XII Konferencja
Uniwersytet Wirtualny VU2012 Model
Narzędzia Praktyka
Andrzej ŻYŁAWSKI Warszawska Wyższa Szkoła Informatyki
Marcin GODZIEMBA-MALISZEWSKI Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
• Geneza • Założenia merytoryczne i techniczne do budowy symulatorów programowych
• Tematyka opracowanych ćwiczeń • Przykłady wybranych ćwiczeń • Podsumowanie
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
2/29
• Symulatory programowe z dziedziny fizyki, elektrotechniki i elektroniki opracowane zostały w ramach projektu: "Z teorią w praktyce - program rozwoju oferty dydaktycznej WWSI we współpracy z pracodawcami" realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. • Zestaw ćwiczeń obejmuje reprezentatywne działy: – Fizyka: kinematyka, dynamika, termodynamika, optyka – Elektrotechnika: przepływ prądu – Elektronika: elementy elektryczne i elektronicznych
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
3/29
• Opracowanie i udostępnienie spójnego pakietu symulatorów programowych wspomagających proces nauczania • Odwzorowanie eksperymentu z wykorzystaniem modelu matematycznego bądź na podstawie zbioru wyników pomiarów. • Umożliwienie „nauki na błędach”. • Realizacja zaplanowanego przyrostu kompetencji • Opracowanie i udostępnienie scenariuszy prowadzenia ćwiczeń będących jednocześnie instrukcją i protokołem z wykonania ćwiczenia przez studenta • Opracowanie i udostępnienie prezentacji będącej instrukcją dla prowadzącego XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
4/29
• Modułowa budowa aplikacji: – fasada aplikacji: organizuje dostęp do poszczególnych przyrządów wirtualnych realizujących konkretne badania oraz wyświetla niezbędne informacje o ćwiczeniu – wirtualne przyrządy pomiarowe: dynamicznie ładowane przyrządy pomiarowe realizujące konkretne badania w ramach ćwiczenia
• Wykorzystanie pakietu oprogramowania LabVIEW do wykonania symulatorów
• Możliwość umieszczenia Wirtualnego przyrządu pomiarowego na stronie WWW • Możliwość późniejszej integracji z systemem LMS
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
5/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
6/29
• Spójny interfejs • Dynamicznie ładowane wirtualne przyrządy pomiarowe • Konfiguracja aplikacji w oparciu dane zawarte w plikach XML lub binarnych (możliwość pobierania danych z bazy danych lub systemu LMS) • Dynamicznie ładowany scenariusz ćwiczenia • Możliwość pobrania danych o użytkowniku za pośrednictwem usługi sieciowej • Możliwość wysłania informacji o przebiegu ćwiczenia do systemu LMS za pośrednictwem usługi sieciowej
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
7/29
• Rzut poziomy, pionowy i ukośny • Równia pochyła • Wahadło fizyczne • Prawa gazowe
• Przewodnictwo cieplne metali • Podstawowe zagadnienia optyki
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
8/29
• Prawo Ohma i pomiar rezystancji • Badanie praw Kirchhoffa • Badanie całkującego i różniczkującego układu RC
• Badanie układów RLC
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
9/29
• Badanie diody półprzewodnikowej • Badanie tranzystora bipolarnego • Badanie tranzystora unipolarnego • Badanie wzmacniacza operacyjnego
• Prawo Ohma i pomiar rezystancji
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
10/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
11/29
1. Pomiary napięcia i natężenia prądu płynącego w obwodzie dla zadanych rezystancji
2. Pomiary rezystancji 3. Badanie termistora 4. Szeregowe łączenie rezystorów 5. Równoległe łączenie rezystorów
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
12/29
Celem ćwiczenia jest przedstawienie prawa Ohma oraz pokazanie zależności pomiędzy prądem a napięciem w liniowym obwodzie prądu stałego.
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
13/29
Celem ćwiczenia jest przedstawienie prawa Ohma oraz pokazanie zależności pomiędzy prądem a napięciem w liniowym obwodzie prądu stałego.
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
14/29
Celem ćwiczenia jest poznanie typowych metod pośrednich pomiaru rezystancji elementów liniowych o małej i dużej oporności oraz źródeł błędu i ich korekcja w tych pomiarach. Pomiary są wykonywane w wariantach układów pomiarowych służących do pośredniego pomiaru rezystancji opierających się na wykorzystaniu prawa Ohma. • Układ poprawnie mierzonego prądu • Układ poprawnie mierzonego napięcia
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
15/29
Konfiguracja symulacji
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
16/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
17/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
18/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
19/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
20/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
21/29
1. Wykorzystując metodę techniczną pomiaru rezystancji wyznaczyć charakterystyki termistora: – Zależność rezystancji od napięcia zasilania (R=f(U)) dla kilku wybranych temperatur. – Zależność rezystancji od temperatury(R=f(T)) przy stałym napięciu zasilania dla kilku wybranych temperatur i napięć zasilających.
– Na podstawie zebranych wyników sporządzić wykresy U=f(R) lub R=f(U), R=f(T) oraz ln(R)=f(T)
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
22/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
23/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
24/29
1. Zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od jego masy dla małych (20) 2. Zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od kąta wychylenia dla kilku wybranych mas
3. zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od długości wahadła dla małych (15) 4. Wyznaczyć krzywą obrazującą stosunek okresu drgań własnych do okresu drgań wahadła fizycznego w zależności od kąta wychylenia
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
25/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
26/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
27/29
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
28/29
• Eksperyment symulacyjny umożliwia obserwacje zachowania się modeli realnych obiektów lub zjawisk w „rzeczywistości wirtualnej”, stworzonej za pomocą programu komputerowego co ułatwia przyswajanie i zapamiętywanie wiedzy przez słuchaczy • Ćwiczenia laboratoryjne z wykorzystaniem symulatorów programowych są pakietami wspomagającymi nauczanie podstaw fizyki, elektrotechniki i elektroniki w szkołach średnich jak i na uczelniach wyższych • Eksperyment symulacyjny można wielokrotnie powtarzać, zmieniając za każdym razem parametry oraz obserwować i analizować wpływ tych zmian na przebieg zjawiska umożliwiając naukę na błędach i samokontrolę stopnia zrozumienia i opanowania materiału dydaktycznego przez słuchacza
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska
29/29
Andrzej Żyławski
[email protected]
Marcin Godziemba-Maliszewski
[email protected]
XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska