25.11.2021

Внедрение в процесс обучения специальных дисциплин технического и профессионального образования веб-инструмента TinkerCAD.com для интерактивного моделирования и программирования электронных и интегральных схем

Тукубаев А.С.

преподаватель специальных дисциплин

ГККП «Высший технический колледж»

г.Щучинск Бурабайский район

В развитом цифровом обществе прослеживается тенденция на использование интерактивных веб-интерфейсов, доступ к которым осуществляется через веб-браузер без необходимости загрузки и установки программ в операционную систему компьютера. Своевременное веб-решение предложила компания Autodesk, которая является мировым лидером по разработке программ для проектирования и изготовления различных объектов и конструкций [1]. Продукты компании Autodesk занимают большой и лидирующий спектр среди специалистов, занимающихся проектированием и отличаются между корпоративным и персональным использованием по стоимости и функциональным возможностям. Большое значение компания уделяет и продвижению своих продуктов в образовательных учреждениях по бесплатной подписке. Студенты, обучающиеся по специальностям технического профиля могут строить электронные цепи, изучать, моделировать и программировать интегральные микросхемы совершенно бесплатно на сайте TinkerCAD.com. Персональный вход на сайт осуществляется под учётной записью Google, или же для обучающихся преподаватель имеет инструменты для создания учебных классов. Обучающиеся имеют возможность создавать и редактировать проекты, которые автоматически сохраняются в персональной учётной записи. Проектами можно делиться по ссылке с другими обучающимися или с преподавателем для совместной работы. Результаты командной работы в реальном времени отображаются на экранах всех участников. Данный ресурс может успешно использоваться в условиях дистанционного обучения и для домашнего выполнения самостоятельной работы обучающегося. Внедрение моделирования элекрических цепей в дисциплину «Основы электроники» показывает положительную динамику роста вовлечённости в предмет. Для данной дисциплины TinkerCAD.com содержит основные необходимые элементы: резисторы, диоды, конденсаторы, биполярные и полевые транзисторы разных типов, светодиоды, двигатели, элементы питания, генераторы сигналов, стабилизаторы напряжения, таймеры, компараторы, оптрон и измерительные приборы. По распространённым ошибкам подключения элементов имеются подсказки, отображающие неисправность. Расположение элементов на макетной плате, их размеры и внешний вид максимально приближены к реальным элементам, что обеспечивает снижение когнитивной нагрузки на обучающихся и быстрый процесс вовлечения. Ещё полнее ресурс раскрывается для дисциплины «Основы микропроцессорной техники», так как поддерживает программируемые платы Arduino и Micro:bit, а также эмулирует работу микроконтроллера ATtiny. Поддерживается как визуальное программирование с помощью блоков, так и текстовый редактор кода. Редактор кода позволяет добавлять точки останова для отладки программы, подсветку синтаксиса и содержит компилятор ошибок. База элементов содержит датчики звука, света, изгиба, ультразвука, наклона, тепла, температуры, газа, сервоприводы, шаговые двигатели, семисегментный индикатор и жидкокристаллический дисплей. Данные элементы можно подключать к программируемым платам и создавать различные устройства. Для данный дисциплины также имеются основные необходимые логические элементы в интегральном исполнении: триггеры, фиксаторы, счётчики, сумматор, шифратор и восьмиразрядный регистр сдвига.

В помощь обучащимся указанный ресурс содержит собранные сборки готовых схем, фрагменты кода с описанием, что позволяет самостоятельно изучить работу различных устройств. Использование данного ресурса для обучения и персонального экспериментального исследования позволяет создавать условия для применения личностного подхода к обучающимся. Имеется возможность создавать комфортные и безопасные условия обучения с учётом уровня способностей и возможностей каждого ученика, когда формируется и развивается мышление, возможна адаптация учебного процесса к особенностям групп обучающихся [2]. При использовании данного ресурса с физическими компонентами, когда обучающиеся сперва производят моделирование на сайте, а затем производят сборку на реальных компонентах, у обучающихся появляется лучшее понимание сборки и моделирования схем, уменьшается количество ошибок и поломок оборудования, легче производится отладка и увеличивается прогнозируемость результата. Таким образом, практика обучения показывает, что внедрение инструметов для интерактивного моделирования и программирования электронных и интегральных схем увеличивает вовлечённость обучающихся, поощряет поисковую и развивающую деятельность, формирует логическое мышление и самостоятельное обучение. Моделирование работы электрических цепей позволяет перед сборкой производить настройку и отладку, вносить изменения и экспериментировать как с преподавателем, так и в режиме самостоятельного или дистанционного обучения.


Используемая литература: 1. Autodesk [Электронный ресурс]: Autodesk empowers innovators everywhere to make the new possible. Режим доступа: https://www.autodesk.ru. Режим доступа: 25.11.2021. 1. Образование и педагогика [Электронный ресурс]: Личностный подход в образовательной технологии. Режим доступа: http://www.eduneed.ru/ededs-268-1.html. Режим доступа: 25.11.2021.