакета Lab View в качестве стандартного инструмента для сбора данных.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.08.2020 |
| Размер файла | 385,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ В СРЕДЕ LAB VIEW В СИСТЕМЕ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
работа лабораторный lab view
Горбачев Н.Б., Галаган Н.Б., Мосин Ю.В., Тарасова М.А.
Physics laboratory works in higher school are the most effective form of training. The traditional form of the laboratory practical work organization has essential reserves of perfection. The using of package LabVIEW as the standard tool for data gathering and management of devices in physics laboratory works is shown in the article.
Лабораторный практикум в системе инженерного образования - это потенциально наиболее значимый и результативный компонент естественнонаучной, общей профессиональной и специальной подготовки в области техники и технологий, предназначенный для приобретения навыков работы на реальном оборудовании, с аналогами которого будущему специалисту придется иметь дело в своей практической деятельности.
Важность этого вида учебных занятий находит подтверждение в действующих государственных образовательных стандартах, где указан перечень учебных дисциплин, изучение которых должно сопровождаться выполнением лабораторных практикумов. Практическая реализация этого компонента учебного процесса сопряжена со значительными затратами ресурсов. Авторы статьи [1] считают, что эти затраты могут составить до 80% всех затрат на подготовку специалистов в области технике и технологий.
Традиционные учебные лаборатории не выполняют своей основной функции, которая состоит в том, чтобы научить студентов постановке, проведению и обработке результатов инженерных экспериментов. Вместо этого студентам предлагается выполнять заданную последовательность действий по включению и отключению источников питания, записи показаний измерительных приборов, построению графиков.
Совершенствование системы образования в области техники и технологий связывается с реализацией новых подходов к организации лабораторных практикумов на основе средств информационных и коммуникационных технологий [2].
В настоящее время в Орел ГТУ проводятся работы по применению программной среды LabVIEW в качестве стандартного инструмента для сбора данных и управления.
Для выполнения лабораторной работы «Изучение основных характеристик конденсаторов» разработана электронная блок-схема в среде LabVIEW, фрагмент которой показан на рис.1. Схема является основой для сбора и обработки данных лабораторной работы
При выполнении лабораторной работы студент должен провести следующие эксперименты:
1. Собрать электрическую схему (рис.2). Выполнить N замеров с конденсатором неизвестной емкости, определить емкость конденсатора и произвести расчет погрешности определения.
2. Используя схему п.1, изучить зависимость напряжения на конденсаторе от времени разрядки при разных сопротивлениях нагрузки. Установить постоянную времени разрядки для каждого значения сопротивления.
3. Собрать электрические схемы, в которых конденсаторы соединить последовательно, далее параллельно и, наконец, смешанно. Определить общую емкость каждой схемы. Выполнить рисунки схем, показав на каждом конденсаторе напряжение и заряд, а также необходимо написать формулы для расчета общей емкости каждой схемы.
Выполнение этого эксперимента сопровождается особой поддержкой со стороны программной среды LabVIEW.
Она осуществляется в виде управляющих кнопок на панели и диалогового режима работы с пользователем
Рисунок 1 - Блок - схема автоматизированного сбора и обработки данных
4. Собрать новую электрическую схему и изучить зависимость энергии конденсатора от емкости и напряжения. Выполнить расчеты. Объяснить происходящие явления в схеме.
5. Представить листинг результатов в виде таблиц, графиков, рисунков и расчетных формул.
Рисунок 2 - Типовая панель к лабораторной работе
Выполнение экспериментов в системе LabVIEW сопровождается иллюстрацией физических процессов, происходящих при зарядке и разрядке конденсатора, а также графической анимацией этих процессов. Так, при разрядке конденсатора на экране появляется иллюстрация этого процесса (рис.3). Студент может наблюдать качественное и количественное изменения основных характеристик конденсатора (напряжение, ток и заряд) в ходе этого процесса. Окончание эксперимента сопровождается выводом на табло результатов эксперимента (рис.4).
Рисунок 3 - Процесс разрядки конденсатора (анимация)
Программная среда LabVIEW позволяет выполнять расчеты, строить графики, не прибегая к другим программным средам. В то же время при желании студент может без особых технических трудностей перейти и в другие программные среды, например, XL и выполнить необходимые расчеты, таблицы и графики.
Рисунок 4 - Определение постоянной времени разрядки конденсатора
По окончании работы студенту выдается листинг результатов, который остается в базе данных пакета лабораторных работ.
Таким образом, разработана лабораторная работа с использованием среды LabVIEW для сбора и обработки информации. Понятно, что уровень выполнения работы значительно выше, применение компьютерных технологий позволяет глубже понять физические явления и процессы, а также применять полученные знания по информатике к решению конкретных задач. Студенты работают в лаборатории активно и с интересом.
Достоинством такого практикума является также возможность фронтального выполнения работ. Естественно, для внедрения его необходима соответствующая система проведения лабораторных работ. Такая система разрабатывается в ОрелГТУ в настоящее время.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа в системе инженерного образования / Ю.В. Арбузов, А.М. Зимин, C.И. Маслов - Материалы Всероссийской научно - практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке» - М.: МФА, 2006. - С. 32 -35
2. О.А. Соков, О.В. Пилипенко, Н.Б. Горбачев, П.В. Галаган, Н.П. Еремеева - Материалы Всероссийской научно - практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке».- М.: МФА, 2006. - С. 403 - 408
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика газодинамического анализа кольцевой камеры сгорания с использованием инженерного пакета ANSYS. Применение газовой турбины в современной промышленности. Основные показатели работы камер сгорания. Анализ безопасности и экологичности проекта.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 30.09.2013Измерение физических величин и классификация погрешностей. Определение погрешностей при прямых и при косвенных измерениях. Графическая обработка результатов измерений. Определение отношения удельных теплоемкостей газов методом Клемана и Дезорма.
