автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Педагогические основы обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся Республики Польша

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Маршалек, Александер, 2001 год

ВВЕДЕНИЕ.4

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ОБУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНИКЕ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ ПОЛЬСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

1.1. Динамика изменений в общетехнической подготовке учащихся. 17

1.2. Состояние обучения электронике в системе общетехнической подготовки учащихся Республики Польша . 35-47 V/

1.3. Педагогический анализ технической деятельности в области электроники. 47

Выводы по Главе 1 . 93

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ОБУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНИКЕ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБЩЕТЕХНИ-ф ЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ

2.1. Понятие содержания обучения и основные критерии его отбора в системе общетехнической подготовки. 97

2.2. Цели общетехнической подготовки и другие слагаемые содержания обучения . 101

2.3. Основной отбор содержания обучения электронике . 105

2.4. Закономерности развития личности и отбор содержания и средств обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки .135

2.5. Образное содержание и понимание электронной техники.184

2.6. Экспериментальная проверка педагогической эффективности предложенного содержания обучения электронике.206

Выводы по Главе 2 . 226

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ % ЭЛЕКТРОНИКЕ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ

3.1. Методические модели и структура содержания обучения электронике. 229

3.2. Активизирующие методы обучения электронике. 242

3.3. Экспериментальная проверка педагогической эффективности предложений методического вида. 306

Выводы по Главе 3. 317

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ УЧИТЕЛЕЙ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ

4.1. Особенности подготовки и повышения квалификации учителей общетехнических предметов.320

4.2. Совершенствование содержания, методов и средств подготовки и повышения квалификации по электронике учителей общетехнических предметов.325ф 4.3. Экспериментальная проверка педагогической эффективности предложений содержательного и методического вида. 360

Выводы по Главе 4 . 375

Введение диссертации по педагогике, на тему "Педагогические основы обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся Республики Польша"

Актуальность исследования. Проблема общетехнической подготовки учащихся всегда находилась в центре внимания исследователей, однако не была приоритетной, поскольку основные усилия были направлены на решение вопросов кадровых потребностей производства, а не индивидуальных запросов личности. Общественно-экономические изменения, рост темпов научно-технического прогресса выдвинули новые требования к содержанию и формам общетехнической подготовки школьников, которая в настоящее время не в полной мере учитывает социальный заказ общества. Расхождение между общественными ожиданиями и достижениями общетехнической подготовки тем больше, чем выше динамика прогресса в технических отраслях человеческой деятельности. Электроника, как одна из ведущих отраслей науки и техники, оказывает большое влияние на общественный прогресс. Высокие темпы ее развития, внедрение во все отрасли народного хозяйства свидетельствуют о необходимости учета особенной роли электроники в общетехнической подготовке школьников.

Необходимость совершенствования содержания и методов обучения учащихся общеобразовательных школ Польской Республики с учетом изменений в сфере современной техники, специфического характера общетехнической подготовки находит отражение во многих педагогических исследованиях, проводимых российскими, польскими и другими учеными.

Существующие теоретические и практические подходы к общетехнической подготовке школьников и подготовке учителей общетехнических предметов имеют большое значение для разработки педагогических основ обучения электронике на современном уровне с учетом социально-экономических преобразований, происходящих в Польше.

Проблема общетехнической подготовки учащихся в процессе их производительного труда раскрыта в фундаментальных работах П.Р. Атутова, С.Я. Батышева, А.К. Бешенкова, Т. Новацкого, В. Оконя, В.А. Полякова, М.Н. Скаткина, В. Хорнера, С.Г. Шаповаленко, А.А. Шибанова и др.

Вопросы теории и практики технологической и общетехнической подготовки учащихся, их самоопределения в условиях постиндустриального общества, применения в обучении информационных технологий раскрываются такими учеными, как А.Ф. Аменд, П.Р. Атутов, П.Н. Андрианов, Н.И. Бабкин, С.А. Бешенков, 3. Волк, В.М. Казакевич, В.А. Поляков, И.А. Сасова, В.Д. Симоненко, М. Сысло, С.Н. Чистякова и др.

Существенной основой для нашего исследования послужили работы по развитию личности детей (Л.И. Божович, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Ж. Пиаже, С.М. Рубинштейн, Т. Томашевски, Д.И. Фельдштейн и др.).

