Нефтеюганское районное муниципальное общеобразовательное учреждение «Куть-Яхская средняя общеобразовательная школа»

Профильный элективный курс

Виртуальный измерительный комплекс – своими руками

10-11 класс

Составитель: Климович Виктор Владимирович,

учитель физики и информатики

п. Куть-Ях

Тип и вид учебного учреждения:

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа».

Название программы:

Виртуальный измерительный комплекс – своими руками

Образовательная область:

Естествознание

Учебная дисциплина:

Физика

Вид образовательной программы:

Профильный элективный курс.

Ступень образования:

Старшая общая школа.

введение

Мы живем в век информационных технологий, а, следовательно, быть компетентным в этих самых технологиях просто необходимо. Умение обрабатывать информацию, выходит на первый план. Основным инструментом для обработки информации служит персональный компьютер. Но кроме компьютера человека сегодня окружают масса других электронных устройств, начиная с пульта дистанционного управления телевизором и заканчивая космической техникой. При всех различиях в устройстве, назначении, внешнего вида, их объединяет одно общее свойство – они электронные! То есть в своей основе содержат набор простейших электронных компонентов: транзисторы, диоды, конденсаторы и так далее, поэтому можно с уверенностью сказать, что человеку любой специальности просто необходимо овладевать знаниями в области электроники и вычислительной техники как неотъемлемой части общей его технической культуры, технической грамотности и компетентности.

Никто не будет оспаривать мнение о том, что современные технологии позволяют пользоваться электронными устройствами, не имея абсолютно никакого представления о принципах их работы, и без специальных знаний можно вполне обойтись. Соглашусь с любыми доводами в пользу этого. Производители электроники все делают для того, чтобы потребители даже не догадывались о содержимом их устройств. Способов скрыть внутреннее содержимое и принципы работы, достаточно много. Начиная с авторских прав и заканчивая инструкциями по эксплуатации, в которых на все вопросы о неполадках, только один ответ – обратитесь в сервисный центр. Причина этого вполне очевидна – прибыль. Но тем самым они препятствуют желанию человека разобраться в причинах неисправности. Останавливают творческий порыв у большинства людей. Особенно это касается молодых неокрепших детских умов. Ребенок перестает интересоваться причинами, пользуется только следствием. Гораздо солиднее иметь модный, дорогой телефон, чем знать, как он устроен и как работает. Интерес к науке, которая породила всю электронику, стремительно снижается. И первый в списке устройств - «убийц» интереса – это компьютер! Да, да, это универсальное устройство, без которого сегодня, казалось бы, просто невозможно обойтись, начинает заменять реальность физическую на реальность виртуальную. Но полемика по этому вопросу выходит за рамки данного элективного курса. Мне всего лишь хотелось указать причину, которая легла в основу написания данной программы. В чем сила компьютера, в том его слабость. А именно, в его универсальности. Используя это свойство, было решено возродить интерес учащихся к фундаментальной науке – физике. Интегрируя информатику в физику, дать последней «второе дыхание», по элективного курсай программыатикис учащихся мне пришла идея написания данной программы. тв- ", только один ответ – обратитесказать, насколько интересно и увлекательно собственное исследование, реальный физический эксперимент, в котором основными инструментами являются золотые руки, пытливый ум, и… компьютер. Тем самым повысить мотивацию на изучение физики.

Наиболее эффективным путем к овладению знаниями и умениями в области электронных устройств было и остается радиолюбительство. Радиолюбительство политехнично по своей сути. Оно закрепляет и расширяет знания основ многих наук, приобщает к современной технике, развивает творческие способности, воспитывает любознательность, изобретательность, настойчивость в преодолении трудностей - качества, необходимые будущим новаторам производства, конструкторам [1]. А если к этому прибавить информационные технологии, то эффект будет просто потрясающим.

Именно в школе на уроках физики и во внеклассной работе по предмету должны быть созданы благоприятные условия для более глубокого изучения основ электроники с использованием ИКТ, что позволит юным радиолюбителям разбираться в принципах работы сложной бытовой техники, ее грамотно обслуживать и эксплуатировать, производить несложный ремонт.

