Использование на учебных занятиях программ компьютерного моделирования электронных схем для формирования профессиональных компетенций обучающихся (из практического опыта работы)

Задачи, стоящие перед преподавателями системы среднего профессионального образования (СПО) сегодня, значительно расширились и усложнились по сравнению с прошлыми десятилетиями. Это уже не просто передача знаний, а многогранная и комплексная работа. Для реализации Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) преподаватель должен не только знать теорию, но и четко понимать, какие практические умения и компетенции требуются современному работодателю по конкретной специальности, а студенту необходимо понимать, зачем он изучает ту или иную дисциплину, и как она пригодится в его будущей профессиональной деятельности.

Преподаватель обязан идти в ногу с технологическим прогрессом в своей отрасли, поэтому необходимо внедрять в учебный процесс цифровые инструменты. Современные студенты ценят визуальную информацию, интерактивность и мгновенную обратную связь, что требует от преподавателей поиска новых подходов к обучению и обучать не просто алгоритмам, а поиску нестандартных решений.

Использование цифровых технологий в образовательном процессе позволяет сократить сроки освоения образовательных программ, обеспечивает более полное усвоение знаний и умений и дает возможность проводить непрерывную диагностику образовательных результатов.

В Иркутском филиале ВГИК на учебных занятиях по теме МДК "Схемотехника" я использую программы компьютерного моделирования электронных схем на лекциях, лабораторных работах и практических занятиях. В учебном процессе эти программы необходимы для анализа и проектирования электронных устройств, так как помогают пояснять принцип работы электронных компонентов, наглядно иллюстрировать изучаемые темы, виртуально протестировать схему перед её созданием, обнаружить ошибки и скорректировать параметры. В результате устраняется противоречие между необходимостью формирования практико-ориентированных компетенций и ограниченными ресурсами для проведения реальных экспериментов.

В настоящее время существует большое число компьютерных пакетов программ схемотехнического моделирования, которые используются в практической инженерной деятельности и в учебном процессе в вузах. Я использую следующее программное обеспечение: National Instruments Multisim и EasyEDA. Обе программы популярны и широко используются для проектирования и моделирования электронных схем. Оба продукта позволяют создать принципиальную электрическую схему, смоделировать ее работу, сделать разводку печатных плат и предлагают обширные встроенные библиотеки электронных компонентов (резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы и т.д.). Но существуют и некоторые отличия, которые приходится учитывать при выборе программы. Я приведу основные из них.

Multisim (от National Instruments) это настольное приложение (Windows/macOS). Требует установки и лицензии, это дорогое коммерческое программное обеспечение. Бесплатная версия (Multisim Blue) сильно ограничена. В основе EasyEDA лежит облачный сервис, который производит все вычислительные операции за счет мощных компьютеров, расположенных в Китае. Таким образом, скорость выполнения задач зависит не от характеристик вашего компьютера, а только от скорости интернет-соединения. Также сервис имеет десктопный клиент, который немного упрощает и ускоряет работу, но все операции также выполняются через облако. Базовый функционал бесплатный и очень мощный.

Multisim является абсолютным лидером по глубине и качеству симуляции. У него более точные и сложные модели компонентов, огромное количество видов анализа (более 20). Визуализация результатов на уровне профессиональных лабораторных приборов (осциллографы, анализаторы спектра). Идеален для образования и исследовательских задач.

В EasyEDA симуляция попроще, но ее возможностей хватит для любительских и многих профессиональных задач. Интерфейс симуляции более простой и не такой наглядный как в Multisim.

В Multisim библиотеки компонентов качественные, но в основном официальные от производителей и National Instruments.

У EasyEDA огромное сообщество пользователей. Можно легко найти и использовать публичные библиотеки и проекты, созданные другими людьми.

На лекционных занятиях я использую Multisim. Очень удобно построив компьютерную модель электронной схемы и подключив измерительные приборы, продемонстрировать ее работу, а изменяя параметры элементов схемы, показать изменения в ее работе, поработать с неисправностями и т.д.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Использование на учебных занятиях программ компьютерного моделирования электронных схем для формирования профессиональных компетенций обучающихся (из практического опыта работы)