НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА «ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО ТА ЕЛЕКТРОННОГО КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ»

Про матеріал
НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА позашкільної освіти технічного напряму «ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО ТА ЕЛЕКТРОННОГО КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ» (STEM технології)
Перегляд файлу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ 

ПОДІЛЬСЬКОЇ РАЙОННОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ У М. КИЄВІ

     

 

          СХВАЛЕНО

                                                    Протокол № від «___» ______2019 р.

                                                 засідання  методичної ради ЗЗСО №

                                                               Подільського р-ну м. Києва

 

 

 

 

 

 

 НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

позашкільної освіти технічного напряму

«ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО ТА ЕЛЕКТРОННОГО КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ»

(STEM технології)

 

 

Укладач:  Кондратьєв Анатолій Ілліч, викладач ІІ категорії

 

 

 

 

 

 

Київ, 2019

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Програма розрахована на вивчення основ моделювання та аналізу електротехнічних та електронних схем в загальноосвітніх навчальних закладах з обладнаними комп’ютерними класами, у яких організована практична робота  на комп’ютерах. Ця програма створена у межах STEM технологій, адже вона об’єднує предмети: фізика, інформатика, англійська мова.

На опрацювання навчального матеріалу відводиться 118 годин.

Метою програми є формування компетентностей особистості у процесі опанування інформаційних технологій:

  •                   формування теоретичної бази знань основ програмного моделювання та аналізу схем електроніки, автоматики та комп’ютерної техніки;
  •                   оволодіння практичними навичками користування програмним забезпеченням даного напрямку, формування вмінь та навичок застосовувати отримані знання на практиці,
  •                   розвиток творчої  компетентності, що забезпечує стійкий інтерес до технічної творчості;
  •                   досвіду власної творчої ініціативи та діяльності; розвиток конструкторських здібностей, уяви, фантазії, формування системного і логічного мислення; творчої самореалізації та духовного самовдосконалення;
  •                   формування соціальної компетентності, що сприяє вихованню поваги до праці і людей праці, культури праці, формуванню позитивних якостей емоційно-вольової сфери (самостійність, наполегливість, працелюбство та інші), вихованню доброзичливості, товариськості у ставленні до інших, вміння працювати як індивідуально, так і в колективі.
  •                   формування бачення можливостей використання набутих знань у майбутній професії;

         У сучасному світі необхідною умовою успішного професійного формування будь-якого фахівця є рівень інформаційного забезпечення та застосування інформаційно-комунікаційних технологій. Їх використання в освітній діяльності надає значні переваги над традиційними методичними системами навчання, особливо в контексті реалізації особистісно-орієнтованого підходу, оскільки такі технології більшою мірою сприяють реалізації принципів індивідуалізації та диференціації навчального процесу, розширенню його змісту, підвищенню інтенсифікації та результативності навчання в цілому.  

         Впровадження інформаційних технологій у навчально-пізнавальну діяльність учнів – це один із шляхів підвищення ефективності освіти. Комп’ютери мають перейти із кабінету інформатики у навчальні аудиторії, спеціалізовані кабінети і лабораторії. Особливої актуальності  набуває проблема розробки, створення та впровадження навчального програмного забезпечення, як загального так і спеціального призначення, яке сприятиме адаптації майбутніх фахівців до життя в інформаційному суспільстві, застосуванню інформаційно-комунікаційних технологій у практичній діяльності.

Програма курсу «Основи електротехнічного та електронного комп’ютерного моделювання» охоплює теорію та практи­ку, орієнтована на опанування учнями знань, умінь і навичок для схемотехнічного представлення і моделювання аналогових, цифрових і аналого-цифрових схем електротехніки та електроніки, автоматики та комп’ютерної техніки. Програма курсу передбачає використання програмного середовища National Instrument Work Bench Multisim 12, розробленого в США і адаптованою для потреб СНГ. 

        Програма NIWBM  є засобом розробки і моделювання електротехнічних та електронних схем, дозволяє створити схему, використовуючи велику бібліотеку компонентів, емулювати поведінку приладів та інтегральних схем за допомогою стандартного промислового симулятора  SPICE. Вона характеризується поєднанням професійних можливостей і простоти, розширюваністю функцій від простої настільної системи до мережевої корпоративної системи. Це пояснює широке використання цієї чудової програми як з навчальною метою, так і для промислового виробництва складних електронних пристроїв.

        Основними особливостями даної програми, є можливість використання контрольно-вимірювальних приладів, які за своїм виглядом і внутрішнім характеристикам наближені до їх реально існуючих аналогів. NIWBM є досить простою у вивченні і практичною в роботі.