Интерес учащихся к радиотехническому творчеству может поддерживаться в рамках проведения курсов по выбору в основной школе и элективных курсов в старшей профильной школе.

Мною была поставлена задача разработки элективного курса ''Виртуальный измерительный комплекс – своими руками'' для классов с углубленным изучением физики. На основе элективного курса этой тематики учащиеся могут овладеть «радиолюбительским минимумом» знаний и практических умений. Первые шаги в этом направлении – это знакомство с основами электротехники и радиотехники, так как путь в профессию, связанную с электроникой, начинается с изучения принципа работы полупроводниковых диодов, транзисторов, интегральных микросхем. Практическое изготовление измерительных приборов с «электронной начинкой» и аналогово-цифровых преобразователей, является второй частью обучения, но самое интересное находится в третьей части данного курса – это сопряжение собственноручно изготовленных приборов с персональным компьютером!

пояснительная записка

Изучению вопросов технического (прикладного) использования законов физики уделяется в учебниках по современным меркам недостаточно внимания, а их интеграция в предмет «информатика», вообще отсутствует. Вопросы радиоэлектроники в этом ряду не являются исключением. В разных учебниках по физике этот материал представлен с разной степенью подробности и глубины изложения. Так, например, в учебном пособии по физике для 10 класса с углубленным изучением предмета (под. ред. А.А. Пинского, авторы: О.Ф. Кабардин, В.А.Орлов, Э.Е. Эвенчик ) [2] в разделе «Электродинамика» мы находим сведения о принципах звукозаписи. При изучении темы ''Электрический ток в вакууме'' приводится информация о работе электровакуумных приборов: радиолампах и электронно-лучевой осциллографической трубке. Принцип работы полупроводникового диода и транзистора поясняется при изучении вопроса об электрическом токе в полупроводниках. Вопросам микроэлектроники и разработкам перспективных многофункциональных миниатюрных устройств посвящен краткий обзор на одной странице в теме «Электрический ток в полупроводниках». В учебном пособии по физике для 11 класса (этих же авторов) в главе второй представлен материал об открытии электромагнитных волн и их свойствах (отражении, преломлении, интерференции, дифракции и поляризации), рассматривается схема и принцип работы радио А.С.Попова. Представлена информация о модуляции и демодуляции радиосигналов, рассмотрен принцип работы детекторного приемника, усилителя низкой частоты, имеется информация о телевизионном вещании и радиолокации.

Однако можно ли с уверенностью сказать, что учащиеся, ознакомившись с содержанием материала по электродинамике, будут иметь достаточное представление об основных принципах работы современной электронной техники. Электроника не стоит на месте. Появилось огромное количество новых бытовых приборов, работающих на новых принципах, причем многие из них являются преобразователями сигналов.

Учитывая современный уровень развития электронной техники и информационных компьютерных технологий, их влияние на сферы жизни человечества, естественно возникает вопрос о необходимости и достаточности информации и практических умений по основам электроники в средней и старшей школе.

Чтобы достигнуть высот понимания принципов работы современного электронного оборудования и овладеть совершенными практическими умениями, надо, как говорят специалисты-инженеры, «родиться с паяльником в руках». Интерес к профессии радиотехника (инженера, электроника, схемотехника) имеет в своей основе природные задатки, детскую любознательность и мотивацию к практическому творчеству. Электроника в этом смысле сравнима с процессом написания музыкальных произведений, сочинением стихов, созданием скульптур.

Расширение и углубление знаний по электронике осуществляется большинством учащихся, как правило, на уровне самообразования. Ребята, интересующиеся этим предметом, ищут нужную им информацию в журналах, научно-популярных книгах. На современном этапе развития информационной культуры общества неоценимую помощь оказывают Internet-ресурсы.

Учитель обязан придать процессам самообразования школьников черты планомерности. Важно сориентировать детей на целенаправленное изучение вопросов теории и истории этой области научного знания.

Более глубокий и практический интерес учащихся к изучению основ радиоэлектроники должен поддерживаться в рамках элективных курсов.

