Навчально-наукова лабораторія “Дидактик”

Науковий керівник:
д.т.н., проф. Воронов Сергій Олександрович
Завідувач лабораторії:
д.т.н, проф. Котовський Віталій Йосипович

Науково-виробнича лабораторія “Дидактик” створена у грудні 1998 р. з метою забезпечення навчального процесу КПІ ім. Ігоря Сікорського та інших навчальних закладів України сучасними засобами навчання.

Основними напрямами наукової діяльності лабораторії є:

• розробка та впровадження в навчальний процес сучасних технічних засобів навчання на базі мікропроцесорної техніки у вигляді довідково-інформаційних комплексів;
• розробка комп`ютерних навчальних програм, web сторінок та сайтів;
• розробка та адаптація нових методик навчання;
• підготовка та перепідготовка викладачів в галузі сучасних засобів навчання;
• розробка та виконання науково-технічних та науково-дослідних проектів у галузі тепловізійних та багатоканальних систем технічного зору, біомедицини, інформатизації, навчання, тощо.

Виконані НДР

1. Науково-дослідна робота №2027 (номер держ. реєстрації 0107 U 002300):
“Розробка методів вимірювання та контролю стану капілярної системи людини на основі обміну кисню та теплового випромінювання”. Звіт
2. Науково-дослідна робота № ІТ/473-2007 (номер держ. реєстрації 0107 U 007601):
“Архітектурна організація програмних засобів оперативного аналізу інформаційних ресурсів електронних бібліотек.”
В даній роботі авторами запропоновано архітектуру комплексної бібліотечної експертної системи, призначеної для забезпечення комп’ютерно-інформаційної підтримки виконання персоналом всіх технологічних процесів у різнопрофільних бібліотеках з повним або частковим переведенням ресурсу в електронну форму. Заключний звіт з НДP
3. Науково-дослідна робота №2224-Ф (номер держ. реєстрації 0109 U 001299):
“Розробка засад комплексної експрес-діагностики функціонального стану біологічних об’єктів“. Анотований звіт
4. „Дослідження можливості підвищення дидактичного ефекту у навчальних закладах за допомогою технічних засобів”.

Розроблено і впроваджено у навчальний процес КПІ ім. Ігоря Сікорського

Співробітники лабораторії брали безпосередню участь в технічному переоснащенні Великої фізичної аудиторії нашого університету. Було розроблено та виготовлено електронний довідково-інформаційний комплекс викладача, наочні засоби у вигляді таблиць фізичних величин, організовано роботу з розробки, виготовленню та монтажу скульптурних портретів видатних вчених-фізиків.

Для політехнічного ліцею НТУУ”КПІ” розроблено та впроваджено в навчальний процес довідково-інформаційний комплекс викладача хімії.

Оформлено лабораторію механіки та оптики фізико-технічного інституту наочно-методичними та довідково-інформаційними засобами (розроблено та виготовлено портрети видатних вчених-фізиків, довідково-інформаційні таблиці та наочно-методичні транспаранти).

Розробки

Електронний довідково-інформаційний комплекс викладача (надалі Комплекс) впроваджено у Великій фізичній аудиторії КПІ ім. Ігоря Сікорського та призначено для роботи викладача під час читання лекцій з фізики, хімії, матеріалознавства, спецтехнологіїї. Комплекс виконаний у вигляді періодичної системи хімічних елементів і реалізований на базі мікропроцесорного модуля в режимі прямого доступу до пам`яті.

1 – періоди елементів, 2 – групи елементів, 3 – кольоровий дисплей, 4 – відображення вибраного параметру, 5 – відображення порядкового номера елементу, 6 – відображення заповнення орбітальних рівнів, 7 – електронна структура, 8 – лантаноїди, 9 – актиноїди, 10 – параметри елементів, 11 – пульт керування.

Керування комплексом – дистанційне, від пульту 11 на ІЧ променях. Інформація виводиться на вмонтований кольоровий дисплей 3, який являє собою збільшену клітинку таблиці з хімічним елементом.

