Utilizarea soft-urilor specializate în studiul disciplinelor tehnice. Programul LTspice

Modernizarea învăţământului românesc vizează mai multe direcţii între care şi aceea a abordării curriculum-ului din perspectiva necesităţilor societăţii bazate pe cunoaştere, centrarea pe elev, pe învăţare și formarea/ dezvoltarea competenţelor cheie.
Această paradigmă educaţională nouă, caracterizată prin accentul pus pe învăţare (pe construirea cunoaşterii prin efortul elevului) şi pe formarea unor competenţe noi, îşi află modalităţi de punere în practică prin utilizarea adecvată a tehnologiei informaţiei şi comunicaţiilor în procesul de predare-învăţare.

Orientarea instituţiei şcolare către repere calitative contribuie la transformarea de esenţă a educaţiei/formării şi facilitează structurarea Spaţiului European al Cercetării – deziderat major al Uniunii Europene.

Evident, societatea contemporană, deosebit de dinamică, îşi pune amprenta şi asupra educaţiei: impactul ritmului accelerat de dezvoltare socio-economică asupra educaţiei nu poate fi susţinut în absenţa unor modificări majore în strategia abordării educaţiei şi formării, modificări care pun accentul pe tehnologia informaţiei şi comunicaţiilor (TIC).

1. Note definitorii ale societăţii bazate pe cunoaştere şi impactul acestora asupra educaţiei

La nivel european, dinamica sistemelor educaţionale se manifestă pe două direcţii declarate: asigurarea integrării individului în societate (arie problematică dintre ale cărei faţete fac parte pregătirea iniţială a competenţelor, educaţia pe tot parcursul vieţii, formarea pentru noile meserii emergente etc.) şi aderarea la politici educaţionale cu obiective strategice comune care să amplifice eficienţa acestora şi să asigure deschiderea către alte sisteme similare din întreaga lume.

Asupra sistemelor educaţionale – sisteme cu constantă relativ mare de timp – se exercită astfel, presiuni generate, pe de o parte, de provocările sociale şi pe de altă parte, de ritmul accelerat al progreselor din domeniul TIC. O soluţie pentru atenuarea efectelor inerţiei specifice sistemelor educaţionale, inerţie cu atât mai mare cu cât schimbările din sistem sunt mai profunde, o reprezintă schimbarea viziunii asupra finalităţilor urmărite şi a modului în care se produce interacţiunea dintre elev şi conţinutul disciplinar, asupra rolului pe care îl are profesorul în acest proces.

Sistemul educaţional naţional este orientat pe noi finalităţi (competenţe, în opoziţie cu cunoştinţe) şi pe noi strategii (construirea cunoaşterii, centrare pe elev în opoziţie cu predarea, centrarea pe profesor).

Toate aceste aspecte conduc la concluzia că paradigma educaţională se află într-un amplu şi complex proces de schimbare: trecerea de la „transmiterea cunoaşterii” la „construirea cunoaşterii” prin efortul propriu al elevului. Iar dacă acest proces de schimbare presupune redefinirea profesiei de cadru didactic, în funcţie de acest moment socio-economic, la fel de importante sunt şi strategiile prin care sunt transpuse în practică procesele care conduc la „construirea cunoaşterii” de către elev, deoarece aceste strategii presupun cunoaşterea de către profesor a modului în care este procesată informaţia pe traseul de la registrul senzorial către structurile mentale, precum şi a modului în care funcţionează gândirea pentru a construi eficient cunoaşterea.

Construirea de către profesor a unui ambient adecvat şi a instrumentarului necesar procesului educaţional este eficientizată de TIC: potenţialul său slujeşte demersul educaţional atât la nivel macromolecular (capitol/modul), cât şi la nivel molecular (lecţie).

Completarea designului educaţional cu dimensiunea TIC permite obţinerea unor beneficii care altfel, ar fi inaccesibile (experinţe şi experimente periculoase, călătorii şi vizite virtuale la obiective geografice,  ştiinţifice sau culturale, proiecte interactive etc.) şi a unor rezultate deosebit de eficiente (rezultate ale învăţării comparabile, indiferent de nivelul iniţial, formarea structurilor de tip „a învăţa să înveţi” necesare educaţiei pe tot parcursul vieţii, dezvoltarea gândirii critice etc.).