Большое значение для нашего исследования имели научные работы Э.А. Аксеновой, А.Ф. Ахматова, П.Н. Андрианова, А.С. Лынды, В.Д. Пу-тилина, В.А. Сластенина, Д.А. Тхоржевского, М. Фрейман, Н.А. Шайден-ко, посвященные подготовке учителя труда.

Содержание и методика трудовой и общетехнической подготовки в области электротехники были исследованы: А. Гродзкой, И. Е. Васильевым, В.Е. Величкиным, В.М. Казакевичем, В.А. Поляковым и др. На основе анализа особенностей труда рабочих, теоретических исследований и экспериментов ими были отобраны содержание теоретических знаний и практических действий для трудовой или общетехнической подготовки учащихся, исследованы различные методические аспекты подготовки учащихся к труду.

Особое значение для нашего исследования имеют различные труды российских исследователей, в которых раскрыты: содержание обучения электронике в техникуме (Б.С.Гершунский, И.В.Ермакова), методика обучения радиоэлектронике в 9-10 классах общеобразовательной школы (Н.В.Курбатов, С.А.Мищик, М.А.Зарев, Е.Г.Ранский, В.Ф.Шилов, В.А.Кальней и др.), содержание обучения учащихся средних школ по электромонтажным работам и содержание профессионального обучения по радиоэлектронике (Е.А.Рыкова), теория и методика применения средств компьютерной техники (С.А.Бешенков, А.Н.Богатырев, А.Х.Зайнутдинова, А.В.Смирнов), методика обучения электронике в рамках внешкольных занятий (Б.Е.Алгинин, В.В.Бессонов), некоторые вопросы прогнозирования содержания обучения (Б.С. Гершунский).

В то же время проблема обучения электронике в общеобразовательной школе Польской республики до сих пор недостаточно исследована. Выполненные в этой области работы касаются методических аспектов изучения графических обозначений во время монтажа электронных наборов (В.Потенга), обучения монтажу электронных схем (Р.Мартына, З.Пудловски), избранных вопросов содержания и методики обучения электронике учащихся неполной средней общеобразовательной школы (К.Минцевич, В.Козак).

Недостатки теоретических исследований, ограниченные рамки тематики названных выше работ, обусловили малую эффективность обучения электронике учащихся общеобразовательных школ Польской Республики.

Анализ существующей теории и практики обучения электронике учащихся общеобразовательных школ Польской Республики приводит нас к выводу о существовании ряда несоответствий между потребностями гармоничного развития личности, общества и современными условиями обучения электронике в процессе общетехнической подготовки.

Во-первых, современная теория и практика обучения электронной технике ориентирована на достижение узко определенной зоны целей общетехнической подготовки, на создание условий для овладения учащимися общеобразовательных школ ПР только определенной группой знаний о названии электронных элементов, устройств, а также умений по сборке, монтажу и идентификации электронных элементов и устройств. Такой подход противоречит главной цели общетехнической подготовки, которая направлена на всестороннее и гармоничное развитие учащегося, должна создавать условия для формирования у учащихся технической культуры, развития у них технических способностей с учетом собственных интересов.

Во-вторых, насыщенность окружающей среды электроникой приводит к постоянному контакту детей с соответствующими элементами, устройствами и явлениями уже в младшем возрасте. При этом знакомство с электроникой осуществляется стихийно, поверхностно, неосознанно, результатом чего является создание в умах школьников ошибочных взглядов о функционировании электронных устройств и их компонентов. Вместе с тем разнообразие действий в мире электронной техники создает благоприятные условия для развития личности учащихся начальных школ, гимназий и лицеев. Однако на практике обучение электронной технике сегодня реализуется лишь в последних классах среднего звена образования.

В-третьих, в обучении отсутствует учет перспективных направлений развития электронной техники. Электроника принадлежит к быстроизме-няющимся отраслям науки и техники. Следствием этого являются динамические изменения внешнего вида, внутренней конструкции, а иногда и принципов действия электронных элементов и электронных устройств, например, миниатюризация электронных устройств, вытеснение устройств аналоговой электроники устройствами цифровой электроники, повышение использования оптоэлектронных компонентов и мультимедийных, интерактивных устройств.