В данный момент, общее образование в Российской федерации претерпевает череду реформ, одна из которых предлагает новую парадигму образования, то есть переход на компетентностный подход в образовании, который предполагает четкую ориентацию на будущее, проявляющуюся в возможности построения своего образования с учетом успешности в личностной и профессиональной деятельности. Компетенция проявляется в умении осуществлять выбор, исходя из адекватной оценки своих возможностей в конкретной ситуации, и связана с мотивацией на непрерывное образование.

Понятие "ключевые компетенции" стало неотъемлемой составляющей модернизации образования в экономически развитых странах. Хотя на настоящий момент не сложилось общепринятого определения ключевых компетенций, тем не менее, общим для всех определений является понимание их как способности человека справляться с самыми различными задачами.

По утверждению А. В. Хуторского [3], для современного этапа школьного образования актуальна проблема несоответствия между социальным и личностным заказом на образование. Для достижения оптимального сочетания социального и личностного заказа на образование необходимо внедрение компетентностного подхода. Выделение в содержании образования компетенций предполагает усвоение учеником не отдельных друг от друга знаний и умений, а овладение комплексной процедурой, в которой для каждого направления присутствует соответствующая совокупность образовательных компонентов.

Цель элективного курса - знакомство учащихся с важнейшими путями и методами применения знаний на практике, развитие интереса учащихся к современной технике и производству, через изготовление радиотехнических устройств.

В процессе данного элективного курса формируются и совершенствуются следующие ключевые компетенции:

информационных компетенций:
•  овладение навыками работы с различными источниками информации, осуществление поиска в каталогах, поисковых системах (определять при помощи справочников основные характеристики радиотехнических материалов и рабочие параметры радиодеталей, параметры электронных, ионных и полупроводниковых приборов по их маркировке, устанавливать по условным обозначениям на шкалах электроизмерительных приборов особенности их эксплуатации и параметры измерения. Работать с электронными учебниками, Интернет-ресурсами;
•  систематизация, анализ и отбор информации (вычерчивать и читать принципиальные схемы различных радиотехнических устройств)
•  преобразование информации (из графической в текстовую, из аналоговой в цифровую и т.п.)
•  Критическое отношение к получаемой информации, умение выделять главное, оценивать степень достоверности (проверка работоспособности сторонних принципиальных схем)
•  Умение применять информационные и телекоммуникационные технологии для решения поставленных задач (использование необходимого программного обеспечения для разработки и тестирования печатных плат, разработка программных продуктов)

ценностно-смысловых компетенций:
•  Умение формулировать собственные учебные цели (цели изучения данного курса в целом, при изучении темы, при создании проекта, при выполнении каждого этапа создания проекта.)
•  Умение принимать решение, брать ответственность на себя (быть лидером группового проекта, принимать решение в случае нестандартной ситуации (сбой в работе устройства или системы ))
•  Осуществлять индивидуальную образовательную траекторию.

В старших классах уделяется особое внимание социально-трудовым компетенциям:
•  Осознание наличия определенных требований к продукту своей деятельности (требования к электронным устройствам, программному обеспечению, сфере применения)
•  Анализ достоинств и недостатков аналогов собственного продукта

•  Владение этикой трудовых и гражданских взаимоотношений (виды лицензирования программного обеспечения, информационная безопасность, правовая ответственность за нарушение законодательства, авторские права и т.д.)

учебно-познавательные компетенции:
•  умение осуществлять планирование, анализ, рефлексию, самооценку своей деятельности (планирование собственной деятельности по разработке устройства, приложения, владение технологией решения поставленных задач с помощью компьютера, компьютерное моделирование.)
•  умение выдвигать гипотезы, ставить вопросы к наблюдаемым фактам и явлениям, оценивать начальные данные и планируемый результат (моделирование и формализация, численные методы решения задач, компьютерный эксперимент, и т.п.)
•  овладение навыками использования измерительной техники, специальных приборов, применение методов статистики и теории вероятностей (пользоваться радиотехническим оборудованием и инструментами, основными электроизмерительными приборами (амперметром, вольтметром, омметром, авометром) радиоизмерительной аппаратурой (испытателем полупроводниковых приборов, электронным вольтметром, электронным осциллографом), собирать и исследовать различные радиоэлектронные устройства; производить простейшие расчеты усилителей электрических сигналов, генераторов импульсов).

