Сандық құрылғылар тақырыбындағы физика мақаласы

ӘОЖ: 372.1.31

МРНТИ: 14.07.07

"САНДЫҚ ЭЛЕКТРОНИКА" ПӘНІН ОҚЫТУДАҒЫ КЕЙС-ТЕХНОЛОГИЯЛАР

Жандеуова Ж.Ә.1

16М011000 - Физика мамандығының магистранты

1Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

еmail: [email protected]

Мақалада болашақ оқытушылардың техникалық пәндерді оқуға қызығушылығын арттыруға ықпал ететін оқу үдерісін ұйымдастырудың жаңа тиімді әдістерін, нысандары мен құралдарын енгізу қажеттілігі мәселесі қарастырылады. Базалық элементтердің жұмыс істеу алгоритмдері және оларды қосудың негізгі сұлбалары, сондай-ақ олардың құрылғылар мен жүйелер құрамында бірігуі зерттеледі. Екілік логика, сандық сигналдар, кодтар, синхрондау, схемадағы белгілер туралы негізгі мәліметтер келтірілген. Ең типтік схемотехникалық шешімдер және олардың даму тенденциялары оқытылады. Ең перспективалы микропроцессорлық жүйелерге ерекше көңіл бөлінген. Мақалада сандық электроника және схемотехника негіздерін оқытудың тиімді тәсілдерінің бірі кейс әдісін қарастырылады.

Тірек сөздер: кейс – әдіс, кейс – технология, санауыштар, схемотехника, сандық электроника.

Кіріспе. Халық шаруашылығының барлық салаларын табысты жаңғырту және автоматтандыру электрондық есептеу машинасымен (ЭЕМ), өзге де сөзбен айтқанда - компьютермен білімі мен дағдыларын меңгермей-ақ жұмыс істеу мүмкін емес. Бірақ соңғы жылдары мектепте ЭЕМ - ді зерттеу мазмұны өзгерді, егер бұрын ЭЕМ-нің не істей алатынын, оларды қайда қолдануға болатынын білсе, қазір ЭЕМ-нің қалай жұмыс істейтінін зерттейді. Бұл бағытта оқушыларды тек техникалық сауатты болуы тиіс дайын мамандар ғана оқыта алады.

«Сандық электроника» курсы негізгі электрлік, цифрлық электроника, микроэлектроника және оқытудың заманауи әдістері саласында қажетті білімі бар кәсіптік білім беру (информатика, есептеу техникасы, компьютерлік технологиялар) мамандарын даярлаудың математикалық және жаратылыстану-ғылыми пәндер блогына кіреді.

Негізгі бөлім. Кейс –стади амал-тәсілі немесе оқытудың нақты жағдаяттар әдісі (метод конкретных учебных стиуаций») XX – ғасырдың басында Америка Құрама Штаттарының Гарвард университетінің бизнес мектебінде пайда болған. Кейс-стади амал-тәсілі термині алғаш рет американдық ғалым Коплендтің еңбектерінде пайдаланылған. Копленд 1921 жылы оқытудың нақты жағдаяттар жинағын шығарып, кейс-стади амал-тәсілін қолдану жолдарын көрсеткен.

Кейс амал-тәсілі алғашқы кезде бизнес мектебінде ғана қолданылып келсе, бүгін де бұл әдіс арқылы оқытудың қолданылу аясы кеңіп, ол құқық, мәдениеттану, медицина және т. Б. Салаларда жемісті қолданылуда. Қазір кейс-стади амал-тәсілін педагогикалық оқыту үрдісіне енгізу әдіс-тәсілдерін: Л. Барис, В.А.Ясвин, К. Кристенсен, Э. Хансен, М.В. Коротков, М.В. Кларин, А.И.Наумова, А.М.Зобина, М.С.Керимбаева, В.А.Канн-калик, Н.Д.Никандров, Б.Н.Киселева, И.В. Липсина, Г.А.Полонский, Д.Экинсон, И.Уилсондар қарастыруда [1].

Кейс амал-тәсілінде басты назар студенттің ұсынылған нақты немесе қиялдық (алдын-ала құрастырылған) жағдаяттарды талдауы және осы жағдаятқа өзіндік баға беруі, өзінің ой-пікірін нақты әрі толық айтып беруі т.б. Студенттің жекетұлғалық қабілеттерін жетілдіруге аударылады.

