Педагогические науки / 2. Проблемы подготовки специалистов.

К. ф.-м. н. Жужа М.А., Акопян М.С., Греков В.Ю.

Кубанский государственный университет, Россия

Формирование профессиональных компетенций будущих радиоспециалистов при помощи самостоятельных

экспериментальных заданий

Проблема улучшения качества образования в вузах и подготовки специалистов высокой квалификации всегда остается актуальной. Действующие в настоящее время Федеральные государственные образовательные стандарты направлены на компетентностный подход в системе высшего профессионального образования. Это означает, что будущие специалисты должны уметь применять на практике имеющиеся у них теоретические знания и умения, формируя у себя опыт решения профессиональных задач. А специалисты с «опытом работы» всегда востребованы работодателями на рынке труда.

На физико-техническом факультете Кубанского государственного университета осуществляется подготовка бакалавров направления 03.03.03 «Радиофизика». В учебный план подготовки входят дисциплины «Полупроводниковая электроника» и «Схемотехника», в которых студенты на лекционных и лабораторных занятиях изучаются типичные полупроводниковые приборы и схемы на их основе.

В данных учебных дисциплинах необходимо сформировать у студентов следующие компетенции:

ОПК-1 – способность к овладению базовыми знаниями в области естественных наук, их использованию в профессиональной деятельности;

ПК-1 – способность понимать принципы работы современной радиоэлектронной аппаратуры и оборудования;

ПК-2 – способностью использовать основные методы радиофизических измерений.

Опыт преподавания данных учебных дисциплин показывает, что, если студены выполняют лабораторные работы на типовых стендах по инструкции с готовым алгоритмом деятельности, то профессиональная подготовка осуществляется недостаточно качественно, поскольку:

- на лицевой панели многих промышленно выпускаемых лабораторных стендов нанесены условные графические изображения радиоэлементов и электрические принципиальные схемы, поэтому студенты даже не видят внешнего вида реальных радиодеталей;

- недостаточная работа с измерительными приборами (обычно измерения проводятся в нескольких контрольных точках схемы).

С целью формирования у студентов хороших экспериментальных навыков радиотехнической работы предлагается часть традиционных лабораторных работ заменить лабораторными заданиями с высокой степенью самостоятельности, а именно, осуществлять сборку небольших функционально законченных радиотехнических устройств на макетных платах из дискретных радиодеталей.

Для сборки устройств удобно использовать современные макетные платы, не требующие пайки. Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания, в котором имеется набор токопроводящих контактных разъёмов. Необходимые радиодетали вставляются в такую плату и соединяются отрезками зачищенных проводов (можно использовать провода из кабеля «витая пáра»).

В качестве электронных устройств для сборки удобно использовать различные схемы автоматики (фотореле, реле с герконами и др.) с небольшим количеством радиодеталей (до 5–10 шт.). Индикаторами срабатывания реле могут быть светодиоды и различные готовые звуковые и световые модули, которые можно приобрести в магазинах (мигающие светодиоды, музыкальные открытки, детские игрушки со световыми и звуковыми эффектами и т.п.). Относительно дешевые радиодетали и электронные модули имеются и на аукционе eBay (фоторезисторы, инфракрасные датчики движения и др.).

Кроме электронных схем, предлагаемых для сборки преподавателем, студентам может быть дано задание найти самостоятельно на радиолюбительских сайтах и видео из Интернета интересные схемы, которые можно собрать своими руками из широко распространённых радиодеталей (например, схемы использования светодиода как фотодиода, схемы обнаружения пульсации света от различных ламп, схемы фототира с лазерной указкой, схемы индикаторов электромагнитного поля на полевом транзисторе или детекторных диодах и др.).

Таким образом, собирая электронную схему на беспаечной макетной панели, студент приобретает личный практический опыт радиоинженера. Студент, видя реальные габаритные размеры радиодеталей и учитывая расположение выводов транзисторов и микросхем, учится составлять монтажную схему электронного устройства таким образом, чтобы использовать минимальное количество соединяющих проводников, причём проводники должны быть ещё и минимальной длины. Некоторые схемы требуют дополнительной настройки, например, необходимо отрегулировать момент срабатывания фотореле в зависимости от освещенности в помещении. Правильно собранная схема должна заработать сразу, что подтверждает успешность выполненной работы, создаёт положительные эмоции и хорошую мотивацию для изучения электроники. Если же собранная схема не заработала, то у студента появляется очень полезный опыт поиска ошибок в монтаже и поиска неисправных радиодеталей (используя измерительные приборы).

В настоящее время на лабораторных занятиях по дисциплинам «Полупроводниковая электроника» и «Схемотехника» студентам предлагается самостоятельно собрать следующие электронные устройства:

- фотореле с фоторезистором;

- фотореле с фотодиодом;

- фотореле, использующее оптопару с открытым каналом;

- мультивибратор (светодиодный «маяк»), включающийся в темноте;

- схему садового фонаря (включающегося в темноте) из деталей светодиодного фонаря на солнечной батарее;

- схему питания белого светодиода от батареи 1,5 В;

- схему ручной регулировки токов RGB-светодиода, позволяющую смешивать красный, зеленый и синий цвета в различных пропорциях;

- генератор прерывистого звукового сигнала на мигающем светодиоде;

- «вольтметр» на светодиодной линейной шкале DC-7G3HWA, в котором число светящихся полосок светодиодной шкалы соответствует количеству вольт, поданных на вход схемы.

Некоторые электронные схемы изготовлены в виде законченных модулей и используются на лекционных занятиях в виде наглядных пособий и демонстрационного оборудования. Кроме того, в качестве наглядных пособий используются и электронные устройства, широко распространенные в современной жизни (в быту):

- ночники с фотосенсорами (включающие свет с наступлением темноты);

- садовые фонари на солнечных батареях;

- электропатрон для сети 220 В с инфракрасным датчиком движения;

- аккумуляторный светодиодный светильник с датчиком движения;

- датчики дыма (извещатели пожарные).

На лекциях показывается также и красивый демонстрационный опыт (иллюстрирующий принцип работы фотодиода), при котором фотодиод, подключенный ко входу осциллографа и расположенный вблизи его экрана, вызывает искривление линии развертки.

Таким образом, объяснение на лекциях принципа работы известных бытовых электронных устройств, и особенно самостоятельная практическая деятельность студентов по сборке электронных схем способствует актуализации знаний по электронике и улучшает профессиональную подготовку будущих специалистов.