В-четвертых, всестороннему развитию личности, как доказывают многие ученые (П.Р.Атутов, Т.Новацки, В.Оконь, В.А.Поляков, Т.Томашевский), способствует выполнение учеником разнообразных общетехнических действий, в составе которых можно выделить: идентификацию, проектирование, конструирование, планирование, изготовление, эксплуатацию и кассацию (под «кассацией» мы понимаем процесс, включающий анализ состояния объекта и степени его пригодности для дальнейшего использования, демонтаж этого объекта, уничтожение или утилизацию оставшихся материалов). Сосредоточение современного обучения электронике только на идентификации и монтаже объектов электронной техники не позволяет в полной мере реализовать возможности процесса обучения электронике для развития личности ученика.

В-пятых, в современных научных трудах польских исследователей (М.Фрейман, Д.Фрейман, Р.Паженцки, К.Уздзицки и др.) обучение студентов факультетов технического воспитания рассматривается как подготовка учителя-предметника учебного предмета «Техника». Это сказывается на содержании обучения и, как следствие, на уровне квалификации будущих учителей. Вместе с тем учет перспективных направлений в изменениях жизнедеятельности человека, обеспечение гибкости профессиональной подготовки, повышение общетехнической подготовки в профессиональном образовании требуют формирования образа учителя технического воспитания как педагога с высокой общетехнической квалификацией.

Преодоление названных противоречий возможно посредством сис-темно-деятельностного подхода, предполагающего выделение и изучение элементов обучения электронике в системе общетехнической подготовки в их взаимосвязи, взаимообусловленности и динамике развития.

Указанные противоречия порождают актуальную научную проблему и обусловили выбор темы нашего исследования «Педагогические основы обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся Республики Польша».

Цель исследования: разработка педагогических основ обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся общеобразовательных школ Республики Польша.

Объект исследования: система общетехнической подготовки учащихся общеобразовательных школ Республики Польша.

Предмет исследования: содержание и процесс обучения электронике учащихся общеобразовательных школ Республики Польша в рамках системы общетехнической подготовки.

Гипотеза исследования.

Эффективность обучения электронике учащихся общеобразовательных школ Республики Польша повысится, если:

- содержание, методы и средства обучения электронике будут направлены на создание условий для формирования и развития у учащихся технической культуры и технических способностей с учетом их собственных интересов;

- обучение электронике будет учитывать преемственность общетехнической подготовки на уровнях начальной школы, гимназии, лицея;

- отбор содержания обучения электронике будет реализован с учетом современного и прогнозируемого состояния электронной отрасли;

- деятельность ученика в процессе изучения электроники будет отражать общетехническую деятельность и включать в себя следующие виды действий: идентификацию, проектирование, конструирование, планирование, изготовление, эксплуатацию и кассацию;

- отбор технических средств для использования в процессе обучения электронике будет обусловлен анализом их пригодности к развитию моторной, умственной и мотивационной сфер личности учащегося;

- подготовка и повышение квалификации учителей общетехнических предметов будут учитывать задачи, связанные с совершенствованием содержания, методов и средств обучения электронике.

В соответствии с целью и рабочей гипотезой были поставлены следующие задачи исследования:

1. Изучить опыт польской, российской и других зарубежных школ в области технического воспитания, политехнического образования, трудового и профессионального обучения с целью его использования при создании концепции обучения электронике в рамках системы общетехнической подготовки школьников ПР.

2. Осуществить отбор содержания, методов и средств обучения электронике в системе общетехнической подготовки, направленных на создание условий для формирования у учащихся технической культуры и технических способностей с учетом их собственных интересов.

3. Определить пути реализации преемственности в обучении электронике на уровнях начальной школы, гимназии и лицея в системе общетехнической подготовки Польской Республики.

4. Разработать методику применения научно-технического прогноза при отборе содержания обучения электронике.

5. Разработать методические модели процесса изучения электроники, обеспечивающие реализацию в деятельности учащихся всех компонентов общетехнической деятельности.

6. Осуществить оценку пригодности средств обучения электронной технике к развитию моторной, умственной и мотивационной сфер личности учащихся.

7. Определить направления и условия совершенствования подготовки и повышения квалификации учителей общетехнических предметов в области электроники.

Методология исследования. Общеметодологической базой и теоретической основой исследования являются законы причинности, теории познания, личности и деятельности (А. Н. Леонтьев, Т. Томашевский, Ю. Козелецкий и др.).

