Цифрові та аналогові дані в навчанні
Сучасні навчальні заклади забезпечують аналого-цифровими перетворювачами з набором датчиків для демонстрації явищ та фіксації подій. Але значима відмінність між різними їх варіаціями не в них самих. Прочитайте про збір цифрових та аналогових даних – чому це так важливо для навчання.
Де використовуються АЦП (аналого-цифровий перетворювач) в школі:
- практичні (лабораторні) уроки: фізика, хімія, біологія
- шкільні олімпіади з навчальних дисциплін
- позакласні навчальні досліди (географія, астрономія)
- конструювання та програмування (поглиблене вивчення)
Навіть, якщо ви звернетеся до Наказу 704 – в ньому АЦП згадується в застарілому форматі – по суті вже давно всі перетворювачі цифрові. Датчики (не залежно від того вбудовані вони чи підключаються окремо) бувають аналоговими і цифровими – і саме тут ховається найбільша різниця у вартості, функціях та якості роботи.
Вбудованість датчиків – взагалі окрема тема, і вчителі погоджуються в думці що краще ніж зовнішні датчики (чи безпровідні) немає. Датчик в корпусі пристрою лише обмежує функціональність.
В чому цінність даних, що збираються, в цифровому виді порівняно з аналоговим?
Ви можете подумати про компактність самої форми їх запису або про відсутність перепон при їх передачі. Це звісно так, але ще яка характеристика найбільш важлива? Можливість захисту при передачі, легка інтерпретація, можливо легкість внесення змін… Цифрові дані можна використовувати для програмної обробки!
Це справді важлива характеристика, особливо зараз, коли використовується BigData і часто збираються великі масиви інформації з різних пов’язаних джерел. Досліджуючи будь яке явище чи відтворюючи процес легко вплинути на результати – саме для виключення стороннього впливу потрібно враховувати всі важливі фактори.
Після того як інформацію збережено за конкретний проміжок часу та розмічено цикли, повторювані події, чи точки старту і закінчення експерименту цифровий перетворювач обробляє ці дані. Сучасні перетворювачі американського виробництва, що постачаються Діксі Едюкейшн, здійснюють обробку в потоковому режимі (одразу виводячи на вбудований екран графік змін, криву перебігу та тренд події).
Що відбувається коли замість цифрових датчиків використовуються аналогові?
Дані отримані з цифрових датчиків завжди мають дискретні значення. Аналогові дані приймають безперервні значення з конкретного діапазону – чим частково погіршується точність, або потрібно зберігати значно більше інформації за кожну одиницю часу – а тому збільшувати дискретизацію АЦП.
Таким чином ми вийшли на частоту дискретизації пристрою і для навчальних закладів вона рекомендується на рівні 100 000 операцій збору інформації за секунду.
Це багато чи мало? 1 волосина на голові – це мало, в той час як для тарілки супу це багато. Тому все оцінюється в порівнянні.
І порівнюючи рішення від різних виробників (порівняння, яке буде опубліковано пізніше) результати свідчать про одне – дорожче обладнання гарантує стабільну роботу на максимальній частоті, дешевше або не витримує одночасної роботи з декількома датчиками, або просто не здатне фіксувати показники з заданою частотою.
А тепер повернемося до датчиків – що ми для себе визначили: аналогові датчики вимагають роботи з якісною апаратною базою; програмне забезпечення повинно давати можливість для оцінки та аналізу показників різних датчиків; якість індикаторів для навчання повинна бути найвищою.
Школярі отримають фундаментальні знання та зможуть їх використовувати у житті, лише з якісною матеріальною базою – неточності (недостовірна інформація), помилки і обмеження у дослідах та лабораторних роботах знижують ефективність навчальних робіт до нуля, призводячи до не вірних висновків.
Звертайте увагу на комплектацію датчиків, досвід виробника на ринку та якість обчислювального блоку обираючи для школи комплект цифрової лабораторії.