2. Utilizarea TIC în procesul educaţional

Evoluţia sistemului educaţional spre dezvoltarea competenţelor impune transformări la toate nivelurile sistemului (programe, didactică/ metodică, evaluare). Formarea şi evaluarea competenţelor presupune existenţa unui context (conţinut), a unui rezultat măsurabil (standarde de performanţă) şi a unui reper temporal (momentul certificării). Sub aspect metodic, noua paradigmă educaţională apelează la centrarea pe elev a demersului didactic realizat de profesorul-antrenor/mediator. Deplasarea accentului de pe componenta „predare” pe componenta „învăţare” determină modificări semnificative la nivelul activităţilor la clasă, al evaluării, al relaţiilor/atitudinilor aşteptate din partea elevilor şi la nivelul rolului educatorului. Indiferent care este calea pe care se caută rezolvarea problemelor generate de toate aceste modificări, este cert faptul că TIC nu poate să lipsească din procesul de modernizare a sistemului educaţional contemporan: atributele sale acoperă o paletă largă de aspecte favorizante pentru procesul de învăţare.

  • prin activiăţile provocatoare – multisenzoriale, multidisciplinare – utilizarea TIC îi motivează pe elevi; sunetul, culoarea, mişcarea stimulează registrul senzorial, amplificând tonusul atenţiei şi facilitând menţinerea informaţiei în memoria de lucru/de scurtă durată;
  • oferă acces la resurse informaţionale din afara clasei, şcolii, disciplinei, culturii specifice, ariei geografice, momentului istoric etc.;
  • prin recurgerea la imagini, sunete, animaţii, simulări, se facilitează înţelegerea/achiziţia unor concepte abstracte;
  • activitatea de căutare a surselor de informaţii stimulează curiozitatea, explorarea şi cercetarea, favorizând formularea de ipoteze şi de teme/subiecte/probleme de investigare proprie;
  • prin interacţiunea personală cu softuri educaţionale specifice se oferă posibilitatea exersării individuale şi individualizate necesare pentru formarea unor deprinderi, atingerea unor nivele performative/standardizate, recuperarea unor segmente instrucţionale, revederea unor capitole/teme din propria arie curriculară sau a altei discipline etc.;
  • prin diversele interacţiuni colaborative în rezolvarea unor probleme/sarcini de lucru/proiecte etc. se facilitează procesul de asimilare a cunoaşterii.

3. Softul de simulare

Un soft de simulare permite reprezentarea controlată a unui fenomen sau sistem real prin intermediul unui model care are un comportament analog. Un astfel de program oferă posibilitatea observării modului în care se schimbă comportamentul sistemului în funcție de modificările operate (schimbarea parametrilor, a condițiilor de funcționare etc.), ceeea ce facilitează înțelegerea fenomenelor, fiind eliminate totodată, riscurile și costurile generate de studierea fenomenului real.

Programul prezentat în continuare – LTspice – este, de fapt, un simulator de circuite destinat studiului circuitelor electrice şi electronice, analogice şi digitale într-un mediu virtual. Programul este dezvoltat de firma americană Linear Technology (www.linear.com), producător de componente şi circuite electronice de înaltă performanţă, fiind oferit cu titlu gratuit utilizatorilor. Are o structură modulară, pe parcursul execuţiei modulele sale apelându-se reciproc fie automat, fie la intervenţia utilizatorului, după caz.