В работе мы основываемся на когнитивной, гуманистической теориях обучения, парадигме системности, теории поэтапного развития личности (Ж. Пиаже, JI.C. Выготский и др.), теории политехнического образования, общетехнической подготовки и соединения обучения с производительным трудом (П.Р. Атутов, С.Я. Батышев, Т. Новацки, В.А. Поляков,

С.Г. Щаповаленко), теории проблемного и программированного обучения (Дж. Девис, Ч. Куписевич, Н.Д. Никандров, В. Оконь), теории творческой и проектной деятельности (П.Н. Андрианов, А. Гуральски, Дж.Х. Джонс).

В решении обозначенных исследовательских задач применялся системный, междисциплинарный набор методов. На различных этапах исследования использовались следующие методы: изучение литературных источников и документов правительства, программ учебного предмета "Техника", трудов польских, российских и зарубежных ученых по философии, технике, педагогике, психологии, частным методикам, статистике; наблюдение действий рабочих профессий сферы электроники, изучение и анализ профессиональных характеристик в области электроники; экспертный метод, экстраполяционный метод, анализ результатов дельфического метода, метод сценариев развития для выявления будущих направлений в электронике; анкетирование для определения жизненной пригодности содержания обучения электронике; диагностическое обследование учащихся, студентов; педагогический эксперимент, в процессе которого были использованы наблюдение за ходом учебного процесса, изучение предметов трудовой деятельности учащихся (реальные изделия), тестирование (тест технических способностей, тест школьных достижений, тест понимания, тесты статистической обработки результатов исследования), метод семантического дифференциала для определения отношений к себе и к электронной технике.

Этапы исследования.

Первый этап (1991-1992 гг.) - период целенаправленного изучения и анализа отечественной и зарубежной педагогической, психологической литературы и непосредственной педагогической работы в школах в качестве преподавателя. В центре внимания было определение исходных теоретических положений и осуществление поиска путей и средств совершенствования обучения электронике в системе общетехнической подготовки учащихся общеобразовательных школ Польской Республики, разработка методики опытно-экспериментальной работы. Разрабатывались план и методика исследования.

Второй этап (1993-1994 гг.) - является этапом диагностических исследований. На этом этапе проведены пилотажные и диагностические исследования уровня общетехнической подготовки в области электронной техники, определялся уровень владения электронной техникой, необходимый для повседневной жизни. Продолжался анализ литературы и практического опыта в сфере общетехнической подготовки. Обрабатывались результаты диагностических исследований.

На третьем этапе (1994-2001 гг.) проведены экспериментальные исследования, выявлялись возможности более эффективной реализации общетехнической подготовки; разрабатывались, проверялись и внедрялись в практику работы общеобразовательных школ и педагогического института научно-методические рекомендации.

Экспериментальной базой исследования были: Высшая Педагогическая Школа в Жешуве, основные школы (начальные и неполные средние) села Борек, городов Тычин, Кольбушова, Жешув № 6, 10, 25, лицей № 6 в Жешуве.

Научная новизна исследования.

1. Обоснована теоретическая и практическая необходимость совершенствования обучения электронике в системе общетехнической непрерывной подготовки учащихся школ Польской Республики, направленного на создание условий для формирования у них технической культуры и технических способностей с учетом их собственных интересов.

2. Выявлены пути и средства реализации преемственности обучения электронике в системе общетехнической подготовки на уровнях начальной школы, гимназии и лицея Польской Республики, что связано с определением стимулирующей роли содержания, методов и средств обучения электронике в развитии умственной, мотивационной, моторной сторон личности учащихся общеобразовательных школ на выделенных этапах развития: раннем, младшем, среднем и старшем школьном.

3. Создана методика применения научно-технического прогноза при отборе содержания обучения электронике, которая позволяет более эффективно использовать методы прогнозирования (экстраполяционный, дельфический, экспертный метод, метод сценария развития) в определении содержания обучения электронике в системе общетехнической подготовки.

4. Разработаны методические модели процесса изучения электроники (проектно-эксплуатационная, эксплуатационная, кассационная, конст-рукторско-производственная и концептуальная), обеспечивающие реализацию в деятельности учащихся всех компонентов общетехнической деятельности.

