Возможные проблемы и особенности в реализации программы, возможные пути их решения.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СТАНЦИЯ ЮНЫХ ТЕХНИКОВ» ГОРОДА САРОВА

 

 

Принято                                                                                 Утверждено                                                   

Педагогическим советом                             приказом директора

Протокол № __________                             _________Н.Н.Савкина                

«__» ___________ 2019 г.                                   «___»___________ 2019 г.              

                                                            

 

 

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

                        «Основы радиоэлектроники»

Возрастной состав: 4-8 класс

Срок реализации: 1 год

 

Автор–составитель:Ковшов Николай Константинович,

                                                              педагог дополнительного образования

                          

 

 

 

2019 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

 

1.  Актуальность программы и общая цель.

Сейчас мы видим большое количество электронных устройств - как в быту, так и почти в любой работе, причём это количество постоянно растёт. Современный человек буквально окружён разнородной, чаще всего сложной электроникой. Однако, в силу экономических причин, мы зачастую видим невысокую надёжность, недолгие сроки службы и низкую ремонтопригодность этой электроники (это вызвано желанием производителя поднимать объёмы продаж). Такая ситуация ведёт к нерациональному и неэкологичному перепроизводству электронной аппаратуры сверх реальной потребности общества, да к тому же такое перепроизводство нерационально оттягивает на себя ресурсы - как природные, так и ресурсы общества. Кроме того, такая ситуация является одной из причин кризисов перепроизводства.

С практической точки зрения, низкая надёжность электроники ведёт к понижению надёжности и стабильности любой области труда, использующей электронику, или резко растит себестоимость (то есть или надо или иметь всё оборудование минимум в двух экземплярах на случай отказа, или мириться с возможностью отказа оборудования в любой момент, в том числе в критический). Поэтому на практике есть достаточно стабильный спрос на навык ремонта (в том числе в полевых условиях) электронной аппаратуры, в том числе сложной и малоремонтопригодной.

С экологической точки зрения современная электроника является продуктом сложной и многокомпонентной химии, что приводит к разнородным экологическим загрязнениям в результате её утилизации. Из-за разнородности химического состава задача экологически чистой утилизации электроники решается плохо. Поэтому ремонт электроники вместо покупки новой - это прямое благо для экологии нашей планеты.

Для того, чтобы человек мог осуществлять ремонт электроники, он должен обладать некоторыми вполне определёнными знаниями и навыками. На формирование этих знаний и навыков и направлена данная программа.

 

Общие сведения о программе.

Программа "Основы радиоэлектроники" имеет техническую направленность, дополняет общеобразовательные предметы «Физика» и «Технология» в разделе «Электричество». В нее включен материал из области электроники и схемотехники, не содержащийся в базовых школьных программах.

Объединение комплектуется из учащихся 4-8 классов. Условие набора в объединение свободное - принимаются все желающие. Обучение рассчитано на 1 год - 216 часов. Занятия проводятся 2 раза в неделю по 3 академических часа.

Наполняемость в группе составляет 12 человек.

Возможные формы организации деятельности учащихся на занятии: групповая и индивидуальная. Групповая форма применяется при проведении бесед, объяснении нового материала. Индивидуальные формы занятий предполагаются при подготовке к конкурсам, при выполнении проектных работ.

Применяются следующие типы занятий: комбинированное, практическое, диагностическое, контрольное.

Возможные формы проведения занятий: практическое занятие, беседа, защита проектов, занятие – игра, экскурсия, выставка.         

Формы аттестации учащихся: Тесты по пройденным темам. Защита работ. Выставка работ учащихся.

 

Возможные проблемы и особенности в реализации программы, возможные пути их решения.

3.1. Тенденции современной электроники - это переход к микропроцессорным и микроконтроллерным решениям, увеличение доли микроэлектроники, увеличение доли узкоспецифичных электронных устройств (то есть уменьшение универсальности устройств), уменьшение ремонтопригодности устройств (одноразовая электроника). Именно это ставит проблемы: микроконтроллерная и микропроцессорная техника требует достаточно серьёзных навыков программирования (которых обычно нет у детей), микроэлектроника требует навыков пайки очень высокого уровня (малодоступных для детей) и специального оборудования, узкоспециализированная и неремонтопригодная электроника затрудняет мотивирование детей через ремонт их техники.

 

3.2. Проблемы мотивации детей. Современные дети живут в мире, насыщенном радиоэлектроникой, и потому многие старые методы мотивации не работают. Если в СССР дети массово мечтали собрать карманную рацию или рацию в спичечном коробке, то сейчас, когда у каждого ребёнка в кармане сотовый телефон, а подобные, но чуть большие рации дёшево продаются в магазине игрушек – дети об этом не мечтают. Если в СССР поговорить через "взрослую" радиостанцию с другим концом земного шара было сильнейшим мотивом, то сейчас почти каждому ребёнку доступен Интернет, где можно увидеть и услышать любую точку мира за секунды. Кроме того, при попытке собрать аналог промышленно выпускающегося устройства своими руками, дети сейчас редко могут конкурировать с промышленностью и тем более выигрывать у неё. Поэтому зачастую дети хотят именно запрещённого как раз из-за того, что оно запрещённое, и поэтому не продаётся, так как, если вещь продаётся, то детям легче упросить взрослых её купить, чем сделать самим (в связи с тем, что деньги зарабатывают не они, а взрослые, а электроника сейчас в силу своей массовости относительно недорога).

Пути решения:

3.2.1. Прямая личная заинтересованность – ремонт сломанной личной электроники детей, игрушек, гаджетов. Так же изготовление электронных подарков.