Для отримання інформації про хімічний елемент, на пульті керування 11 за допомогою клавіш “періоди” і “групи” необхідно вибрати потрібний хімічний елемент (елемент знаходиться на перетинанні відповідної групи та періоду). Під час натискання відповідних клавіш на пульті керування 11, відповідні клітинки на таблиці (1 – період, 2 – група) підсвічуються і при цьому лунає звуковий сигнал. На дисплей 3 виводиться інформація про порядковий номер елементу 5 у періодичній системі з імітацією ядра, а також, окремими рядками, інформація про параметри елементу 4, заповнення орбітальних рівнів 6, електронну структуру 7. Для отримання інформації про параметри хімічного елементу, на пульті керування треба натиснути відповідну клавішу ( Ar , Ra , Rk , Ri , Ri`, m %, tп , tк , EN , Ei1 , Ei2 , Ei3 , C , Cm , OS , r ). При цьому відповідна клітинка з параметром 10 на таблиці, також підсвічується і лунає звуковий сигнал, а відповідний параметр відображується у рядку “параметри” кольорового дисплея. Для отримання інформації про лантаноїди та актиноїди (виведені в окремі рядки 8 і 9 відповідно), на пульті керування 11 за допомогою клавіш “період” і “група” вибрати необхідні період і групу на таблиці хімічних елементів, а потім за допомогою клавіш “лантаноїди” і ” актиноїди” на пульті керування вибрати необхідний елемент, інформація про який також буде відображена на дисплеї комплексу, аналогічно вищезгаданої. Під час включення комплексу, по умовчанню, висвічується інформація про перший елемент періодичної таблиці, тобто гідроген, а у рядку “параметри” – перший параметр, тобто атомна маса. Шляхом простого натискання на відповідні клавіші пульта керування 11, можна отримувати потрібну інформацію про хімічні елементи. Вибравши необхідний параметр хімічного елементу, можна спостерігати зміну його параметрів в періоді, або групі. Для цього необхідно по черзі натискати клавіші “групи” або “періоди” на пульті керування.

2. Дзвінкова сповіщальна сигналізація.

Автоматична дзвінкова сповіщальна сигналізація (АДСС) призначена для:
– своєчасного оповіщення студентів та викладачів університету про початок (закінчення) занять, відліку та індикації реального часу і дати;
– надання інформації про пару (напівпару) яка проводиться в даний час та навчальний тиждень.

Блок оповіщення являє собою акустичну систему потужністю до 5 Вт (частотна характеристика 100…10000 Гц) яка виконана у спеціальному корпусі та має бути розташована на кожному поверсі у кількості, яка відповідає даному об’єму приміщення (коридору). Зв`язок між ІТ та БО має бути виконаний за допомогою провідної лінії проводом типу ШВВГ-2х0,75. Зв`язок між АДСС та органом керування системи обмеження доступу має бути виконаний через послідовний порт згідно з протоколом обміну. Перемикання з режиму дзвінка у режим оповіщення і навпаки, здійснюється електронним комутатором з пріоритетом включення системи оповіщення. Табло реалізовано на базі мікропроцесорного модуля з енергонезалежним збереженням інформації. Табло повинно видавати сигнали на БО про початок (кінець) пари (напівпари) з програванням певної мелодії (ПНЧ вмонтований в табло), час звучання мелодії – 10 секунд. Інформація яка змінюється (реальний час, день, місяць, рік, день тижня, навчальний тиждень), відображується на 7-ми сегментних світлодіодних індикаторах розміром від 38 мм , колір свічення – червоний. Постійною є інформація про номер навчального корпусу, факультети та інститути які розташовані у даному корпусі, розклад дзвінків. Синхронне підсвічування дня тижня та поточної пари (напівпари). Враховано можливість проведення занять у другу зміну. Габаритні розміри блоку не більше 600х600х30 мм. Живлення – мережа 220 В, 50 Гц, споживана потужність не більше 15 Вт.

3. Вимірювання та контроль стану капілярної системи людини

Запропонований метод надає можливість досліджувати теплову складову окислювально-відновлювальних процесів біологічних об`єктів, тобто одержувати динамічну картину теплового поля, де закладена інформація про механізми змін у системі терморегуляції яки синхронно зв`язані з дихальними та серцевими ритмами.

Комплекс складається з двоканальної тепловізійної камери, персонального комп`ютера та кольорового лазерного принтера. Пакет прикладних програм, надає можливість здійснювати запис термограм у реальному масштабі часу в пам`ять тепловізійної камери, проводити усереднення термозображень в часі та просторі, створювати термопрофілі зображень та здійснювати інші операції що значно розширює діагностичні можливості методу і підвищує його інформативність.