5. Определены условия и средства совершенствования содержания и методов обучения электронике в процессе подготовки и повышения квалификации учителей общетехнических предметов: учет перспективных изменений в мире жизнедеятельности при отборе содержания обучения электронике; обеспечение тесных связей между содержанием обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки школьников общеобразовательных школ, в подготовке студентов и в подготовке и повышении квалификации по электронике учителей общетехнических предметов; введение в большей степени в содержание обучения электронике образного материала; введение в учебный процесс проблемных методов обучения.

Теоретическая значимость исследования заключается в определении дидактических основ обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся школ Польской Республики, способствующих созданию условий для формирования у них технической культуры и технических способностей с учетом их собственных интересов.

Практическая значимость исследования.

1. Обоснованы направления и средства совершенствования обучения электронике в системе общетехнической подготовки учеников начальных школ, гимназий, лицеев и учителей общетехнических предметов в Польской Республике.

2. Разработано содержание обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся общеобразовательных школ Польской Республики.

3. Разработано методическое пособие для учителя по обучению электронике в начальной школе, гимназии и лицее.

4. Разработаны технические средства обучения электронике (электронные наборы, компьютерные программы и др.), ориентированные на развитие моторной, умственной и мотивационной сфер личности учащихся.

5. Разработаны учебные программы и методические рекомендации по обучению электронике студентов педагогических вузов и учителей общетехнических предметов.

6. Разработаны инструменты диагностических исследований: тесты для измерения достижений по электронике на разных ступенях образования, тесты понимания электронной техники, анкеты и опросные листы.

В соответствии с осуществленным исследованием и полученными результатами на защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1. Концепция обучения электронике в системе непрерывной общетехнической подготовки учащихся Польской Республики, направленная на создание условий для формирования у них технической культуры, технических способностей с учетом их собственных интересов.

2. Процедура отбора, систематизации и конкретизации содержания обучения электронике в общетехнической подготовке, реализуемая в начальной школе, гимназии, лицее, что позволяет осуществить переход от начальных целей общетехнической подготовки через этапные цели к учебному материалу и требованиям обучения в виде учебных стандартов.

3. Применение проблемных методов обучения электронике таких, как: "мозговой штурм", "про-контра", метаплан, "АРИЗ-Электрон" и др., снабженных процедурой их отбора и методиками применения, что способствует активизации формирования у учащихся технической культуры и технических способностей.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается логикой исходных методологических позиций автора; опорой на научные теории, концепции мирового значения; разнообразными источниками педагогической, психологической и электронной информации; применением комплекса взаимодополняющих методов исследования; целенаправленным анализом педагогической действительности и требований, вызванных изменениями в разных сферах жизнедеятельности в республике Польша; подтверждением гипотезы конкретными теоретическими и практическими результатами; широкой апробацией основных положений исследования на конференциях, совещаниях, симпозиумах общепольского и международного характера.

Апробация результатов исследования. Ход и результаты исследования на различных этапах обсуждались и получили одобрение на пяти международных и семи всепольских конференциях по проблеме повышения эффективности образования (Быдгошч 1993 г., Жешув 1995 г., Быд-гошч 1995 г., Яхранка 1995 г., Ивонич 1996 г., Дублин 1997 г., Тарнобжег 1997 г., Быдгошч 1998 г., Радом 1998 г., Зелена Гура 1998 г., Варшава 1998 г., 2000 г.), на заседаниях Ученого совета и научных семинарах Института общего среднего образования РАО, на заседаниях лаборатории Дидактики техники в Высшей Педагогической Школе в Жешуве, на курсах повышения квалификации учителей, директоров школ, методистов при ИПК городов Пшемысля, Тарнобржега, Кросна, Жешува.

Для массовой педагогической практики итоги исследования представлены публикациями в журналах "Педагогика труда", "Образование взрослых", "Технические воспитание". Основные положения исследования и разработанные на их основе методические материалы опубликованы массовыми тиражами в виде тезисов научных докладов, книг, пособий, методик, брошюр, наглядных пособий.