•  умение работать со справочной литературой, инструкциями (знакомство с новыми видами ПО, устройствами, анализ ошибок в программе и т.п.)
•  умение оформить результаты своей деятельности, представить их на современном уровне (построение диаграмм и графиков, средства создания презентаций)
•  осознание целостности картины мира на основе собственного опыта.

компетенции личностного самосовершенствования:

•  Создание комфортной здоровьесберегающей среды (знание правил техники безопасности, адекватная оценка пользы и вреда, умение организовать свое рабочее время, распределить силы и т.д.)
•  Создание условий для самопознания и самореализации (самостоятельная разработка и изготовление электронных устройств.)
•  Создание условий для получения знаний и навыков, выходящих за рамки преподаваемой темы (выбор литературы, курсов, обращение за помощью в сетевые сообщества и т.п.)
•  Наличие способности действовать в собственных интересах, получать признание в некоторой области (участие в предметных олимпиадах и конкурсах, завоевание авторитета в глазах одноклассников с помощью уникальных результатов своей деятельности).

Для достижения поставленной цели используются следующие подходы к изучению материала элективного курса:

• междисциплинарная интеграция, содействующая становлению целостного мировоззрения;

• обучение через опыт и сотрудничество;

• учёт индивидуальных особенностей и потребностей учащихся, различий в стилях познания — индивидуальных способах обработки информации об окружающем мире (аудиальный, визуальный, кинестетический);

• интерактивность (работа в малых группах, имитационное моделирование, метод проектов);

• личностно-деятельностный и субьект-субьектный подходы (большее внимание к личности учащегося)

В процессе реализации программы используются разнообразные методы обучения:

• объяснительно-иллюстративный рассказ,

• беседы,

• работа с технологическими картами,

• демонстрация,

• практические работы репродуктивного и творческого характера,

• методы мотивации и стимулирования,

• обучающего взаимоконтроля и самоконтроля,

• ситуационный.

Ведущее место в обучении отводится методам поискового и исследовательского характера, стимулирующим познавательную активность учащихся. С этой целью программой предусмотрена значительная доля самостоятельной работы учащихся по проектированию, анализу, работе с различными источниками учебной информации. Достижение общей образовательной цели опирается на взаимообучение, взаимопомощь, сотрудничество. Учитель становится «проводником» в мире знаний: экспертом и консультантом – при изучении теоретического материала, консультантом и помощником – при выполнении учебного проекта.

Программа элективного курса представлена несколькими блоками, которые характеризуются взаимоподчиненностью и в тоже время относительной самостоятельностью. Конечно, проблема времени на углубленное изучение материала элективного курса стоит при этом весьма остро. Теоретические пояснения даются учителем в форме беседы и в том минимальном объеме, который, безусловно, необходим для осмысленной работы по постройке наиболее простых устройств и пользования измерительными приборами. Практические работы, безусловно, являются основой деятельности учащихся при освоении этого курса. Ребята как можно скорее должны увидеть плоды своего труда. Примерами таких творческих работ могут быть: детекторные приемники, усилители низкой частоты, переключатели гирлянд, акустические автоматы, звонки, сирены, фотореле, таймеры и др.

Данный курс рассчитан на 2 года изучения. Контингент – учащиеся 10-11 классов. Количество часов, отводимых на каждый год обучения– 34 часа. Вследствие специфики курса, рекомендуются двухчасовые занятия. График проведения занятий следующий: 10 класс, второе полугодие 2часа в неделю. 11 класс, первое полугодие 2 часа в неделю. Предложенный вариант объясняется тем, что в 10 классе в первом полугодии учащиеся проходят период адаптации к новым требованиям и стандартам старшей школы, а в 11 классе во втором полугодии начинается интенсивная подготовка к итоговой аттестации. С целью повышения эффективности данного элективного курса, а именно, чтобы не тратить время на формирование базовых радиомонтажных навыков, можно предложить вынести данный модуль в 9 класс, где он может быть реализован в рамках предпрофильной подготовки. Тогда в 11 классе можно ввести блок творческой мастерской.