3.2.2. Индивидуальная работа с детьми - поиск задач интересных конкретному ребёнку и реализация их через индивидуальные проекты. Примеры - мощная колонка Bluetooth, металлоискатель, электросамокат. Ребёнок способен воспринять больше теории, если она относится к его проекту – а значит к текущей области интереса.

3.2.3. Повышение яркости, зрелищности, эффектности, наглядности, красоты готового результата. Типичный пример: изготовление светильника, плавно меняющего цвет (на базе RGB LED + MOSFET).

3.2.4. Поиск нестандартных, оригинальных тем, неосвоенных промышленностью, или забытых решений.

3.2.5. Демонстрация нераспространённой электроники (например: демонстрация работы автоматического затвора сварочной маски легко превращается в лекцию по принципу действия жидких кристаллов, демонстрация дискотечного лазерного проектора – в лекцию о принципах развёртки изображений и принципе работы телевизора и осциллогафа и т.д.)

 

3.3. Проблема изменения отношения к радиоэлектронике в обществе. В современном обществе изменилось отношение к радиоэлектронике - сейчас в ней не видят вершину технического прогресса (вершину технического прогресса сейчас видят в компьютерах), а достаточно служебную вещь. В результате этого, а так же тенденций из пункта 3.1. сейчас резко уменьшилось количество практикующих радиолюбителей, что привело к свёртыванию широкой розничной торговли радиодеталями (кроме Интернета, но там своя специфика - большие сроки доставки, зачастую большие минимальные партии товара, и затруднения при закупках образовательной организацией). Это осложняет и замедляет работу и в реализации индивидуальных проектов, и при ремонте - из-за логистических проблем.

Кстати, это же изменение отношения в обществе ведёт и к уменьшению количества желающих заниматься радиоэлектроникой, и к уменьшению их мотивации.

 

3.4. Проблема с низким общим техническим уровнем детей и с низким общим научно-образовательным уровнем детей, сопряжённая с высокой насыщенностью радиоэлектроники теорией. Дело в том, что дети сейчас изначально практически ничего не знают, но при этом способны воспринимать теоретические знания только очень небольшими количествами (не более 15 минут). Однако даже для самых первых шагов в радиоэлектронике надо иметь довольно много теоретических знаний (чтобы собрать любую схему, надо хотя бы понимать обозначения на схеме и соотносить эти обозначения с реальными деталями).

Пути решения:

3.4.1. Использование радиоконструкторов, где есть наглядные схемы, позволяющие начать работу, ещё не полностью зная обозначения деталей.

3.4.2. Начинать надо с самых простейших и тривиальных схем, требующих минимум теоретических знаний. На данный момент я считаю такими схемами простые логические схемы (простая логика, например 155 и 555 серии), которые после понимания принципа действия ведут себя как кубики. Стандартный путь "пассивные элементы - полупроводники - транзистор - микросхемы" оказался слишком сложен, долог и потому скучен для современных детей. Путь же “сборка без понимания” грозит отказом детей от изучения теории и глубоким теоретическим провалом.

 

Ожидаемые результаты.

4.1. Требования к детям по результатам прохождения курса:

4.1.1. Знание правил ТБ: электробезопасность, ТБ при работе с типовой РЭА, ТБ электромонтажа, знание безопасных приёмов работы.

4.1.2. Понимание электросхем и знание радиодеталей до уровня "эта деталь на схеме - эта деталь физически" - для распространённых деталей. Способность сопоставить запаянную печатную плату и её электросхему (для устройств до средней плотности монтажа и не очень больших плат, односторонних). 

4.1.3. Знание принципов работы важнейших радиодеталей. Знание важнейших базовых теоретических понятий радиоэлектроники.

4.1.4. Умение пользоваться тестером. Умение проверить тестером важнейшие радиодетали (кроме конденсатора - конденсатор проверяется лишь на КЗ/утечку, а электролитический конденсатор большой ёмкости ещё грубо - на заряд).

4.1.5. Умение паять до возможности заменить произвольную радиодеталь в платах до средней плотности монтажа, односторонняя плата) (кроме планарных деталей и БИС)

4.1.6. Навык поиска схемы заданного устройства в Интернете. Умение найти информацию о конкретной радиодетали в Интернете. Навык использования баз данных или справочной литературы по радиодеталям для поиска данных о конкретной детали. Умение (при помощи программы или таблицы) работать с цветовой маркировкой резисторов.

4.1.7. Способность по готовой небольшой схеме подобрать детали и собрать эту схему (низкой плотности монтажа).

 

В целом: ребёнок должен быть способен определить видимую или несложную неисправность в электронном устройстве до средней плотности монтажа (при необходимости используя схему и тестер), и починить её (заменить неисправную деталь).

 

4.2. Желательные (необязательные) ожидания по результатам прохождения курса:

4.2.1. Создание собственных простых схем, их сборка и отладка.

4.2.2. Навык работы с осциллографом и генератором.

4.2.3. Навык поиска схемы в интернете "под задачу", с пониманием уровня сложности схемы. Навык подбора детали по параметрам с помощью баз данных или Интернета. Навык работы с распространёнными системами маркировки деталей (маркировка планарных резисторов и керамических конденсаторов, маркировка отечественных маломощных резисторов, сокращённая маркировка распространённых транзисторов и ИМС, и т.п.)

4.2.4. Пайка до уровня большие БИС (два ряда выводов), простые немелкие планарные детали и планарные ИМС с не мелким шагом. Навык пайки простых деталей в платах высокой плотности монтажа (например, замена электролитических конденсаторов на материнской плате компьютера).

4.2.5. Знание типовых неисправностей широкораспространённой РЭА.