Внедрение результатов исследования. Разработанные в диссертации содержание учебного материала и методические рекомендации по обучению электронике внедрены в практику основных школ (начальных и неполных средних) села Борек, городов Тычин, Кольбушова, Жешув № 6, 10, 25, лицей № 6 в Жешуве. Методические рекомендации по обучению электронике внедрены в более чем двухстах школах подкарпацкой и других областей Республики Польша. Программы обучения электронике, методические рекомендации, средства обучения внедрены в работу Института Техники Высшей Педагогической Школы города Жешува.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

ОЦЕНКА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТАБЛИЦА • — — — — — — — — — - - -

ТЕСТ ПРОВЕРКИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЯМ ИНТРУКЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ОПЫТНЫЕ НАБОРЫ Рис. 97. Модель проведения лабораторных занятий.Например, для ознакомления студентов со строением и действием логических элементов разного типа ученикам предлагается инструкция, фрагмент которой приведен ниже.ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ОПЫТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ПОМОЩИ НАБОРА АБВ ЛОГИКИ ЗНАНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ОПЫТОВ:

1. Понятие логических элементов.2. Основные логические функции.5. Законы алгебры Буля и де Моргана.4. Реализация логических функций элементами электрическими и элек тронными.ХОД РЕАЛИЗАЦИИ ОПЫТОВ

1. Исследование элемента из диодных ключей.а.- нарисуй таблицу состояний для элемента, приведенного на схеме 1, Таблица состояний Схема 1.б.- посредством анализа действия элемента заполни таблицу; в.- напиши, какую функцию реализует элемент: И\ г.- смонтируй схему 1; д.- проверь правильность анализа.Вывод: Светодиод D засветился когда ко входу А и ко входу В нами подключен высокий сигнал (логическая единица). В других комбинациях входных сигналов светодиод не светит. Это подтверждает правиль ность теоретического решения, что анализируемая схема реализует ло гическую функцию И.

2. Исследование логического ДТЛ-элемента.а.- нарисуй схему для исследования состояний любого логического ДТЛ-элемента; б.- отбери значения сопротивлений резистанции; в.- нарисуй и заполни таблицу состояний; ^ ^ -й-НСТ 22 к П П D» Схема 2.г.- напиши, какую функцию реализует элемент: И-НЕ; г.- смонтируй элемент по схеме 2; д.- провери правильность анализа.Вывод: Светодиод D только в одном случае на засветился - когда ко входу А и ко входу В мы подключили высокий сигнал. Это подтверждает правильность теоретического решения, что анализируемая схема реали зует логическую функцию И-НЕ.

3. Проверка состояний интегральных логических элементов.а.- соедини интегральную схему US 1, а затем US 2 способом, ука занным на схеме 3; • 1\^ А • ()_\» Схема 3 б.- проверь какую функцию исполняет; в.- напиши название функции И-НЕ; г.- нарисуй по каталогу логических компонентов соединения в логи ческих микросхемах.Обозначение микросхемы: Обозначение микросхемы: Вывод: Исследованные элементы реализуют функцию И-НЕ. Они вместе с тремя элементами И-НЕ составляют логические микросхемы UCY 7400, MCY 7411. UCY 7400 - это полупроводниковая интегральная микросхема (ТТЛ) для профессионального использования. МСУ 7411 это полупроводниковая интегральная микросхема (КМОП) для профессиональ ного использования.4, Определение передаточной характеристики а,- нарисуй схему для определения передаточной характеристики элемента И-НЕ; ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Схема 4 б.- соедини элементы по схеме 4; в.- подготовь таблицу величин необходимых для определения пере даточной характеристики интегральной схемы; ТТЛ-элемент КМОП-элемент Г.- нарисуй передаточные характеристики логических элементов КМОП-элемент ^-^У\у 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 U1 В Вывод: В действительности логическая "1" не обозначает напря жения равного 5В, а логический "О" не обозначает напряжения равного ОВ. Передаточная характеристика для КМОП-элемента более идеальная.Для ТТЛ-элементов принимается условные периоды напряжений, а la зна чение определяют следующие стандарты: • с -0,5 по 0,8 допустимый период входного напряж:ения для "О"; • - с 2,0 по 5,5 допустимый период входного напряэюения для "1"; • с 0,0 по 0,4 гарантируемый период выходного напряжения для "О"; • с 2,4 по 5,0 гарантируемый период выходного напрялсения для "1".5. Определение времени задержки распространения логических элементов.а.- нарисуй схему для измерения времени задержки распространения сигналов в логических ТТЛ- и КМОП-элементах;

