Исследование физических моделей

На железнодорожном транспорте в последнее время внедряются компьютерные системы управления движением поездов, микропроцессорные системы автоматики и телемеханики, автоматизированные рабочие места, автоматизированные системы проектирования, базы данных и вычислительные сети, волоконно-оптические системы передачи информации, транкинговые и сотовые системы подвижной радиосвязи. Проектирование, внедрение и эксплуатация названных систем требует фундаментальных знаний в таких областях, как автоматическое управление, прикладное и системное программное обеспечение, передача, прием и обработка информации. Формирование этих знаний базируется на освоении основных разделов высшей математики, физики, информатики, электротехники, электроники, теории автоматического управления и теории передачи сигналов. Будущая профессиональная деятельность студентов специальности "Автоматика и телемеханика на транспорте (на железнодорожном транспорте)" требует от них не только знаний принципов построения эксплуатируемых устройств, но и понимания физики процессов, протекающих в электрических цепях и электронных схемах, назначения и роли отдельных узлов и элементов. Только в таком случае гарантируется грамотное техническое обслуживание устройств, оперативное обнаружение и устранение неисправностей без задержек поездов. В настоящее время при изучении различных дисциплин все более широко применяются персональные компьютеры, как в процессе обучения, так и текущего контроля. Применение компьютеров активизирует процесс изучения дисциплины студентами, облегчает и ускоряет усвоение нового материала и контроль, что в итоге повышает качество обучения и углубляет знания студентов. Важным аспектом применения компьютера является дистанционное обучение. Дистанционное обучение информатике, физике, биологии, экологии, астрономии и др. студентов специальности 220204.51 "Автоматика и телемеханика на транспорте (на железнодорожном транспорте)" сопряжено с рядом особенностей. К таким особенностям относятся: 1) отсутствие или недостаточность лабораторной базы на месте обучения; 2) конкретное ассоциативное мышление студентов, воспринимающих изучаемую дисциплину в аспекте своего профессионального и жизненного опыта. Учет первой из этих особенностей заставляет применять компьютерное интерактивное моделирование вместо лабораторных работ на реальном оборудовании. Вторая особенность вызывает необходимость моделировать конкретные задачи в ходе выполнения лабораторного практикума [3, 5]. Лабораторные занятия (практикум) для специальности 220204.51 "Автоматика и телемеханика на транспорте (на железнодорожном транспорте)" являются одной из ведущих форм работы по дисциплине Информатика и ИКТ. Главная цель данного занятия – экспериментально подтвердить теоретические положения изучаемой науки, обеспечить понимание обучаемыми основных закономерностей и форм их проявления, сформировать у будущих специалистов профессиональный подход к научным исследованиям, наконец, привить навыки экспериментальной деятельности. Повышение творческого потенциала, профессиональных навыков осуществляется в полной мере только при практическом применении знаний. Лабораторный практикум способствует познанию студентами органического единства теории и практики, знакомит с направлениями исследовательской работы - развития экспериментальной науки, развивает интерес к научной и самостоятельной творческой работе. Одной из уникальнейших возможностей электронной техники является компьютерное моделирование физических процессов. Проведение эксперимента – основной этап, на котором электронные таблицы могут быть использованы в качестве модели и вычислителя. Иногда химические, физические, биологические эксперименты проводятся с приборами и веществами, требующими достаточного навыка работы с ними. Например, при опытах с реактивами возможны опасные последствия неправильных действий, работа с прецизионной физической аппаратурой требует определенных умений, дозировка лекарственных препаратов существенно влияет на ход лечения болезни. Во всех случаях весьма полезным может быть предварительное получение студентами некоторых умений и навыков без реальных объектов. При этом можно провести необходимые расчеты, выбрать требуемые режимы работы установок и т.п. Одновременно электронные таблицы, анализируя работу студентов, предоставляют ему некоторые дополнительные возможности для контроля своей деятельности, например графическое представление хода эксперимента или таблицы.