Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,431

МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ БАЗОВОГО УЧЕБНОГО ЦИКЛА «СХЕМОТЕХНИКА» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАНСДИСЦИПЛИНАРНОГО ПОДХОДА

Омурбекова Г.К. 1 Ташполотов Ы. 1
1 Кыргызcко-Узбекский университет
В статье рассматривается целесообразность использования экспериментальных данных по технологии получения кремния из отечественных минерально-сырьевых ресурсов при подготовке специалистов в области ИВТ. А также в одном курсе можно рассматривать соответствующие материалы разных дисциплин и наук. В процессе такой работы студенты-бакалавры получают дополнительные знания и умения, базовый опыт по получению электронных материалов и их применения многофункциональных электронных устройств. Таким образом, ожидаемый результат обучения бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника» достигнет своей цели, то есть, можно формировать у обучающихся некоторые компетенции. Предметом исследования являются особенности применения трансдисциплинарных принципов в методологии преподавания базового цикла «Схемотехника». Таким образом, к сфере трансдисциплинарного образования можно отнести предметы, как физика, химия, концепция современного естествознания, электроника, микропроцессорная техника и т.д., при этом методологической основой трансдисциплинарного подхода в преподавании вышеуказанных дисциплин, по нашему убеждению, является синергетика. Поскольку «синергетика» является наукой о согласованном взаимодействии отдельных элементов структуры и отражает суть трансдисциплинарности.
трансдисциплинарность
трансдисциплинарный подход
бакалавр
компетенция
схемотехника
синергетика
компетентностный подход
учебный план
1. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования КР по направлению: 710100 «Информатика и вычислительная техника», академическая степень: бакалавр [Электронный ресурс]. – URL: http://www.oshsu.kg (дата обращения: 31.05.2018).
2. Информационный портал «Трансдисциплинарность» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.anoitt.ru (дата обращения: 31.05.2018).
3. Всемирная декларация о высшем образовании для XXI века: подходы и практические меры. [Электронный ресурс]. – URL: htpp://www.e-joe.ru (дата обращения: 31.05.2018).
4. Буданов В.Г. Трансдисциплинарное образование, технологии и принципы синергетики. Синергетическая парадигма. – М.: Прогресс-традиция, 2000. – С. 285–305.
5. Киященко Л.П., Моисеев В.И. Философия трансдисциплинарности. – М.: ИФРАН, 2009. – 208 с.
6. Ысманов Э.М., Ташполотов Ы.Т., Омурбекова Г., Садыков Э.С. Продукты пиролиза рисовой шелухи // Научно-технический журнал Ферганского политехнического института, – 2001. – № 4. – С. 110–113.
7. Капица С., Курдюмов С., Малинецкий Г. Синергетика и прогнозы будущего [Электронный ресурс]. – URL: http://www.gumer.info (дата обращения: 31.05.2018).
8. Чернов А.В. Электроника и схемотехника. Аналоговые устройств. – Ростов н/Д., 2017. – 91 с.

В настоящее время в высшей школе происходит глобальные процессы изменения как форм, так и методов и содержаний обучения студентов-бакалавров. От содержания и методов обучения студентов зависит то, что становиться ли они творчески саморазвивающейся, конкурентоспособной, самодостаточной личностью или посредственным специалистом своего дела. В государственном стандарте по направлению 710100 – Информатика и вычислительная техника, для подготовки бакалавров, предусмотрены такие специальные дисциплины, как «Цифровые устройства и микропроцессоры», «Схемотехника», и «Сети связи и телекоммуникации». Принято, что во время лекционных, лабораторно-практических занятий основное внимание уделяется теоретическим вопросам построения электронных узлов и блоков различных систем и устройств. С переходом на новую систему образования изменились условия обучения студентов в вузе, т.е. сократилось количество аудиторных (особенно лекционных) занятий. Поэтому возникает необходимость использования образовательных новых подходов и технологий для формирования профессиональных компетенций с практической направленности и их развития у будущих выпускников. Для этого нужно усилить самостоятельную работу студентов и использовать новые подходы обучения при проведении лекционных, лабораторно-практических занятий, при изучении элементной базы ЭВМ, т.е. основы схемотехники. Отметим, что студенты-бакалавры даже во время производственной практики не могут получить необходимые практические навыки, из-за отсутствия соответствующих промышленных предприятий.

Для выхода из данной ситуации необходимо дать студентам, изучающим схемотехнику, в процессе выполнения лабораторных и практических занятий сведения о технологии получения электронных материалов из отечественных минерально-сырьевых ресурсов, которые в дальнейшем используются для создания электронных устройств. Организация учебно-исследовательской работы на кафедре компьютерной технологии и энергетики Кыргызско-Узбекского университета Кыргызской Республики показывает, что студенты-бакалавры заинтересованы в практической разработке электронных узлов и устройств различного назначения, так как навыки изготовления позволяет формировать и развивать у них профессиональные компетенции. При этом системы обучения дисциплины «Схемотехника» содержит следующие взаимосвязанные компоненты: целевой, содержательный, методический и оценочный. Первый компонент содержится в основной образовательной программе (ООП), разработанной в соответствии с ГОСТом высшего профессионального образования Кыргызской Республики, в частности направлению подготовки бакалавров «Информатика и вычислительная техника». Главной целью изучения дисциплины «Схемотехника» является обучение студентов методом построения функциональных узлов и устройств информационных систем (ИС), электронно-вычислительных машин, комплексов и систем в том числе с использованием САПР. В ООП указаны профессиональные задачи бакалавров, виды их профессиональной деятельности и главные требования к ООП. Согласно ГОСТу Министерства образования и науки Кыргызской Республики результаты освоения ООП выражаются приобретаемыми выпускником общенаучными (ОК), инструментальными (ИК), социально-личностными и общекультурными (СЛК) и профессиональными компетенциями (ПК).

Среди них ПК включает себя следующие профессиональные компетенции (ПК):

- конструкторская деятельность:

выпускник способен:

– составлять бизнес-планы и технические задания на создание и оснащение офисов и лабораторий сетевым оборудованием и компьютерной техникой (ПК-1);

– способен использовать для решения различных практических задач программные средства (ПК-2);

– разрабатывать интерфейсы ЭВМ (ПК-3);

– создавать модели баз данных и информационных систем (ПК-4);

- проектная деятельность:

выпускник способен:

– разрабатывать компоненты программных средств и баз данных, использовать современные технологии программирования и новые инструментальные средства (ПК-5);

- научная деятельность:

выпускник способен:

– обосновать и выполнять эксперименты по проверке корректности и эффективности принимаемых проектных решений (ПК-6);

– готовить научно-технические отчеты по результатам исследовательской работы, оформлять их в виде статей и докладов на научных, научно-практических семинарах и конференциях (ПК-7);

- педагогическая деятельность:

выпускник способен:

– готовить конспекты лекций и практических занятий для обучения сотрудников по применению программных и методических комплексов в организации (ПК-8);

- пуско-наладочная деятельность:

выпускник способен:

– участвовать в настройке и наладке программных средств (ПК-9);

– сопрягать информационные и автоматизированные системы с аппаратными и программными средствами (ПК-10);

- эксплуатационная деятельность:

выпускник способен:

– для информационных систем инсталлировать программные и аппаратные обеспечения (ПК-11).

– выбирать средства и методы измерения эксплуатационных параметров информационных систем (ПК-12) [1].

Для будущих бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника» (ИВТ) из вышеперечисленных компетенций дисциплина «Схемотехника» формирует компетенции – ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-7, ПК-8.

Однако в современном высшем профессиональном образовании отсутствует разработанная на дидактической основе методика обучения дисциплины «Схемотехника» для подготовке бакалавров по направлению информационно-вычислительная техника.

Содержание дисциплины «Схемотехника» включает следующие разделы:

– аналоговая логика;

– арифметические и логические основы ЭВМ;

– последовательность операций при синтезе цифровых устройств комбинационного типа;

– логические элементы;

– эмиттерно-связанная логика;

– цифровые устройства комбинационного типа;

– двоичные сумматоры;

– кодирующие и декодирующие устройства;

– цифровые устройства последовательностного типа;

– регистры;

– счётчики импульсов.

С применением трансдисциплинарного подхода можно разработать дидактический материал для преподавания дисциплины «Схемотехника».

Трансдисциплинарность обучения, учитывающая компетентностный подход, создает для студентов-бакалавров потребность творческого саморазвития. Поэтому при формировании вышеуказанных компетенций по данной дисциплине нужно использовать трансдисциплинарный подход в преподавании общетехнических предметов с использованием новых педагогических технологий и инновационных методов обучения. Трансдисциплинарность (трансдисциплинарный подход) – это способ расширения научного мировоззрения в направлении единого образа объекта исследования, формирующий у выпускника вуза и практикующего специалиста осознаваемую моральную ответственность за результаты и последствия своей профессиональной деятельности на основе объективного долженствования и обязательности элементов единого мира [2].

В методологии трансдисциплинарного подхода, как новый метод научной точки зрения – различные явления изучаются не в разрезе одной дисциплины, а изучение охватывает несколько дисциплин, т.е. трансдисциплинарный подход является комплексным. Отдельные фрагменты окружающего мира рассматриваются с точки зрения «упорядоченной – структурой системы». Такие системы можно исследовать на основе принципов синергетики. Таким образом, трансдисциплинарный подход отличается от системного подхода тем, что в данном случае каждый элемент любого объекта изучается в неразрывной целостности и единстве. Как известно, если в изучаемой системе имеет место свойство упорядоченности, то такая система обладает свойством фрактальности. Для исследования таких сложных, диссипативных систем глобального мира без учета границ между дисциплинами подход был предложен Ж. Пиаже в 1970 г., и такой подход он назвал трансдисциплинарным [3]. Поэтому в [4] указана необходимость использования понятия синергетики в образовательной системе, которая позволяет подойти к проблеме подготовки кадров с целостного трансдисциплинарного подхода на окружающий мир, с учетом сознания обучающихся. В настоящее время трансдисциплинарность образовательного процесса признана одним из перспективных методов, используемых в разных областях науки. Согласно бельгийскому ученому Э. Джаджу (Judge, A. (1994) Conference Paper. 1st World Congress of Transdisciplinarity, Union of International Associations), в современной науке существует четыре вида трансдисциплинарности [5]:

1. Трансдисциплинарность первого уровня, где обосновываются формальные связи отдельных дисциплин и формируются логические рамки, с помощью которых интегрируются знания на более высоком уровне, по сравнению с междисциплинарным подходом. Первый уровень используется в разных экспертных системах и группах.

2. Трансдисциплинарность второго уровня. На этом уровне трансдисциплинарности медитация и опыт исследователя являются главными факторами

3. Главной метафорой третьего уровня трансдисциплинарности является единый подход к изучению различных систем и конкретности истины

4. На более высоком четвертом уровне трансдисциплинарности проводится поиск путей решения сложных многофакторных проблем общества и природы, а также получаются новые знания о них.

Во всех этих четырех уровнях трансдисциплинарности изучения окружающего мира главным базовым принципом является конкретность истины о природе и обществе. В настоящее время в образовательной системе Кыргызской Республики не очень сильно используют понятия трансдисциплинарности. Для того чтобы достичь результатов обучения, то есть формировать у студентов вышеперечисленных компетенции с помощью подхода трансдисциплинарности мы брали все знания и результаты науки отечественных ученых, которые нужны для изучения элементных баз схемотехники комплексно.

Далее покажем применение этих подходов, на примере следующей главы: «Аналоговая логика». Из аналоговой логики можем брать тему «Полупроводниковые приборы» и можем разбить на подтемы:

– полупроводники и их виды;

– получение полупроводниковых материалов из отечественных сырьевых ресурсов. Например, элементными базами всех интегральных микросхем являются полупроводники как Si, Ge и т.д. Сырьем для получения полупроводникового кремния является технический кремний. На местной сырьевой базе разработана технология получения технического и аморфного кремния из неорганического и органического сырья, не уступающая по своим параметрам уже известным материалам кремния. И в лабораторных условиях можно показать студентам, что путем пиролиза образцов рисовой шелухи без доступа воздуха в реакторе, изготовленном из нержавеющей стали до 500 °С можно получить технический кремний [6].

Пиролиз осуществляется путем нагревания образцов рисовой шелухи без доступа воздуха в реакторе, изготовленном из нержавеющей стали, до 500 °С.

Насколько базовые элементы полупроводниковых приборов: диод, транзистор, при изучении таких предметов, как физика, химия, КСЭ, электроника, микропроцессорная техника и др. можно использовать для трансдисциплинарного подхода дает положительные эффекты.

Отметим, что понятие «синергетика», предложенное немецким профессором Г. Хакеном [4], изучающим сложные системы и процессы с точки зрения единой целостности, станет основным потенциалом трансдисциплинарного образования. Большой вклад в использовании синергетики в образование и развитие методологии исследования внесли русские ученые С. Капица, С. Курдюмов, Г. Малинецкий и др. [7].

А лаборторные знятия можно выполнить с помощью программы Proteus. Например, лабораторная работа на тему: «Расчет схемы двухкаскадного усилителя» [8]. Студенты собирают на протоусе следующую схему (рис. 1).

Симулируя эту схему в протоусе, можно построить амплитудную характеристику усилителя (рис. 2).

omur1.tif

Рис. 1. Схема экспериментального двухкаскадного усилителя

omur2.tif

Рис. 2. Амплитудная характеристика усилителя

И в конце этой главы можно проводить обобщающий урок, который включает в себя следующие материалы, которые развивают навыки индивидуальной и групповой работы, познавательный интерес, творческие способности, логическое мышление, навыки самопроверки и взаимопроверки, формировать умения сравнивать, сопоставлять, делать выводы.

1) контрольные вопросы;

2) ребус;

3) кроссворд;

4) анаграмму;

5) тестовые материалы;

6) кейсы;

7) задание «Найди пару».

В начале каждого задания мы будем объянять правила.

Пример использования задания «Найди пару»:

Для каждого слова в левом столбце найти пару в правом.

1. Полупроводник А. Кремний

2. Разрабатывать интерфейсы ЭВМ Б. Компетенция

3. Логический элемент В. НЕ

4. Базовый элемент интегральных микросхем Г. Диод, транзистор

5. Рисовая шелуха Д. Аморфный кремний и т.д.

Каждая правильно выбранная пара оценивается в определенных баллах.

Использование таких материалов при проверке знаний у студентов дает очень хороший эффект.

Заключение

Таким образом, данная тема рассматривает, что созданный с использованием трансдисциплинарного подхода курс «схемотехника» одновременно включает себя совокупность физики, химии, электроники, нанотехнологии, математической логики, экономики и результаты научных исследований. А также в лабораторных занятиях они построят различные схемы с помощью разных программ и, симулируя эти схемы, достигают искомого результата. Если рассматриваются все материалы разных дисциплин в одном курсе и объясняется конкретное применение тех материалов, которые студенты изучали на вышеуказанных дисциплинах, то при формированиии у обучающихся соответствующих умений и навыков будут свои положительные результаты.


Библиографическая ссылка

Омурбекова Г.К., Ташполотов Ы. МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ БАЗОВОГО УЧЕБНОГО ЦИКЛА «СХЕМОТЕХНИКА» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАНСДИСЦИПЛИНАРНОГО ПОДХОДА // Международный журнал экспериментального образования. – 2018. – № 6. – С. 22-27;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=11815 (дата обращения: 16.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074