ГЕНЕРАТОР осциллоскоп Схема 5 б.- соедини элементы по схеме; в.- подготовь таблицу величин, необходимых для определения зна чения времени задержки распространения; ТТЛ-элемент Расстояние между вход, и вых. сигналами деление Установка генератора развёртки Hs/деление Время задерж:ки распространения HS КМОП-элемент Расстояние между вход, и вых. сигналами деление Установка генератора развёртки нз/деление Время задерж:ки распространения HS Вывод: Время задержки мы измеряли как расстояние меж:ду вход ным и выходным сигналами на уровне 1,5 В. Оно разное для ТТЛ- и КМОП элементов. В среднем в шесть раз время задерж:ки распространения для КМОП-элементов больше, что обусловлено существованием большей входной емкости, созданной конденсатором метол - окисел - полупровод ник.6. Определение мощности потребления энергии логическими элементами.а.- нарисуй схему для измерения мощности потребления энергии ТТЛ- и КМОП-элементами; 1 per. f i ГЕНЕРАТОР ^±.г 3 Q Схема 6 б.- соедини элементы по схеме 6; в,- подготовь таблицу величин, необходимых для определения зна чения мощности потребления энергии ТТЛ- и КМОП-элементами; Частота входного сигнала 10 000 000 Напряжение питания ТТЛ-элемент Сила тока Мощность КМОП-элемент Сила тока Мощность г.- нарисуй характеристики мощности потребления энергии ТТЛ- и КМОП-элементами в зависимости о частоты входного сигнала , 2 . . 10 •• • - ТТЛ-элемент —• • • -

КМОП-элемент

10' 10- 10' 10' 10' 10 ' f Гц Вывод: По мере повышения частоты входного сигнала мощность потребления энергии одним ТТЛ-элементом остается неизменной и равна 10 Вт, только при высокой частоте около 10^ Гц мощность повышается.Мощность потребления энергии одним КОМП-элементом по мере воз растания частоты входного сигнала постепенно возрастает. В общем, мощность потребления энергии одними ТТЛ-элементом гораздо больше, чем мощность потребления энергии одними КМОП-элементом. Она зави сит от выполнения временной характеристики переключений.Профессиональная подготовка учителей общетехнических предме тов создает много случаев для применения метода проектов, в которых в полной мере обнаруживаются его педагогические ценности.Традиционно метод проектов используется для реализации диплом ных и завершающих работ. Они в виде лицейских дипломных работ ис полняются на третьем курсе вузовского обучения, магистерских работ - на втором (дополнительном) курсе или на пятом курсе (при однородном обу чении), завершающих работ - в конце последиполомных студий.Тематика приведенных работ по электронике может касаться сле дующих вопросов: • проектно-конструкционной разработки электронного устройства, приме няемого в процессе обучения; • разработки вопросов обучения электронике школьников разных школ (измерения достижений, применения новых средств обучения и т.п.).Совершенствование подготовки и повышения квалификации по электронике учителей общетехнических предметов путем введения метода проектов было связано с проведенными нами следующими мероприятия ми: • учёт заинтересованности и достижений студентов при выборе темы про екта; • разработка плана реализации определенных этапных заданий при подго товке проекта; • применение активизирующих методов поиска новых решений; • использование метода проектов в реализации содержания предметов: конструкторская лаборатория, дидактика техники.Проекты в основном сосредотачиваются на семинарах. Их проводят учителя по определенной области знаний. Поэтому, для учета заинтересо ванности и достижений студента, отбор темы проекта связан с возможно стью отбора семинарской группы, и, следовательно, предложением, отбо ром, уточнением темы работы.С целью обеспечения ритмичности работ над проектом, на первых семинарах студенты вместе с учителем составляют план реализации от дельных работ. Примерный общий план реализации заданий приведен в таблице 41.Таблица 41.Общий план реализации заданий.Методические работы Вступительный анализ литератур ных источников.Разработка концепции проекта Разработка инструментов исследо ваний Разработка теоретической части проекта Проведение пилотажных исследо ваний Проведение исследований Анализ результатов исследований Завершение первой версии работы Завершение работы Защита работы А Н И Я Проектно-конструкторские работы Вступительный анализ литературных источников.Разработка концепции проекта Составление проекта объекта Разработка и проверка модели объекта Разработка технологической докумен тации Изготовление объекта Разработка инструкции по эксплуата ции Завершение первой версии работы Завершение работы Защита работы Время реализации 30 ноября 15 декабря 31 января 28 февраля 15 марта 31 марта 10 апреля 20 апреля Независимо от проблематики проекты в виде дипломных работ очень обширны и трудоемки (на реализацию магистерской работы предна значается приблизительно 600 часов самостоятельной работы студента, на лицейской - 400, завершенной - 200). Их выполнение требует применения знаний из разных отраслей науки и умений, приобретенных студентом на разных предметах обучения. Поэтому, для обеспечения успешности надо постепенно подводить обучающихся к самостоятельной работе над проек том. Этой цели служат проекты меньшей трудоёмкости, реализуемые сту дентами на протяжении всех курсов обучения. Их применяют на предме тах, которые способствуют синтезу знаний, умений, соединения теорети ческой и практической деятельности, таких, как дидактика техники, кон структорская лаборатория. Проекты, реализуемые на предмете дидактика техники, касаются разработки сценария урока по электронной теме, разра ботки теста достижений по электронике и т.п. В рамках конструкторской лаборатории проекты касаются разработки проектно-конструкторской до кументации и инструкции по эксплуатации самостоятельно изготовляемой модели электронного устройства.В поиске решений проектно-конструкторских заданий студенты имеют возможность продемогстрировать овладение умениями отбора и выполнения оптимизированного метода поиска решений.Например, для выполнения задания по разработке конструкции ис точника вторичного электропитания использована морфологическая таб лица (таб. 42).Таблица 42.Морфологическая таблица для поиска решения источника вторичного электропитания.Частичные функции Выпрямитель Трансформатор Фильтр Стабилизатор Сила тока Напряжение Мощность Тип сердечника Известные решения Мостовый дискретный до 50 В Трансформатор с одной вторичной обмоткой до 50 Вт Тороидальный Емкостный Параметрический Однополупереди одный с 1 до 5 А с 50 до 100 В Трансформатор с двумя вторич ными обмотками с 50 до 100 Вт Двухстержневой Индуктивный Компенсационный Мостовый интегральный свыше 5 А свыше 100 в Автотрансфор матор свыше 100 Вт Трехстержневой Электронный Импульсный Например, структура проекта по теме «Использование генераторов функции в реализации лабораторных занятий» приведена ниже.Введение Глава I. Теоретические основы строя, действия и применения генераторов.1.1. Основы устройства и действия генераторов.1.2. Классификация генераторов.1.3. Генераторы LC.1.4. Генераторы КС.