При подготовке и проведении учебных занятий элективного курса используется качественно новый подход к изучению основ радиоэлектроники. Иные черты приобрела и методика проведения лабораторного практикума. Новое в организации занятий связано с применением достижений в области информационных компьютерных технологий (ИКТ). Учитель с мелом в руке и даже с демонстрационным оборудованием оценивается значительно скромнее в своих возможностях в глазах школьников, чем учитель, использующий компьютерную технику и новейшие программные продукты. Разумное сочетание слова, демонстрационного и лабораторного эксперимента (в том числе автоматизированного), углубленное теоретическое изучение материала, отработка и закрепление навыков при выполнении практических работ по моделированию с использованием компьютера, в сочетании с инновационной методикой обучения - вот мощный локомотив учебного процесса.

Изучение программы элективного курса в полном объеме предполагает дальнейший сознательный выбор профессии. Старшеклассники могут стать опытными конструкторами и заниматься изготовлением сложных устройств, самостоятельно научатся разрабатывать по чертежам печатные платы, быстро смогут отыскивать неисправности и устранять их, проверять и налаживать узлы конструкций, овладеют основами конструирования и дизайна.

С целью выявления уровней обученности предлагается следующая градация:

I уровень – репродуктивный, изготовление устройств по шаблону;

II уровень – продуктивный, модернизация готовых схем;

III уровень – творческий, самостоятельное проектирование, изготовление известных устройств.

Педагогический контроль знаний, умений и навыков учащихся осуществляется в несколько этапов и предусматривает несколько уровней:

Промежуточный контроль.

1. Фронтальная и индивидуальная беседа

2. Оценка качества изготовления и работоспособности устройств

3. Решение ситуационных задач.

Итоговый контроль

Итоговый контроль предусматривает выполнение комплексной работы, включающей изготовление устройства на выбор из предложенного перечня.

Оценка знаний учащихся.

При оценивании работы учащихся на занятии необходимо учитывать:

• объем и правильность выполнения правил техники безопасности;

• правильность определения цели практического занятия;

• правильность и осознанность изложения содержания материала, полнота ответа, точность употребления научных и технических терминов;

• логическую последовательность действий при изготовлении устройства;

• самостоятельность выбора способов изготовления, подбора компонентов для изготовления устройства;

Отметка «5».

• Выполняются все инструкции по технике безопасности;

• число обращений за помощью к учителю нивелировано;

• оказание помощи одноклассникам, консультация;

• работа выполнена чисто, точно. Устройство работоспособно.

Отметка «4».

• Выполняются все инструкции по технике безопасности;

• число обращений за помощью к учителю минимально;

• оказание помощи одноклассникам;

• работа выполнена с незначительными недостатками. Устройство работоспособно.

Отметка «3».

• инструкции по технике безопасности выполняются частично;

• постоянное обращение за помощью к учителю;

• работа выполнена не аккуратно. Устройство работоспособно только после доработки и устранения дефектов сборки.

Основные требования к умениям учащихся при изучении элективных курсов по основам радиоэлектроники и программированию

Учащиеся должны уметь:

• вычерчивать и читать принципиальные схемы различных радиотехнических устройств (усилителей электрических сигналов, генераторов незатухающих синусоидальных колебаний, простейших радиоприемников, логических электрических схем, генераторов импульсов различных систем — мультивибратора, блокинг-генератора, триггера, релаксационного генератора;

• определять при помощи справочников основные характеристики радиотехнических материалов и рабочие параметры радиодеталей, параметры электронных, ионных и полупроводниковых приборов по их маркировке, устанавливать по условным обозначениям на шкалах электроизмерительных приборов особенности их эксплуатации и параметры измерения;

• пользоваться радиотехническим оборудованием и инструментами, основными электроизмерительными приборами (амперметром, вольтметром, омметром, авометром) и радиоизмерительной аппаратурой (испытателем полупроводниковых приборов, электронным вольтметром, электронным осциллографом);

• собирать и исследовать различные радиоэлектронные устройства;

• производить простейшие расчеты усилителей электрических сигналов, генераторов импульсов;

• составлять программы для регистрации сигнала, поступившего с АЦП;

• разрабатывать интерфейс программ регистраторов (виртуальных измерительных приборов).

