Чому ЦВКК мають бути якісними

урок використання цвкк

Чи важлива точність для ЦВКК

Дуже часто цифрові лабораторії в школу купуються взагалі без уточнення їх функцій для предметів, чи обирається найдешевший “комплект” – незважаючи на те, що він не повний і взагалі може не відповідати ні програмі навчання, ні вимогам до забезпечення навчальних кабінетів. Сучасні цифрові вимірювальні комп’ютерні комплекси (ЦВКК) страждають від економії виробників значно більше ніж це було раніше.

Серйозні наукові роботи і професійне навчання починаються з якісного забезпечення шкіл цифровими лабораторіями. Якщо предметна шкільна лабораторія якісна – цей науковий інструмент допоможе школярам бути готовими як до місцевих так і до міжнародних олімпіад.

Від надійності та точності годинника змінюється його вартість – і чим дорожче механізм, тим вище якість виготовлення. Для професійної техніки мірою якості є мінімальна похибка і частота вибірок даних за якої забезпечується робота в рамках вказаної похибки.

Звісно ви можете зауважити, що професійна техніка і навчальне обладнання – це різні речі. Але для викладача це професія – і коли йому доводиться користуватися пристроями низької якості то низької якості і навчання буде. Особливо коли викладач сам починає попереджати – щоб на показники обладнання не зважали, а просто дивилися по якому принципу воно працює (таке буває не рідко).

Розглянемо окремо характеристики цифрових лабораторій:

Частота роботи ЦВКК

В науці досліджено майже всі нові напрямки – тепер найбільшої уваги заслуговують окремі процеси, як коливання хвиль, структура матеріалів і їх властивості і особливо дослідження рідких явищ (не просто з низькою частотою появи – а таких які мають низку ймовірність появи.

Прикладом нагальної потреби рідких явищ може бути вулканічна діяльність – де розповсюдження сейсмічних хвиль не уповільнить свої властивості для фіксації простими приладами. А новітні роботи з вивченням властивостей молекулярних двигунів та характеристик протонів і нейтронів – це речі, які проходять дуже швидко.

На фіксацію таких показників потрібно високотехнологічне обладнання здатне робити достатню кількість вибірок в секунду. У сучасних приладів для потреб навчання це не менше ніж 100 000 вибірок в секунду. Для підвищення такої важливої характеристики як частота вибірок пристрої для збору інформації інтегрують з комп’ютерами.

Надзвичайну цінність представляють системи, які здатні забезпечувати одночасно максимальну частоту вимірювань з гарантією на ній похибки.
Нікому не потрібна система:

  1. висока частота вибірки і багато помилок (хибних вимірювань)
  2. мала частота вибірок і висока точність вимірів

Так ми переходимо до характеристики точності.

Точність (мінімальна похибка) ЦВКК

Похибка з найбільшим впливом на результати для навчання буває адаптивна та мультиплікативна, абсолютна (в одиницях вимірювання) і відносна (відношення абсолютної похибки до величини вимірювання).

Найгіршою, при використанні в освітніх цілях є адаптивна похибка – вказується часто, як похибка N% від загальної величини вимірювань (приклад такої буде подано нижче). Мультиплікативна похибка – це нормальна похибка від вимірюваної величини чи параметра.

Коли похибка вимірювань складає 3% від межі вимірювань – це той результат, що є негативним для сучасних засобів навчання. Демонстрація того, що якісь зміни взагалі є це добре, та для мети експериментів (а саме на них нова шкільна програма основана) така похибка не дає можливості якісно відслідковувати експеримент.

Приклад: Датчик напруги ±25v з похибкою ±3% – говорять про те, що достовірність вимірюваної величини здійснюється з точністю 0,75v. При величині напруги джерела близько 5v – відносно величини вимірювань ця похибка складе 15% (відносна похибка). Простий закон з падінням напруги на провіднику з резисторами.

\R1R2R3
R знач.200 Ом300 Ом100 Ом
U1.032.50.87

і тому можлива похибка в 0,75v може повністю зіпсувати суть дослідження.

Для великої вимірюваної величини певна похибка не буде суттєвою, та з тим же обладнанням вимірювання не великих величин перетворює результати в недостовірні. Саме тому ціна цифрової лабораторії прямо залежить від співвідношення відносної похибки з частотою вимірювань.

Яким справді має бути Цифровий вимірювальний комп’ютерний комплекс

Якісний комплекс для демонстрації лабораторних робіт має бути з підтримкою сучасних операційних систем для збору та експорту даних. Дружність набору до освіти має виражатися в: швидкому підготуванні до заняття, великій кількості готових (вбудованих в програмне забезпечення) лабораторних робіт, та можливість створювати свої дослідження.

ЦВКК Високої якості© повинні бути різносторонніми: підтримка великої кількості датчиків, побудова графіків в реальному часі, збір даних з різних джерел, підтримувати ручне введення показників чи імпорт готових таблиць, експорт результатів, прогноз показників до їх одержання.

Кращі з потужних цифрових лабораторій для школи можуть записувати відео для надання звіту про проведені лабораторні роботи, аналіз відео та отримання показників з відео по кадрам, статистичний аналіз даних, побудова будь яких графіків з синхронним відтворенням запису процесу.

Збираючи цифрову лабораторію під свої потреби почніть з: LabQuest2

Напишіть відгук