1. Modulul: Editor grafic
Funcţii îndeplinite
– Crearea schemelor electrice care conţin simboluri grafice şi componente electrice/electronice existente în biblioteca programului
– Crearea de simboluri grafice noi şi utilizarea lor în scheme electrice
– Introducerea de componente noi în biblioteca programului şi utilizarea lor în scheme electrice
– Personalizarea schemelor prin alegerea culorilor, adăugarea de comentarii în câmpul desenului
– Specificarea comenzilor referitoare la regimul de funcţionare şi particularităţile studiului ce urmează a se efectua pe baza schemei (curent continuu, curent alternativ etc.)
– Generarea automată (fără o comandă specifică din partea utilizatorului) a unui fişier care conţine toate datele de intrare ale aplicaţiei, sub formă de text.
Intervenţia utilizatorului
Editorul grafic se lansează odată cu deschiderea unei aplicaţii (aplicaţie nouă sau existentă în memoria calculatorului).
Funcţionarea editorului grafic presupune intervenţia utilizatorului prin comenzi de la tastatură şi mouse.

2. Modulul de calcul
Funcţii îndeplinite
– Efectuarea calculelor necesare pentru studiul circuitului
– Generarea unui fişier care conţine rezultatele calculelor sub formă de text
Modulul de calcul generează un sistem de ecuaţii care descriu funcţionarea circuitului (model matematic), apoi rezolvă acel sistem de ecuaţii.
Sistemul de ecuaţii se bazează, în principal, pe aplicarea teoremelor lui Kirchhoff corelate cu particularităţile fiecărui element din circuit şi cu regimul de funcţionare.
Rezolvarea sistemului se face prin metode matematice specifice sistemelor de ecuaţii algebrice sau algebro-diferenţiale.
Intervenţia utilizatorului
Lansarea în execuţie a modulului de calcul se face printr-o comandă specifică din partea utilizatorului, după care nu mai este necesară intervenţia acestuia până la obţinerea rezultatelor.

3. Modulul: Postprocesor grafic
Funcţii îndeplinite
– Afişarea rezultatelor sub formă de reprezentări grafice, care sunt mai sugestive decât rezultatele sub formă de text.
– Personalizarea reprezentărilor grafice prin alegerea culorilor şi adăugarea de comentarii
Intervenţia utilizatorului
Lansarea postprocesorului grafic se face automat, în urma finalizării calculelor realizate de modulul de calcul. Utilizatorul alege mărimile care se reprezintă grafic şi scările de reprezentare.

Utilizarea programului LTspice presupune parcurgerea următoarelor etape:
1. Iniţierea aplicaţiei: stabilirea numelui şi alegerea spaţiului de memorie pentru stocarea fişierelor aferente. Această etapă presupune comenzi specifice sistemelor de operare Windows.
2. Construirea schemei electrice a circuitului ce urmează a fi studiat, folosind editorul grafic LTspice.
3. Specificarea regimului de funcţionare (exemplu: curent continuu, curent alternativ, etc.) şi a anumitor parametri specifici (exemplu: frecvenţele de lucru, durata supusă studiului, mărimile de ieşire etc.). Aceste date se specifică într-o fereastră distinctă, apelabilă oricând pe parcursul procesului de creare a schemei electrice.
4. Lansarea în execuţie a modulului de calcul, printr-o comandă specifică.
5. Afişarea rezultatelor sub formă de text sau sub formă de reprezentări grafice; unele rezultate se afişează automat în urma finalizării calculelor, afişarea altora făcându-se, cu ajutorul postprocesorului grafic, prin anumite comenzi ale utilizatorului.
6. Interpretarea rezultatelor

Avantajele utilizării activităţilor de simulare pe calculator sunt evidente: creşterea motivaţiei; transfer de cunoştinţe real prin învăţare; învăţare eficientă; ƒcontrol asupra unor variabile multiple; prezentări dinamice; controlul asupra timpului.

Bibliografie:
[1] Drăgănescu, M., Societatea informaţională şi a cunoaşterii. Vectorii societăţii cunoaşterii. Online <http:www.racai.ro/INFOSOC-Project/Draganescu_st_a01_new.pdf>
[2] * * * Societatea informaţională – Societatea cunoaşterii. Concepte, soluţii şi strategii pentru România. Bucureşti, Academia Română, 2001
[3] Cucoş, C., Informatizarea în educaţie. Aspecte ale virtualizării formării. Iaşi, Polirom, 2006
[4] www.linear.com

prof. Doinița Bălășoiu

Profil iTeach: iteach.ro/profesor/doinita.balasoiu

Articole asemănătoare