Содержание программы профильного элективного курса

''Виртуальный измерительный комплекс – своими руками''

1 блок

«курс юного радиомонтажника»

1. Организация рабочего места и правила безопасности труда (1 ч)

Оборудование рабочего места радиомонтажника. Правила пожарной и электробезопасности при выполнении радиотехнических работ.

2. Радиотехнические материалы и радиодетали (10 ч)

Монтажные провода. Кабели. Пайка. Припои. Резисторы: виды, условные обозначения, типы соединений, маркировка. Конденсаторы: виды, условные обозначения, типы соединений, маркировка.

Практические работы

• Подготовка к соединению и пайка монтажных проводов и кабелей.

• Определение типа резистора и его рабочих параметров по маркировке.

• Определение типа конденсатора и его рабочих параметров по маркировке.

3. Электрические измерения (3 ч)

Принцип действия и устройство электроизмерительных приборов различных систем. Классификация электроизмерительных приборов. Условные обозначения на шкалах приборов.

Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра. Измерение сопротивления проводников омметром. Авометр. Снятие показаний приборов и обработка результатов измерений.

Практические работы

• Изучение работы электроизмерительных приборов различных систем.

• Определение основных характеристик электроизмерительных приборов по условным обозначениям на шкалах.

• Расчет и изготовление шунта. Градуировка амперметра с шунтом и измерение силы тока.

• Измерение сопротивления резисторов.

4. Изготовление печатных плат (7 ч)

Выбор материала для изготовления плат, правила и стандарты изображения проводников и размещения электронных компонентов, способы нанесения рисунка печатной платы, способы травления плат, лужение плат и сверление отверстий

Практические работы

• Разработка рисунка печатной платы в программе Sprint-Layot 4.0

• Изготовление печатных плат по готовым чертежам

5. Полупроводниковые приборы (6 ч)

Полупроводниковый диод. Тиристоры. Транзистор: принцип действия и устройство, типы, назначение, условные обозначения, маркировка.

Схемы включения транзисторов. Физические характеристики и статические параметры транзисторов.

Фото- и терморезисторы. Фотодиод. Фотоэлектронные умножители. Конструкция, принцип работы, применение. Применение этих приборов в радиоэлектронике.

Особенности монтажа и эксплуатации полупроводниковых приборов.

Практические работы

• Определение физических характеристик полупроводниковых приборов по их маркировке.

• Проверка исправности полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов).

• Определение статических параметров транзистора в схеме с общим эмиттером (или с общей базой, или с общим коллектором).

2 блок

«виртуальная лаборатория»

6. Аналогово-цифровой преобразователь (14 ч)

Принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой. Характеристики АЦП. Разрядность, частота работы. Последовательный и параллельный порты подключения. Анализ работы промышленных аналогов АЦП.

Практические работы:

• Изготовление печатной платы для АЦП;

• Сборка АЦП;

• Тестирование;

• Написание драйверов для АЦП;

• Настройка АЦП;

• Написание программ –измерителей: «амперметр», «вольтметр», «осциллограф».

3 блок

«творческая мастерская»

1.Микромодули и интегральные микросхемы (18 ч)

Общие сведения. Пленочные, гибридные и полупроводниковые микросхемы. Маркировка. Понятие о технологиях изготовления. Фотолитография.

Аналоговые микросхемы. Дифференциальный каскад. Операционные усилители (ОУ). Работа операционных усилителей с обратной связью. Типовые схемы включения ОУ.

Разбор практических схем на примерах микросхем различных серий: К140, К142, К174 и др. Структурные схемы.

Практические работы:

• Сборка входного усилителя;

• Сборка практических схем на основе ОУ (датчик температуры, Датчик давления, фотометрический датчик, датчик тока, и др.).

2. Элементы импульсных устройств (9 ч)

Параметры импульсного сигнала: амплитуда, длительность импульса, период, частота, скважность. Дифференцирующие и интегрирующие RC – цепи. Применение. Мультивибратор. Схема, принцип работы в режиме автоколебаний. Триггер. Симметричный и несимметричный. Режим работы. Применение. Блокинг-генератор. Схема. Принцип работы.

Практические работы:

• Сборка электронных схем на основе мультивибратора (метроном, сирена, переключатель гирлянд и др.).

