EDISON 4 for Windows

Chtěl bych všem kolegům, kteří mají zájem fyziku učit konstruktivně, doporučit program EDISON 4 for Windows. Edison je jednou z možností, jak nahradit elektrotechnickou stavebnici pomocí počítače. Umožňuje skládat elektrotechnické obvody s poměrně značnou zásobou součástek, počínaje zdrojem s nastavitelnou hodnotou elektromotorického napětí a polaritou, žárovkou, spínačem, přepínačem, tlačítkem apod. Nechybí tu ani složitější součástky, jako je elektromotor, kondenzátor, cívka nebo potenciometr. Výsledné vlastnosti lze měřit voltmetrem, ampérmetrem, ohmmetrem a dokonce i multimetrem. Navíc, a to mě velmi mile překvapilo, tu nechybí ani osciloskop či analyzátor signálu.

Vlastnosti a chování obvodů jsou znázorněny schematicky i reálně. Průběhy napětí a proudu se dají křivkově vyjádřit pomocí různých citlivostí ampérmetru a voltmetru. Na zobrazení obvodu vidíme, že se nám elektromotor točí buď rychle, nebo pomalu podle použitého napětí. Program je tedy velmi názorný.

Pro vyzkoušení tohoto programu je možné stáhnout demoverzi z http://www.designwareinc.com/edison.htm. Nevýhoda této demoverze je v tom, že podporuje pouze jeden jazyk, a to angličtinu. Jen pro zajímavost, profi verze již obsahuje český interface a je k dostání za „pouhých“ $920. (multi user licence pro 25 osob).

Prostředí:

Obrazovka je rozdělena na dvě části, levou a pravou polovinu. Dále je tu plovoucí Kontrolní panel. V levém okně se skládá obvod ze součástek podobných reálným. Je velmi zajímavé, když studenti v praxi vidí, jak vlastně vypadá např. bipolární tranzistor nebo hradlo. Výuku bych ovšem rozhodně doplnil o ukázku skutečných součástek, které si žáci budou moci vzít do ruky a seznámit se s nimi. Pravé okno se jmenuje Schematický analyzátor. Jak název napovídá, zde se objevuje schéma obvodu, který tvoříme v levém okně. Kontrolní panel nám umožňuje obvod upravovat (např. měnit zdroje), a především zaznamenávat průběhy veličin.

Určitou nevýhodou programu Edison je jeho nutná instalace a omezení na jeden konkrétní operační systém, a to Windows. Faktem ovšem je, že na školách je tento operační systém v podstatě jediným používaným, takže se až tak o velkou nevýhodu nejedná. Jako další nevýhoda se mi jeví nemožnost vybrat součástku přímo ze seznamu. Je nutné vybírat z grafického prostředí a proklikávat se různými okny. Někdy se stane, že nám hledání té či oné součástky vzhledem k jejich množství může zabrat delší čas, zejména pokud se s programem teprve seznamujeme.

Výhodou tohoto programu je nízká hardwarová náročnost a opravdu veliká názornost. Za velmi rozumné považuji i rozdělení základního prostředí na část reálnou se skutečnými součástkami a schematickou.

Porovnání s ostatními programy tohoto typu:

Tento program jsem se rozhodl porovnat se stáhnutelnou verzí java aplikace Cirkuit Construction Kit III (dále jen CKT3), demoverzi je možné stáhnout zde: http://phet.colorado.edu/simulations/cck/cck.jnlp. Tuto aplikaci jsem si vybral proto, že používá zcela odlišný typ znázornění, nativně určený pro jinou věkovou skupinu. Program Edison disponuje daleko profesionálnějším prostředím vhodným pro starší žáky, zejména pro střední školy. CKT3 má lepší grafické rozhraní a lepší ovladatelnost. Nespornou výhodou je české prostředí již v demo verzi. Omezuje nás tu ale velmi úzký sortiment použitelných součástek a jejich variabilita, např. druhy rezistorů apod. Páčku spínače musíme chytit a potáhnout, zatímco v programu Edison se totéž děje kliknutím levého tlačítka myši. Schematické znázornění vodičů je taky zcela odlišné. V aplikaci CKT3, která je určena pro mladší studenty, se znázorňují opravdu tak, jak je tomu v elektrotechnických stavebnicích. Je to pás, na kterém jsou v malých intervalech železné spoje. Tím je velmi ulehčeno vytváření nových uzlů v obvodu. Edison používá „obyčejné“ dráty, takže pro vytvoření nového uzlu je třeba přidat drát, nebo jich ze součástky vést větší množství. Toto odpovídá daleko více realitě, ovšem na úkor přehlednosti. V Edisonu lze použít i složitější součástky, např. různé typy hradel, bipolárních tranzistorů, různých LED diod, relé apod., což v CKT3 nelze. Poslední důležitý rozdíl je v možnosti použití neelektrotechnických součástek v java aplikaci CKT3, jako jsou bankovka, ruka, sponka a tužka. Toto samozřejmě Edison jako profi program nepodporuje. Zabývá se elektrotechnickými obvody, kam bankovky ani tužky nepatří.

Moje doporučení:

Jak jsem již zmínil, program Edison není určen těm nejmenším. Je nutná alespoň minimální zkušenost studentů s problematikou elektrotechnických obvodů. Jedná se o typický interaktivní modelovací systém využitelný ve výuce konstruktivním způsobem. Pro praktické vyzkoušení práce s obvody na střední škole se mi zdá ale zcela bezkonkurenční. Oproti tomu aplikaci Cirkuit Construction Kit III doporučuji všem, kteří chtějí demonstrovat obvody na základní škole. Program je tak jednoduchý, že bych nevyloučil jeho užití jako motivační již v pátém ročníku.

Obě tyto aplikace vřele doporučuji všem vyučujícím, kteří se s problematikou elektrotechnických obvodů při výuce setkají.

Dodatek 23.5.:

Na základě sdělení pana Wagnera doplňujeme článek o tuto skutečnost. Program v české verzi distribuuje firma Terasoft. Pro vyzkoušení je možné stáhnout demoverzi na http://www.terasoft.cz/skoly/edison.

Studentská verze (lokalizovaná česká single licence Edison 4 CZ Basic) stojí 800 Kč, cena neomezené multilicence této verze je 8925 Kč. Pro školy společnost Terasoft poskytuje individuální slevy, například ty nejmenší školy (1. stupeň, speciální školy apod.) mohou multilicenci Edison získat již od zhruba 1000 Kč.

Většina českých škol aplikaci Edison již dostala na vyzkoušení na CD. V připojené diskusi uvítáme vaše zkušenosti s programem.