О применении лабораторного оборудования в изучении электротехнических дисциплин
статья на тему

Шабров Павел Николаевич

преподаватель специальных дисциплин, к.п.н.

СпбГБПОУ «Колледж метрополитена»

г. Санкт-Петербург

О применении лабораторного оборудования в изучении электротехнических дисциплин

Аннотация: в статье изложены авторские рекомендации по использованию лабораторного оборудования в учебном процессе электротехнического колледжа.

Ключевые слова: лабораторная работа, доклад, отчет, оборудование, смысл.

        Как известно, в учебном процессе среднего специального учебного заведения весьма значительное место занимают учебно-лабораторные практикумы. Это довольно своеобразная часть учебного процесса, которая, с одной стороны, предназначена для выполнения задачи практического закрепления знаний, умений и навыков, получаемых студентами в теоретической части обучения, а с другой – требует организации в учебном заведении довольно значительной аппаратно-технической базы.  Как правило, в средних специальных учебных заведениях вопрос состояния этой базы является одним из самых нерешенных и запущенных, поэтому он традиционно отдается на откуп преподавателю, который вынужден искать доступные средства реализации лабораторно-практической части учебного процесса [2]. В этой статье мы предпримем попытку каким-то образом наметить некоторые пути, а, точнее сказать, приемы решения этой задачи, доступные  квалифицированному преподавателю и относительно малозатратные, поскольку администрации учебных заведений, как правило, стремятся минимизировать объемы средств, выделяемых на закупки оборудования. Тем не менее, задача проведения лабораторного практикума преподавателю администрацией ставится, и преподаватель вынужден для ее решения искать практически подручные средства для ее выполнения. По нашему мнению, их не так много, но довольно-значительное количество лабораторно-практической тематики  возможно реализовать с минимально необходимым набором закупаемых средств, хотя мы подчеркнем, что несмотря на всемерное использование внутренних резервов обязательно сформируется необходимый минимум закупаемого оборудования. Цена его будет  меньше цены закупки специализированного оборудования, что повышает вероятность приобретения учебным заведением этого минимума оборудования для преподавателя, проводящего лабораторные работы электротехнического характера.

        Первый резерв, который используется преподавателями практически повсеместно – это использование виртуальных элекротехнических лабораторий [1], в первую очередь – разрешенных к бесплатному применению (Qucs, EWB 5.12 и т.д.).  Преимущества: массовость охвата аудитории через компьютерный класс или медиатрансляцию, точность измерений, довольно большие библиотеки элементов, возможность вывода результата на печать и др. Недостаток, по нашему мнению, единственный – виртуальность,  поскольку обучающиеся имеют дело с разновидностью компьютерной программы в отрыве от действий с реальной аппаратурой. Остальные виды резервов могут быть представлены, как практическая реализация наработок первого резерва.

        Второй резерв, по нашему мнению – использование простейших лабораторных стендов с низковольтным питанием. Ключевая идея этого приема состоит в том, что если применить в конструкции стендов массовые цифровые мультиметры, к сожалению, в основной своей массе, китайского производства, то нет необходимости применять значительные напряжения и токи, необходимые для работы традиционных стрелочных приборов. Тогда появляется возможность применять хорошо изолированные от электросети импульсные блоки питания напряжением от 5 до 12 вольт, что обеспечивает электробезопасность и в большинстве случаев не приводит к выходу аппаратуры из строя при случайных коротких замыканиях. Китайские  мультиметры  практически в  любом учебном заведении применяются штатными электриками, поэтому возможностей для их приобретения всегда больше. Этот прием подходит, в основном, для изучения работы электросхем постоянного напряжения и тока.

        Третий резерв, по нашему мнению – использование простейших лабораторных стендов с низковольтным питанием и повышенной частотой напряжения или тока. Это не что иное, как разновидность второго резерва для схем, работающих под переменным напряжением (током).  Этот резерв возможно применить, если в учебном заведении сохранились действующие лабораторные генераторы сигналов и осциллографы любых серий, лет и выпусков. Повышение рабочей частоты влечет за собой резкое уменьшение габаритов и металлоемкости индуктивных компонентов, в качестве магнитопроводов для которых могут использоваться, к примеру, дешевые китайские ферриты. Намотка небольших количеств провода на эти ферриты труда не составит; точность изготовления подобных дросселей или трансформаторов невелика, но базовые соотношения и величины продемонстрировать вполне возможно.

        Четвертый резерв, как дополнение к вышеперечисленным – это применение видеотрансляции проведения опытов. Вопреки устоявшемуся мнению о том, что студент, как правило, самостоятельно собирает опытную лабораторную схему, на данном этапе мы возразим: студент не должен  собирать схему на лабораторной работе, для сборки схем предусмотрена практика. Сборка любой схемы без предварительной подготовки современного студента и отсутствии у него наработанной мануальной моторики приводит к спешке, многочисленным ошибкам и непроизводительным потерям времени. Студент обязан лишь качественно перечертить лабораторную схему в отчет, причем столько раз, сколько случаев ее работы рассматривается, а затем прописать на рисунках (чертежах, эскизах) рабочие значения величин, показания приборов, состояние контактов и др., т.е. качественные признаки результата проведения опыта и дать вывод по ним.  Схема же, по которой работает студент, должна быть уже собрана, причем так, чтобы были хорошо видны все элементы и указаны их номиналы: наилучший способ выполнения этой задачи – собрать электрическую схему прямо на фоне ее чертежа, закрыв последний  прозрачным органическим стеклом или, в крайнем случае, прозрачной пленкой. Схема должна быть дополнена индикаторами состояния (напряжение есть/нет; контакты замкнуты/разомкнуты и др.), которые лучше всего реализовать на цветных светодиодах, хорошо видимых через web-камеру. Современная элементная база позволяет собрать достаточно небольшие по размерам стенды. Если возможности преподавателя ограничены, то вполне возможно изготовить по одному стенду на лабораторную работу, поочередно разместить их  на столе преподавателя и транслировать ход работы через web-камеру.

        Подведем итог. Перечисленные нами меры никоим образом не призывают преподавателя брать на себя полностью все заботы и тяготы оснащения учебно-лабораторной базы; без помощи администрации учебного заведения в этом вопросе принципиально не обойтись.   Другое дело, что при более, чем скромных возможностях финансирования иногда требуется сориентировать администрацию, что именно необходимо закупить – что-то одно более дорогостоящее или комплект конструктивов и материалов, достаточный для изготовления нескольких стендов, макетов и т.д. Здесь многое зависит от того, будет ли преподавателю организована помощь технического персонала учебного заведения – техников, электриков, мастеров и т.д.  В любом случае, преподаватель не может и не должен работать один, без поддержки администрации. В нашем случае помощь мастеров производственного обучения организована нам администрацией колледжа  была, и все приведенные рекомендации были нами реально воплощены в виде серии опытных стендов для проведения и видеотрансляции студентам электротехнических опытов.

Список литературы

1. Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. Electronics Workbench и Micro-Cap / Г.А. Кардашев. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 311 с
2. Третьякова Н.Д. Актуальные проблемы среднего профессионального образования / Н.Д. Третьякова // [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://nsportal.ru/npo-spo/obrazovanie i pedagogika/library/2014/01/29/

aktualnye-problemy.