• Исследование переходных процессов в rc- и lc-цепях при помощи осциллографа.

• Сборка и исследование формирователя импульсного напряжения из синусоидального.

• Сборка и исследование блокинг-генератора.

методическое обеспечение программы

Формы проведения занятий

Лекция, семинар, практическая работа, лабораторная работа, практикум.

Техническое оснащение и дидактический материал

1. Инструкции по технике безопасности при выполнении работ.

2. Инструменты и вспомогательные приспособления:

• паяльник электрический с рабочим напряжением не выше 36 В;

• плоскогубцы с удлиненными губками;

• плоскогубцы обычные;

• отвертки с прямым лез­вием шириной 1,5—8 мм;

• отвертки под крестообразный шлиц;

• отвертки часовые (1 комплект);

• кусачки торцевые и боковые;

• пинцет;

• нож монтажный или перо­чинный.

• молоток массой 200...300 г с деревянной ручкой;

• элек­трическая дрель с патроном для сверл 0,8—9 мм;

• набор сверл;

• напильники плоские, круглые, трехгранные, полукруглые;

• надфили разные;

• набор гаечных ключей;

• линейка металлическая,

• угольник;

• чертил­ка;

• ножовка слесарная ручная со сменными полотнами;

• ножницы по металлу и хозяйственные;

• штангенциркуль и микрометр;

• кернер;

• электриче­ское точило;

• лабораторный автотрансформатор;

• персональный компьютер;

• принтер;

• ванна для травления;

• емкости разные;

• средства индивидуальной защиты (перчатки резиновые, фартук, очки защитные, респиратор).

3. Материалы:

• фольгированный стеклотекстолит;

• припой ПОС 61;

• хлористое железо;

• канифоль сосновая;

• глицерин;

• флюс;

• кислота паяльная;

• радиотехнические детали (приобретаются по мере необходимости);

• бумага наждачная, мелкозернистая;

• бумага мелованная;

• провод медный d = 0,8 – 3 мм;

• провод алюминиевый;

• лак электроизоляционный;

4. Специальная литература и компьютерное программное обеспечение

• В. В. Бессонов. Радиоэлектроника для начинающих (и не только). — М: «СОЛОН-Р», 2001.

• Д. А. Садченков. Маркировка радиодеталей (отечественных и зару­бежных). Том 1. Справочное пособие. — М.: «СОЛОН-Р», 2002.

• Д. А. Садченков. Маркировка радиодеталей (отечественных и зару­бежных). Том 2. Справочное пособие. — М.: «СОЛОН-Р», 2002.

• И. И. Нестеренко. Цветовая и кодовая маркировка радиоэлек­тронных компонентов (отечественных и зарубежных). — М.: «СОЛОН-Р», 2001.

• Программное обеспечение «Sprint-Layot 4.0»;

• Программное обеспечение «Конденсатор v1.0».

5. Наглядно-иллюстративные и дидактические материалы:

• Электронные слайдовые презентации;

• Технологические карты выполнения практических работ;

• Видеофильмы для демонстрации приемов работы;

• Таблицы маркировок наиболее распространенных радиодеталей.

формы подведения итогов

Выставка собранных электронных устройств

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ п/п

Тема занятия

к-во часов

Форма проведения

Организация рабочего места и правила безопасности труда (1ч)

1.

Оборудование рабочего места радиомонтажника. Правила пожарной и электробезопасности при выполнении радиотехнических работ.

1

лекция

Радиотехнические материалы и радиодетали (10ч)

2

Монтажные провода. Кабели

1

лекция

3

Пайка. Припои

1

лекция

4

Подготовка к соединению и пайка монтажных проводов и кабелей

4

Практическая работа

5

Резисторы: виды, условные обозначения, типы соединений, маркировка

1

лекция

6

Определение типа резистора и его рабочих параметров по маркировке

1

Практическая работа

7

Конденсаторы: виды, условные обозначения, типы соединений, маркировка

1

лекция

8

Определение типа конденсатора и его рабочих параметров по маркировке

1

Практическая работа

Электрические измерения (4 ч)

9

Изучение работы электроизмерительных приборов различных систем

1

Практическая работа

10

Определение основных характеристик электроизмерительных приборов по условным обозначениям на шкалах.