       До її переваг можна віднести:

  • використання комп'ютерних методів розробки
  • швидке виконання складних і об'ємних робіт;
  • може застосовуватися на підприємствах, ВНЗ, школах, в домашніх умовах (побуті)
  • висока точність і глибина аналізу;
  • застосовуватися як заміна дорогого устаткування;
  • містить в собі велику кількість моделей електротехнічних та електронних пристроїв;
  • програма проста у використанні і не вимагає глибоких знань в комп'ютерній техніці;
  • має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс;
  • може працювати з великим числом комп'ютерної периферії і імітувати її роботу;
  • на даний момент часу програма є кращою з існуючих в цій сфері

Однією з головних ідей, покладених у розробку навчальної програми, є стимулювання самостійної роботи учнів шляхом виконання власних проектів протягом вивчення всіх розділів і тем курсу, це насамперед спонукає до розвитку їх творчого мислення.

 

 

 

 

 

НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

 

Назва теми

Кількість годин

Всього

Теоретичні заняття

Практичні заняття

1

Організаційне заняття

2

2

-

2

Технічні характеристики програмного пакету для моделювання та аналізу електронних схем комп’ютерної техніки та автоматики

4

2

2

3

Знайомство з інтерфейсом  програмного  середовища  National Instrument Work Bench Multisim 12 (далі NIWBM). 

14

4

10

4

Застосування програмного середовища NIWBM для дослідження роботи електротехнічних приладів

18

-

18

5

Застосування програмного середовища NIWBM для дослідження роботи електронних приладів

20

4

16

6

Вивчення основ моделювання аналогових електронних схем в програмному середовищі NIWBM

20

4

16

7

Вивчення основ моделювання цифрових електронних схем в програмному середовищі NIWBM

24

8

16

8

Розробка власних проектів в середовищах віртуального моделювання.

8

-

8

9

Екскурсії, виставки

6

-

6

10

Підсумкове заняття

2

-

2

 

Разом:

118

24

66

 

ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЗАНЯТЬ

1

Організаційне заняття

2 год

1.1

Організаційне заняття та інструктаж з техніки безпеки при роботі в лабораторії , згідно санітарно- гігієнічних норм

2 год.

2

Технічні характеристики програмних пакетів для моделювання та аналізу електронних схем комп’ютерної техніки та автоматики

4 год.

2.1

Технічні характеристики програмних пакетів для моделювання та аналізу електронних  схем

2 год.

2.2

Вивчення та набуття первинних навичок роботи з комп’ютерними програмами моделюванняя та аналізу електронних схем.

2 год.

3

Знайомство з інтерфейсом  програмного  середовища  National Instrument Work Bench  Multisim 12 (NIWBM)

14 год.

3.1

Зовнішній інтерфейс користувача NIWBM

2 год.

3.2

Вивчення компонентів меню NIWBM

2 год.

3.3

Вивчення і основні прийоми роботи  з компонентами  панелі інструментів NIWBM

2 год.

3.4

Вивчення і основні прийоми роботи з приладами із бібліотеки індикаторів

2 год.

3.5

Вивчення і основні прийоми роботи з осцилографом в програмному середовищі

2 год.

3.6

Правила моделювання схем в програмному середовищі    

2 год.

3.7

Правила аналізу і дослідження схем в програмному середовищі  

2 год.

4

Застосування програмного середовища NIWBM для дослідження роботи електротехнічних приладів

18 год.

4.1

Лабораторна робота №1 Послідовне з’єднання приймачів    електроенергії. Закон Ома. Правила Кірхгофа.

2 год.

4.2

Лабораторна робота №2 Паралельне з’єднання приймачів    електроенергії. Закон Ома. Правила Кірхгофа.

2 год.

4.3

Лабораторна робота №3 Визначення енергії зарядженого конденсатора.

2 год.

4.4

Лабораторна робота №4 Визначення індуктивності котушки

2 год.

4.5

Лабораторна робота №5 Дослідження електричного кола змінного струму. Резонанс струму

2 год.

4.6

Лабораторна робота №6 Дослідження електричного кола змінного струму. Резонанс напруги

2 год.

4.7

Лабораторна робота №7 Дослідження напівпровідникового діода

2 год.

4.8

Лабораторна робота №8 Дослідження біполярного транзистора

2 год.

4.9

Лабораторна робота №9 Дослідження трансформатора

2 год.

5

Застосування програмного середовища NIWBM для дослідження роботи електронних приладів

20 год.

5.1

Ознайомлення з класифікацією електронних приладів, методами їх аналізу та дослідження

2 год.

5.2

Моделювання та  дослідження схем  ввімкнення випрямляючих діодів 

2 год.

5.3

Моделювання та  дослідження схем  ввімкнення стабілітронів

2 год.

5.4

Моделювання та  дослідження схем  ввімкнення біполярних транзисторів

2 год.

5.5

Моделювання та  дослідження параметрів схеми ввімкнення біполярного транзистора зі спільним емітером

2 год.

5.6

Моделювання та  дослідження схем  ввімкнення напівпровідникових польових транзисторів

2 год.

5.7

Моделювання схем ввімкнення тиристорів

2 год.

5.8

Моделювання схем на Операційному підсилювачі

2 год.