Демек, жоғарғы оқу орнында оқитын студенттердің ауызша сөйлеу дағдыларын қалыптастыруда кейс-стади амал-тәсілін қолдану - қазіргі білім беру талабына студенттің сабаққа деген қызығушылығын туғызатын жеке педагогиканың жаңа инновациялық жүйесі [2].

Кейс стади әдісі интерактивті әдістің бір түрі ретінде студенттер үшін өте тиімді әдіс болып саналады. Бұл әдістің көмегімен студенттер өз беттерінше теорияны меңгере отырып, практикалық дағдыларға да үйренеді, сонымен қатар өз ойын жүзеге асыру мүмкіндігіне де ие болады. Студент ситуацияға талдау жасау арқылы болашақ маман ретінде қалыптасып, сабақты қызығып оқуға тырысады.

Кейс стади әдісі - оқытушының креативті ойлауын дамытып, сабақтың мазмұнын ерекше құруға шығармашылық мүмкіндігін кеңейтуге жағдай жасайды.

CASE-терді құрудың келесі негізгі сатылары белгіленген: мақсаттарды анықтау, әр түрлі жағдайларға критерилерді тағайындау, қажет ақпарат көздерін белгілеу, CASE – тегі алғашқы материалдарды дайындау, сараптама жасау, oны қолдану бойынша әдістемелік материалдар дайындау [3].

Оқу процесіндегі кейстермен жұмыс жасау технологиясы келесі сатылардан тұрады:

1) кейс материалдарын зерттеушілердің жеке өзіндік жұмысы (мәселені сәйкестендіру, негізгі баламаларды тұжырымдау, ұсынылған әрекетті немесе шешімді ұсыну);

2) негізгі мәселені енгізуге және оны шешуге байланысты шағын топтармен жұмыс.

Кейстің құрылымы:

Кейстердің көптүрлілігіне қарамастан олардың барлығының типтік құрылымы болады.

Ережеге сәйкес кейс келесілерден тұрады:

- Жағдайлар – кездейсоқ жағдай, түйінді мәселе, шынайы өмірден оқиға.

- Жағдайдың контексті - хронологиялық, тарихи, орын контексті. әрекеттердің немесе жағдайға қатысушылардың ерекшеліктері.

- Автор ұсынған жағдайға түсініктеме беру.

- Кейспен жұмыс істеуге арналған сұрақтар мен тапсырмалар.

- Қосымшалар.

Кейсті құрастыру сатысы:

Білім мақсаттары жүйесінде кейстің орнын анықтау.

Кейс тақырыбына тікелей қатысы бар институциалды жүйені іздеу.

- Жағдай моделін құру немесе таңдау.

- Сипаттауды құру.

- Қосымша ақпараттарды жинау.

- Ақырғы мәтінді даярлау.

- Кейстің талқылауды ұйымдастыру.

Оқу үрдісінде кейспен жұмыс істеу технологиясы салыстырмалы қарапайым және келесі кезеңдерді қамтиды:

- оқушылардың кейс материалдарымен жеке өзіндік жұмысы (проблеманы сәйкестендіру, негізгі баламаларды қалыптастыру, шешімді немесе ұсынылатын әрекетті ұсыну);

- негізгі проблеманы және оның шешімдерін келісу бойынша шағын топтарда жұмыс істеу;

- жалпы пікірталаста шағын топтардың нәтижелерін таныстыру және сараптау (оқу тобы аясында).

Кейс-сатысы:

1 қадам: бір нақты мәселені реттеңіз және оны жазыңыз.

2 қадам: оның пайда болуының негізгі себептерін анықтаңыз және жазыңыз (себептері "жоқ" және "жоқ"деген сөздерден қалыптасады).

1 және 2 қадам "минус"жағдайын білдіреді. Одан әрі оны "плюс"жағдайына ауыстыру керек.

3 қадам: мәселе мақсатқа қайта қалыптасады.

4 қадам: себептері міндеттер болады.

5-қадам: әрбір міндет үшін іс – шаралар кешені-қадамдарды шешу бойынша анықталады, әрбір қадам үшін жауапты адамдар тағайындалады, олар іс-шараларды іске асыру үшін команданы таңдайды.

6 қадам: жауаптылар іс-шараны орындау үшін қажетті материалдық ресурстар мен уақытты анықтайды

7 қадам: әрбір тапсырма блогы үшін нақты өнім және тапсырманы шешу тиімділігінің критерийлері анықталады [4].

Білім беру практикасына құзіреттілікке негізделген көзқарасты енгізе отырып, болашақ мұғалімдердің құзыреттіліктерінің қажетті деңгейін қалыптастыруға мүмкіндік беретін оқытудың жаңа әдістері мен оқу процесін ұйымдастырудың формаларын іздеу қажеттілігі туындады. Студент ақпаратты дайын формада емес, іздену және шығармашылық тұрғыдан түсіну процесінде алады. Осы мәселені шешуге бағытталған нысандар мен әдістерді іздеу жоғары білім беруде кейс-технологияның мүмкіндіктерін кеңірек түсінуге әкелді.

Кейс-стадидің кең таралған әдістері ситуациялық талдау және оның түрлері: нақты жағдайларды талдау, ситуациялық тапсырмалар мен жаттығулар, кейс-стади әдісі (Кейс-стади).

Кейс-әдіс негізінде оқыту-бұл ұсынылған жағдайларды жан-жақты талдауға, ашық пікірталас түрінде шешімдер қабылдау дағдыларын талқылауға бағытталған мақсатты үрдіс. Кейстер студенттерге түрлі түрде ұсынылады: баспа (мәтінге диаграммалар, кестелер, оны оқығандар үшін көрнекі етеді), бейне, аудио, мультимедиа [5].

Жоғары оқу орындарында ең көп таралған " иллюстративті " кейстер болып табылады. Бизнес-пәндердің көптеген оқытушылары кейстерді пайдалана бастады. Себебі, газет және журнал мақалалар мен кітап эпизодтарының арасында баспасөзде оларды табу оңай. Бүгін кең кеңістік оқу және тіпті көркем фильмдерден бейнелер алды. Сабақта мұндай кейстер жиі " қорапша", оқыс оқиғалар және сабақта айтылған мәселелердің кіріспе иллюстрациялары түрінде шығады.

Иллюстрациялық кейстер мәтін бойынша қысқа болып табылады (бір абзацтан бірнеше бетке дейін) және "артық" ақпарат жоқ. Олар сондай - ақ тест, шағын және блиц-бақылау үшін ыңғайлы. Иллюстрациялық кейстердің елеулі кемшілігі - "олар кешегі газет сияқты тез "жоғалады". Бастапқыда кейс-әдіс дәстүрлі дәрістік әдіске қарсы қойылды және ең алдымен ашық дискуссиямен байланыстырылды. Кейс-әдісте оқытушы кейсте ұсынылған мәселені талқылауды басқарады, ал кейстердің өздері студенттерге түрлі түрінде ұсынылуы мүмкін. Кейс оқыту әдісі тек кейстер Банкінің болуын ғана емес, сонымен қатар оларды пайдалану бойынша әдістемелік ұсынымдарды, талқылауға арналған сұрақтарды, студенттерге тапсырмаларды, оқытушыға көмек ретінде дидактикалық материалдарды көздейді [6].

Мысал ретінде «Сандық электроника» пәні бойынша баспа кейсі ұсынылған (Қосымша).

Кейс цифрлық электрондық құрылғылардың жұмыс принципіне, олардың құрылымы мен оларды қолдану ерекшеліктеріне арналған. Цифрлық құрылғылардың негізгі типтері, олардың жұмыс алгоритмдері қарастырылады. Типтік схемотехникалық шешімдер және олардың даму тенденциялары оқытылады. Жоғары перспективалы микропроцессорлық жүйелерге ерекше көңіл бөлінген [7].

Кейсте сандық электрониканың негізгі принциптері, сандық сигналдардың ерекшеліктері, сандық жүйелер элементтерінің, тораптары мен құрылғыларының өзара әрекеттесуін ұйымдастыру тәсілдері қарастырылады. Жұмыстың қатаң логикасы және бағдарламаланатын жұмыс алгоритмі бар логикалық элементтер қарастырылған. Жедел және тұрақты есте сақтау құрылғыларын құру және қолдану принциптері сипатталған. Микропроцессорлық жүйелерді ұйымдастыру принциптері және олардың құрамдас бөліктерінің өзара әрекеттесуі келтірілген. Ақпарат алмасудың әртүрлі әдістері мен олардың практикалық жүзеге асырылуы зерттелді. Микропроцессорлық жүйелерді бағдарламалау негіздері қарастырылған.

Сонымен қатар АЖ базасында типтік тораптарды жобалау әдістері қарастырылады және әртүрлі сандық құрылғылардың көптеген схемалары келтіріледі. Маңызды тақырыптардың бірі - триггерлердің көмегімен іске асырылатын жады функциясы. Талшықты-оптикалық кабельдер бойынша ақпарат беру мәселелері қозғалады.

Біз бұрынғы Кеңес Одағы елдерінде қабылданған шартты графикалық белгілерді пайдаланамыз, бірақ схемалардың айырмашылықтары туралы түсінік беру үшін Еуропа немесе Америкада қабылданған символиканың қаншалықты өзгеше екенін көрсетеміз, сондай-ақ ескірген сызбаларды еске түсіреміз [8].

Бұл жерде қарапайым компоненттер — резисторлар мен конденсаторлардан бастап логикалық элементтер мен транзисторлармен аяқталатын электрондық техниканың символикасы туралы баяндалады. Барлық таңбаларды шартты түрде 4 санатқа бөлуге болады: 1) қарапайым схемотехникалық символдар: шасси және жерге қосу, қиылысу және қосылу нүктелері, кіру және шығу; 2) электрондық радиоэлементтер: резисторлар, диодтар, транзисторлар, катушкалар және конденсаторлар; 3) логикалық элементтер: элементтер ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС, инверторлар; 4) басқа таңбалар: кілттер, шамдар және басқа жабдықтар.

Отандық әдебиетте сандық электрондық элементтерді құру принциптері және оларды әзірлеу мен қолдану бойынша ұсыныстар қолжетімді түрде баяндалатын ақпараттар өте аз. Бұл сандық электроника курсы студенттерге қолжетімді болуы үшін жасалынып отыр [9].

Кейстің мақсаты - тек қана компьютерлік технологияны ғана емес, сонымен қатар оқу орнында барлық инженерлік-техникалық жұмыстарды: политехникалық дайындық, алғашқы кәсіптік дайындық және осы саладағы студенттердің техникалық шығармашылығын басқара алатын, техникалық сауатты қолдана алатын кәсіптік білім беретін маман даярлау. Алайда, осы салада терең білім алу әр элементтің, микро схеманың, схеманың, қондырғының немесе құрылғының жұмысын зертханалық зерттеулерсіз мүмкін емес.

Оқу кейсі

ТАҚЫРЫБЫ: «ЕСЕПТЕГІШТЕР»

ПӘН: «Сандық электроника»

Кейстің мазмұны

Кіріспе

Мақсатты аудитория

Кейстің мақсаттары

Оқыту нәтижелері

Кейс бойынша жұмыс жоспары

Кейспен жұмыс барысы

Теориялық материал

Кейс материалдарын зерттеу бойынша әдістемелік ұсыныстар

Нәтижелерді бағалау критерийлері

Ұсынылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Кейстің мәні қарапайым логикалық элементтер бойынша қажетті базалық білім беру болып табылады, ол тек оқу есептеу техникасын ғана емес, сонымен қатар білім беру мекемесінде барлық инженерлік-техникалық жұмыстарды жүргізуге, политехникалық оқытуды, бастапқы кәсіптік дайындықты, осы салада білім алушылардың техникалық шығармашылықтарын басқаруға қабілетті маманды дайындауда маңызды болып табылады. Алайда, бұл салада терең білім алу әрбір элементтің, микросхеманың, платаның, блоктың немесе жалпы құрылғының жұмысын зертханалық зерттеулерсіз мүмкін емес.

Кейстің бір міндеті-студенттердің зерттеу қызметін жандандыру. Бұл міндетті шешу барысында білім алушыларда қажетті ақпаратты іздеу, талдау және жүйелеу білігі қалыптасады.

Мақсатты аудитория