Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций [

Автоматизированная дистанционная лаборатория по курсу «Электроника»: алгоритмическое и аппаратное обеспечение, методическая поддержка Евдокимов Ю.К., Кирсанов А.Ю., Трибунских А.В. Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий КГТУ им. А.Н.Туполева. Название доклада

Актуальность работы Организация дистанционного обучения по общетех- ническим инженерным специальностям позволяет дос- тичь ряд преимуществ технического и экономического планов. С педагогической точки зрения важным преимуществом является повышение качества обучения за счет индивидуализации работы студента при прохож- дении лабораторных практикумов. Поскольку лабораторные занятия занимают до 40% времени от общей продолжительности аудиторных занятий, то организация дистанционного обучения по инженерным дисциплинам является крайне актуальной. Постановка задачи Ставится задача создания системы дистанционного управления экспериментами как основы инженерного дистанционного образования. Результаты работы демонстрируются на примере созданного лабораторного практикума по курсу «Электроника».

Созданные дистанционные лабораторные работы Дистанционный лабораторный практикум по курсу « Э лектроника», состо ит из четырех работ: 1) «Исследование компараторов на основе операционных усилителей»; 2) «Исследование линейных устройств на операционном усилителе»; 3) «Исследование биполярных транзисторов»; 4) «Исследование полупроводниковых диодов».

Структурная схема системы дистанционного управления экспериментом

Функциональная схема системы дистанционного управления экспериментом

Последовательность выполнения дистанционной лабораторной работы Авторизация студента Изучение теории Прохождение тестирования Выполнение лабораторной работы в режиме моделирования Выполнение лабораторной работы в режиме реальных измерений Формирование отчета

Таблица 1. Реализация групповой политики доступа ГостьСтудент Препо- даватель Админ-р Чтение теории ++++ Прохождение тестирования -+++ Выполнение лабораторной работы -+++ Просмотр статистики ++++ Регистрация и изменение параметров пользователей ---+ Установка параметров системы ---+ Установка параметров лабораторной работы --++ Распределение баллов тестирования и установка порогов прохождения тестирования --++

Концепция создания виртуальных приборов При переводе инженерных лабораторных практикумов на дистанционную форму, реальные электронно- измерительные приборы заменяются их виртуальными аналогами. При этом, измерительная часть прибора реализуется посредством устройств ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов, а функциональное содержание и пользовательский интерфейс – программно. В этом случае, виртуальные приборы должны сохранять аналогию с реальными. То есть, например, виртуальный осциллограф, так же как и реальный, должен иметь возможность регулировки коэффициента усиления по каждому измерительному каналу в отдельности, возможность регулировки развертки, синхронизации и т.д.

Общая концепция создания дистанционных лабораторных практикумов При выполнении дистанционной лабораторной работы студент должен действовать в той же последовательности, что и при выполнении работы локально (с использованием традиционных измерительных приборов). То есть, сначала осуществляется выбор необходимых в данной работе измерительных приборов, затем их подключение к экспериментальной установке (лабораторному макету), включение настройка приборов и т.д. Сохранение аналогии дистанционного лаборатор- ного практикума с реальным, необходимо для обеспече- ния полноценности дистанционных лабораторных работ в педагогическом плане. В соответствии с изложенными концепциями, было разработано клиентское программное обеспечение Distant Lab 1.0, необходимое для выполнения дистанционных лабораторных работ. В соответствии с изложенными концепциями, было разработано клиентское программное обеспечение Distant Lab 1.0, необходимое для выполнения дистанционных лабораторных работ.

Титульный лист дистанционного лабораторного практикума (Distant Lab 1.0)

Особенности среды Distant Lab 1.0 Особенностью среды Distant Lab 1.0 является её гибкость – расположение на наборном поле виртуальных измерительных приборов и подключение их к исследуемой схеме не являются фиксированными и производятся студентом в соответствии с методикой лабораторной работы. Конфигурация собранной студентом измерительной схемы, а также все задаваемые им параметры, записываются в запрос на измерение. Коммутация реальных измерительных каналов, конфигурирование измерительного устройства на стороне сервера, а также выполнение измерений, осуществляются на основании данных, содержащихся в поступившем от удаленного студента запросе на измерение.

Наборное поле

Палитра виртуальных измерительных приборов, доступная с среде Distant Lab 1.0

Лицевая панель виртуального функционального генератора сигналов

Лицевая панель виртуального генератора опорного напряжения

Лицевая панель виртуального генератора тока

Лицевая панель виртуального четырехканального осциллографа

Лицевая панель виртуального характериографа

Создание измерительной схемы – шаг 1

Создание измерительной схемы – шаг 2

Создание измерительной схемы – шаг 3

Создание измерительной схемы – шаг 4

Создание измерительной схемы – шаг 5

Создание измерительной схемы – шаг 6

Увеличение экрана осциллографа

Меню сетевых настроек

Быстродействие системы дистанционного управления Тип линии сервер- пользователь Максимальная скорость передачи данных Время реакции системы, с * Модемное соединение через телефонную линию (в пределах Казани) 31 кбит/с 5-20 Выделенная линия (филиал КГТУ им. А.Н. Туполева – 60 км от Казани) 10 Мбит/с 0,5-4 ЛВС (в пределах КГТУ им. А.Н. Туполева) 10 Мбит/с 0,2-3 ЛВС (в пределах КГТУ им. А.Н. Туполева) 100 Мбит/с 0,1-1 Таблица 2. Время реакции системы при использовании линии сервер-пользователь различной производительности Объем передаваемых результатов – 21,5 кБ; Длительность процедуры измерений – 75 мс. *) представленные значения быстродействия соответствуют работе системы в стационарном режиме (без переполнения очереди). стационарном режиме (без переполнения очереди).

Конец презентации Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий КГТУ им. А.Н.Туполева.