методичка [334,4 K], добавлен 22.06.2015Применение компьютерных моделей в процессе обучения. Роль виртуального эксперимента в преподавании физики. Свойства излучений, чувствительность фотоэлементов. Постоянная Планка, закон радиоактивного распада. Соотношение неопределенностей для фотонов.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.10.2013Общие методические указания по оформлению контрольных работ. Основные формулы по кинематике, динамике, электростатике. Примеры решения задач. Основные физические постоянные. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц.
методичка [658,3 K], добавлен 17.04.2015Что такое задача, классы, виды и этапы решения задач. Сущность эвристического подхода в решении задач по физике. Понятие эвристики и эвристического обучения. Характеристика эвристических методов (педагогические приемы и методы на основе эвристик).
курсовая работа [44,6 K], добавлен 17.10.2006Физический аспект образования сил тяги и торможения поезда. Форма и величина опорной поверхности, в которой колесо опирается на рельс. Ориентация опорной поверхности в форме эллипса, ее размеры. Классификация сил сопротивления движению, его составляющие.
презентация [213,0 K], добавлен 14.08.2013Основные свойства стандартного случайного числа. Потенциал парного взаимодействия частиц. Изучение метода Монте-Карло на примере работы алгоритма Метрополиса-Гастингса для идеальной Леннард-Джонсовской жидкости. Радиальная функция распределения частиц.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.08.2016Виды пароварок, форма их чаш и корпус. Лоток для сбора парового конденсата. Тип управления и функции пароварки, принцип ее работы. Подбор электрического нагревательного элемента. Электрическая схема пароварки, правила безопасности при эксплуатации.
курсовая работа [774,7 K], добавлен 18.03.2013Психолого-педагогические основы проверки знаний, умений и навыков по физике. Основные функции и формы проверки. Методика тестового контроля знаний, виды тестов по физике. Систематизация знаний по физике при подготовке к централизованному тестированию.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 13.10.2009Синусно-косинусна, комплексна, дійсна форма ряду Фур’є, їх загальний вигляд. Загальне поняття про амплітудний та фазовий спектр. Апроксимація стандартного прямокутного, синусоїдального та трикутного сигналу, графіки. Вісім гармонік, текст програми.
лабораторная работа [809,8 K], добавлен 27.11.2015Разработка тиристорного преобразователя на основе унифицированного электропривода серии ЭТ6; состав и принцип работы составных частей. Сборка лабораторного стенда автоматизированного электропривода постоянного тока; технические данные и условия работы.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 08.06.2011Взгляды ученых на проблему эфира. Возникновение представления об эфирной среде как о мировой среде задолго до Декарта в древнем Китае. Разработка теории физического вакуума. Предположения ученых о том, что физический вакуум способен рождать частицы.
реферат [31,2 K], добавлен 05.12.2008Проведение цикла лабораторных работ, входящих в программу традиционного курса физики: движение электрических зарядов в электрическом и магнитном полях; кинематика и динамика колебательного движения; термометрия и калориметрия.
методичка [32,9 K], добавлен 18.07.2007Тонкая многослойная пленка мыльной воды, наполненная воздухом. Строение мыльного пузыря. Как делать и как лопается мыльный пузырь. Потоки воздуха и надувание пузыря. Сферическая форма пузыря и поверхностное натяжение. Замерзание мыльного пузыря.
презентация [331,7 K], добавлен 18.12.2011Обзор частотно-регулируемых асинхронных электроприводов и преобразователей. Порядок и этапы разработки стенда по исследованию частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Обработка полученных результатов. Правила эксплуатации электроустановок.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 29.07.2013Основные виды физических полей в конструкциях РЭС. Моделирование теплового поля интегральной схемы в САПР ANSYS. Моделирование поля электромагнитного поля интегральной схемы, изгибных колебаний печатного узла. Высокая точность и скорость моделирования.
методичка [4,2 M], добавлен 20.10.2013Классификация твердых тел по электропроводности. Процесс образования пары электрон - дырка. Преимущества использования кремния в качестве полупроводникового материала. Структура кристаллической решетки типа "алмаз". Электронно-дырочный p-n-переход.
презентация [823,2 K], добавлен 09.07.2015Ток и плотность тока проводимости. Закон Ома в дифференциальной форме. Стороннее электрическое поле. Законы Кирхгофа в дифференциальной форме. Уравнение Лапласа для электрического поля в проводящей среде. Дифференциальная форма закона Джоуля-Ленца.
презентация [512,3 K], добавлен 13.08.2013Построение рациональных эксплуатационных режимов асинхронного двигателя, выбор системы управления. Исследование двухмассового динамического стенда на базе математической модели. Техническая разработка лабораторного стенда на базе асинхронного двигателя.
магистерская работа [2,0 M], добавлен 20.10.2015Понятие и главные свойства оптронов как особенных оптоэлектронных приборов, их классификация и разновидности, отличительные признаки. Преимущества и недостатки использования данных приборов, требования к среде и сферы их практического применения.
презентация [237,8 K], добавлен 02.12.2014