1

Практическая работа

11

Расчет и изготовление шунта. Градуировка амперметра с шунтом и измерение силы тока

1

Практическая работа

12

Измерение сопротивления резисторов

1

Практическая работа

Изготовление печатных плат (7 ч)

13

технологии изготовления печатных плат

1

лекция

14

Разработка рисунка печатной платы в программе Sprint-Layot 4.0

2

Практическая работа

15

Изготовление печатных плат по готовым чертежам

4

Практикум

Полупроводниковые приборы (6 ч)

16

Полупроводниковый диод. ВАХ диода. Тиристоры

1

лекция

17

Транзистор: принцип действия и устройство, типы, назначение, условные обозначения, маркировка

2

лекция

18

Фото- и терморезисторы. Фотодиод. Принцип работы. Применение этих приборов в радиоэлектронике.

1

семинар

19

Определение физических характеристик полупроводниковых приборов по их маркировке.

1

Практическая работа

20

Проверка исправности полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов).

1

Практическая работа

Аналогово-цифровой преобразователь (14 ч)

21

Принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой. Характеристики АЦП. Разрядность, частота работы.

2

Лекция

22

Изготовление печатной платы для АЦП

2

Практическая работа

23

Сборка АЦП

2

Практическая работа

24

Тестирование

1

Практическая работа

25

Написание драйверов для АЦП

1

Практическая работа

26

Настройка АЦП

2

Практическая работа

27

Написание программ –измерителей: «амперметр», «вольтметр», «осциллограф».

4

Практическая работа

Микромодули и интегральные микросхемы (17 ч)

28

Общие сведения. Пленочные, гибридные и полупроводниковые микросхемы. Маркировка. Понятие о технологиях изготовления. Фотолитография.

2

Лекция, семинар

29

Аналоговые микросхемы. Дифференциальный каскад. Операционные усилители (ОУ). Работа операционных усилителей с обратной связью. Типовые схемы включения ОУ.

2

лекция

30

Сборка входного усилителя

5

Практикум

31

Сборка практических схем на основе ОУ (датчик температуры, Датчик давления, фотометрический датчик, датчик тока, и др.)

8

Практикум

Элементы импульсных устройств (9 ч)

32

Параметры импульсного сигнала: амплитуда, длительность импульса, период, частота, скважность

1

Лекция

33

Триггер. Симметричный и несимметричный. Режим работы. Применение

1

семинар

34

Сборка электронных схем на основе мультивибратора (метроном, сирена, переключатель гирлянд и др.)

3

Практикум

35

Исследование переходных процессов в rc- и lc-цепях при помощи осциллографа.

1

Практическая работа

36

Подготовка и оформление выставки, защита работ

3

выставка

Список используемой литературы:

1. Программы для кружков детского технического творчества.- Стахурский А. Е. [и др.]. М. Профиздат, 1969 г.

2. Физика: учеб. пособие для 10 кл. шк. и классов с углубл. изуч. Физики / О.Ф.Кабардин [и др.]; под ред. А.А. Пинского. - 2-е изд. – М.: Просвещение, 1995. – 415 с.

3. Ключевые и предметные компетенции в школьном образовании. /Личностно-ориентированное направление модернизации образования. Хуторской А. В. Материалы семинара, г. Нижний Тагил, 10-12 января 2005 г.

4 Ключевые компетенции как компонент личностно-ориентированного образования. Хуторской А.В. Народное образование. – 2003. – № 2. – С. 58 – 64.

5. Типология элективных курсов и их роль в организации профильного обучения. Орлов В. А. канд. пед. наук, зав. лабораторией физики и астрономии ИОСО РАО

6. Углубленное изучение основ радиоэлектроники. Величков В.А. Вестник ПГПУ «Информационные компьютерные технологии в образовании» Вып.1. 2005г.

7. Самоучитель по радиоэлектронике. Николаенко М. Н. – М. НТ Пресс, 2006г.

8. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. Гель П. пер. с фр. – М.:ДМК Пресс, 2005 г.

9. Радиоэлектроника в школе – теория и практика. Бессонов В. В. – М. СОЛОН-Пресс 2003 г.