5.9

Моделювання схем на Операційному підсилювачі

2 год.

5.10

Моделювання схем на Операційному підсилювачі

2 год.

6

Вивчення основ моделювання аналогових електронних схем в програмному середовищі NIWBM

20 год.

6.1

Ознайомлення з аналоговими електронними схемами автоматики та комп’ютерної техніки

2 год.

6.2

Моделювання та  дослідження  попередніх каскадів підсилення на біполярних транзисторах

2 год.

6.3

Моделювання та  дослідження  вихідних каскадів підсилення на біполярних транзисторах

2 год.

6.4

Моделювання та  дослідження  попередніх каскадів підсилення на польових транзисторах

2 год.

6.5

Моделювання та  дослідження  операційних підсилювачів

2 год.

6.6

Моделювання та  дослідження  автоколивальних та чекаючих мультивібраторів

2 год.

6.7

Моделювання та  дослідження  схем тригерів

2 год.

6.8

Моделювання та  дослідження  двонапівперіодних однофазних  схем випрямлення змінного струму

2 год.

6.9

Моделювання та  дослідження  мостових  однофазних схем випрямлення змінного струму

2 год.

6.10

Моделювання та  дослідження мостових однофазних схем блоків живлення з використанням згладжувальних фільтрів та стабілізаторів

2 год.

7

Вивчення основ моделювання цифрових електронних схем в програмному середовищі NIWBM

24 год.

7.1

Вивчення цифрових електронних схем і основ їх моделювання

2 год.

7.2

Реалізація основних логічних функцій

2 год.

7.3

Основи моделювання  логічних елементів електронних схем комп’ютерної техніки та автоматики 

2 год.

7.4

Вивчення  схем тригерів на логічних елементах та основ їх моделювання

2 год.

7.5

Моделювання та експериментальні дослідження тригерів

2 год.

7.6

Моделювання та експериментальні дослідження лічильників

2 год.

7.7

Моделювання та експериментальні дослідження регістрів

2 год.

7.8

Моделювання та експериментальні дослідження  дешифраторів

2 год.

7.9

Моделювання та експериментальні дослідження мультиплексорів

2 год.

7.10

Моделювання та експериментальні дослідження суматорів

2 год.

7.11

Моделювання та експериментальні дослідження запам’ятовуючих пристроїв

2 год.

7.12

Моделювання та експериментальні дослідження аналого-цифрових перетворювачів

2 год.

8

Розробка власних проєктів в середовищах віртуального моделювання.

8 год.

8.1

Робота над власним проектом, вибір проєкту

2 год.

8.2

Розробка власного проєкту в середовищі віртуального моделювання

2 год.

8.3

Моделювання власного проєкту в середовищі NIWBM

2 год.

8.4

Конкурс власних розробок проєктів

2 год.

9

Екскурсії, виставки

6 год.

10

Підсумкове заняття

2 год.

 

Разом

118 год.

 

                    ОЧІКУВАНІ РЕЗУЛЬТАТИ

Учні мають знати:

-  правила техніки безпеки з комп’ютерною технікою;

- основні етапи електронного програмного моделювання з використанням інформаційних технологій;

- технічні характеристики програмних пакетів для моделювання і аналізу електронних  схем та інтерфейс користувача  програми NIWBM;

- правила моделювання схем в програмному середовищі NIWBM;

- правила аналізу і дослідження схем в програмному середовищі  NIWBM;

-  основи  програмного моделювання аналогових електронних схем ;

- основи моделювання цифрових електронних схем;

 

Учні мають уміти: 

-  налаштовувати опції меню програмного середовища NIWBM;

- працювати з бібліотекою інструментів і компонентів  програмного середовища NIWBM;

- застосовувати  програмне середовище NIWBM для  вивчення принципу дії електронних приладів;

- використовувати програми моделювання схем автоматики та комп’ютерної техніки для дослідження аналогових електронних схем;

- проводити експериментальні дослідження аналогових електронних схем автоматики та комп’ютерної техніки з використання програмних пакетів;

-  моделювати та проводити експериментальні дослідження цифрових схем автоматики та комп’ютерної техніки в програмному середовищі NIWBM;

- розробляти  власні проекти в середовищах  віртуального моделювання.

 

 

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Жупанова Р.С. Навчальна програма з позашкільної освіти  технічного напряму «Основи інформаційних технологій»,  Вінницький обласний центр технічної творчості учнівської молоді, 2013.

2. Гуржій А.М. Сільвестров, Н.І. Поворознюк. Електротехніка з основами промислової електроніки: Київ, Форум, 2002. 382 с.

3. Колонтаєвський Ю.П. Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка, Київ, Каравела, 20004.  428 с.

4. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка, теорія і практика. Київ, Каравела, 2004. 438 с.

 

 

docx
Пов’язані теми
Фізика, Позакласні заходи
Додано
30 серпня 2019
Переглядів
617
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку