Образовательные новации: лабораторный стенд третьего поколения

Наличие современных лабораторных стендов и учебной техники всегда была показателем качественного преподавания технических дисциплин, выгодно отличало наш университет среди других вузов, особенно частных, подтверждая высокий уровень ответственности и профессионального отношения к своим обязанностям руководства НТУУ КПИ и его преподавателей.

Практически не вызывает сомнений, что только наличие современной учебно–лабораторной базы и техники дает возможность подготовить высококлассных специалистов, которые отвечают современным запросам работодателей. А собственно качественное учебно–лабораторное оборудование помогает преподавательскому составу строить должным образом образовательный процесс. Создание новейших многофункциональных лабораторных стендов позволяет совершенствовать процесс обучения, поскольку современное лабораторное оборудование дает возможность на практике проверить полученные теоретические знания, а главное – наработать определенный практический опыт еще в университетских аудиториях.

Институтом прикладной электроники Национального технического университета Украины Киевский политехнический институт по государственному заказу (договор № ДЗ / 472–2011 от 29.09.2011, срок выполнения работы 2011–2012 гг., научный руководитель – академик НАН Украины Ю. И. Якименко, ответственный исполнитель – доцент А.Т. Орлов) выполнена разработка Электронная цифровая лаборатория для преподавания научно–естественных и биомедицинских дисциплин в учебных заведениях I–IV уровней аккредитации. Изготовлено экспериментальный образец электронной лаборатории, который содержит ряд датчиков физических величин, устройство сбора данных, программное обеспечение. Создана документация пользователя и методические рекомендации по разработке новых лабораторных работ.

Результаты указанной работы внедрены в Институте энергосбережения и энергоменеджмента НТУУ КПИ при разработке цикла лабораторных работ по дисциплине Системы силовой электроники в электроэнергетике. При этом было использовано комплект электронной лаборатории в составе решенных от электросети сенсоров тока трансформаторного типа, устройства сбора данных и программного обеспечения.

Разработанный Институтом прикладной электроники НТУУ КПИ и внедрен в учебный процесс на кафедре электроснабжения Института энергосбережения и энергоменеджмента многофункциональный лабораторный стенд относится к стендам третьего поколения, управляется с помощью компьютера и содержит устройства соединения (интерфейсы) с объектом изучения. Такой стенд не имеет ни аналоговых, ни цифровых измерительных приборов, а их функции выполняют сенсоры тока трансформаторного типа, которые подключены к входной каналов устройств соединения. Далее данные передаются в компьютер, с которого происходит управление объектом. Сформированные сигналы управления поступают на исполнительные механизмы через выходные модули устройств соединения с объектами (цифро–аналоговые преобразователи).

С помощью разработанного многофункционального стенда можно определить следующие параметры сети: спектральный состав и форму тока, амплитудные и действующие значения токов, форму волны токов, коэффициент формы, изменение тока во времени, частоту сети, амплитудные значения гармоник тока, гармонические искажения.

После анализа этих величин появляется возможность сделать вывод о характере влияния высших гармоник, генерируемых устройствами силовой электроники, на работу различных типов потребителей электрической энергии и проверить ли эти величины европейским нормам.

Результаты исследованийДополнительным преимуществом лабораторного стенда третьего поколения является то, что студенты приобретают практические навыки работы с программным обеспечением открытой платформы LabView компании National Instrument, которая считается мировым стандартом в технике измерений как в образовании, так и в промышленности.

При использовании в учебном процессе данного стенда практически полностью изменилась роль экспериментатора. Экспериментатор освобождается от всех рутинных операций (снятие и запись выходных данных приборов, обработки результатов, построения зависимостей – все это делает компьютер) и может сосредоточиться на творческих вопросах поиска оптимальных решений, анализа полученных зависимостей.

Появляется возможность предварительного моделирования исследуемых физических процессов в электроэнергетических системах, что делает процедуру экспериментального поиска более осмысленной и продуктивной. Можно исследовать как статические, так и динамические показатели объектов в режимах многоканального управления с достаточно сложными алгоритмами.

Предполагается дальнейшее использование разработанной электронно–учебной цифровой лаборатории при модернизации лабораторных практикумов из других дисциплин в НТУУ КПИ. Для улучшения качества технического образования и повышение ее до европейского уровня необходимы не только квалифицированные преподаватели, но и различные практические методы обучения, поскольку техническое образование немыслимо без организации и проведения лабораторных работ с применением реального исследовательского оборудования. Ведь в настоящее время на первый план выступает потребность в подготовке не просто образованных специалистов, владеющих тем или иным багажом знаний, а прежде всего людей, которые умеют творчески мыслить, способные быстро реагировать на любые нестандартные ситуации, постоянно совершенствуют свои знания и используют их на практике.