4. Навчально-демонстраційний комплекс “Маятник Фуко”

Маятник Фуко – пристрій, що наочно демонструє добове обертання Землі.
Спочатку дослід був виконаний у вузькому колі, але так зацікавив Л.Бонапарта (Наполеон III – згодом став французьким імператором), що він запропонував Фуко повторити дослід привселюдно в грандіозному масштабі під куполом Пантеону в Парижі. Цю публічну демонстрацію, яка відбулася в 1851 році, і прийнято називати дослідом Фуко.

Оформлення інтер`єру учбово-демонстраційного комплексу “Маятник Фуко” у приміщенні Науково-технічної бiблiотеки ім. Г. І. Денисенка

5. Неруйнівний контроль. Комплексне технічне діагностування промислових об’єктів.

Забезпечення екологічної безпеки при експлуатації об’єктів нафтохімічної, газової, хімічної промисловості та енергетики. Комплексне технічне діагностування промислових об’єктів. Забезпечення екологічної безпеки при експлуатації об’єктів нафтохімічної, газової, хімічної промисловості та енергетики.

Об’єкти

• транспортування, зберігання і переробки агресивних робочих середовищ
• трубоповоди високого тиску, включаючи технологічні та магістральні
• судини тиску, в тому числі криогенні
• резервуари
• корпусні конструкції
• вантажопідйомні споруди

Методи

Традиційні

• ультразвукова дефектоскопія і товщинометрія
• металографічні обстеження
• дослідження механічних властивостей материалла

Спеціальні (інтегральні)

• акустико-емісійний (контроль наявності розвиваються тріщин)
• електромагнітний (контроль механічних напруг)
• поляризаційного опору Контроль швидкості корозії)

Використовувані стандарти

• E 569-85. Standard Practice for Acoustic Emission Monitoring of Structures during controlled stimulatation. Standard USA, ASTM *)
• API RP2X. Ultrasonic examination of offshore structural fabrication and guidelines for qualification of ultrasonic technicians
• SEL 072-69. Tehnische sieferbedin gugen Durchfuhung der Ultrashallidrufung in Schiedsfaiien
• ASME BPV. Sec V. 1988
• CEN / TC 54/WGE 1993
• ГОСТ 27655-88. Акустична емісія. Терміни, визначення та позначення
• ГОСТ 20911-89. Технічна діагностика. Терміни та визначення
• ГОСТ 92-1500-84. Контроль неруйнівний. Зварні конструкції при міцності гідровипробування. Акустико-емісійний метод
• ТІ-165-91. Положення з акустико-емісійному методу випробування посудин, що працюють під тиском
• MP 204-86. Застосування методу акустичної емісії для контролю посудин, що працюють під тиском і трубопроводів
• МІ 207-80. Методика визначення місця розташування розвиваються дефектів
• РД 50-447-83. Методичні вказівки. Розрахунок і випробування на міцність

Перелік розв’язуваних завдань

Діагностика об’єктів на етапі виробництва

• вихідний контроль
• виявлення технологічних дефектів
• оцінка характеру розподілу і рівня технологічних напруг
• рекомендації щодо зміни технології

Діагностика об’єктів в процесі експлуатації

• виявлення наявності та координат розвиваються дефектів методами неруйнівного контролю
• визначення ступеня деградації властивостей матеріалу
• розробка переліку техніко-експлуатаційних заходів для конкретної ситуації, що дозволяють забезпечити подальшу безпечну експлуатацію
• прогнозування залишкового експлуатаційного ресурсу
• рекомендації щодо продовження терміну безпечної експлуатації
• безперервний або періодичний моніторинг зон наявних дефектів з можливістю екстреної зупинки до настання аварійного стану

Підготовка фахівців

• курси з підвищення кваліфікації
• навчання роботи з новими приладами з технічної діагностики
• навчання нових програм та методик обробки результатів вимірювання технологічних напруг
• розробка методик комплексного діагностування об’єктів

Роботи виконуються групами атестованих незалежних експертів

Наукова, апаратурна і технічна підтримка

Технологія була випробувана і впроваджена на

• “Петрохемія” г.Плоцк, Польща
• Кременчуцький нефтепереробативающій з-д, м. Кременчук, Україні
• ВАТ “Линос”, Україні
• ПО “Уренгойгазпром” м.Новий Уренгой, Росія
• АТ “Укргазпром”
• ВАТ “АЗОТ”, м.Черкаси, Україна

Наші партнери

• ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України
• Інститут математики НАН України

6. Інтерактивні лабораторні роботи з курсу загальної фізики