1.5. Генераторы кварцевые.1.6. Генераторы несинусоидальных колебаний.1.7. Генераторы функции.Глава П. Применение генераторов функции в лабораторных занятиях по электронике

2.1. Цели и задачи лабораторных занятии по электронике.2.2. Программа лабораторных занятий по электронике.2.3. Содержание лабораторных занятий по электронике с применением ге нераторов функции.Глава III. Проект и конструкция самостоятельно изготовленного генерато ра функции.3.1. Анализ различных конструкционных решений генераторов функции.3.2. Отбор оптимального решения,

3.3. Основные параметры генератора.3.4. Принципиальная схема и список элементов генератора.3.5. Монтажная схема генератора.3.6. Замечания по эксплуатации и устранению неисправностей.Заключение.

Список литературы диссертации автор научной работы: доктора педагогических наук, Маршалек, Александер, Москва

1. Напиши, чем ты занимаешься в свободное время?Я люблю помогать отцу регулировать и исправлять автомашину.

2. Перечисли, каким требованиям должно удовлетворять устройство?1. подключение непосредственно в систему зажигания;2. безопасное;3. надежное;4. несложная конструкция;5. из стандартных элементов;6. питающееся от батареи;7. низкая цена компонентов.

3. Напиши основную функцию и частные функции устройства.Основная функция: генерирование кратковременных импульсов света в момент искрового разряда; частные функции: излучение постоянного света.

4. Приведи блок-схему устройства с сопутствующими блоками.

5. Проверь, выполняет ли запроектированное Тобой устройство все заложенные функции? Если нет, исправь схему красным цветом.

6. Приведи принципиальной схему избранного Тобой устройства.

7. Проверь, могут ли требования, оцененные ниже всех, быть изменены другими частичными решениями?

8. Обозначь на принципиальной схеме красным цветом предложенные Тобой изменения.ПроводЗондъR1 Л D3С1