115431 (Методика проведення теоретичних занять), страница 5

Конспект пропонується вести таким чином: листок в зошиті ділиться на чотири частини. Перша - поле, друга - основна інформація, третя - терміни, формули, визначення, запитання, доповнення, четверта - номер сторінки.

Основне призначення конспекту - це можливість зберегти необхідні матеріали для подальшого використання в зручному вигляді, зменшити час на пошук під час повторного звернення до джерела [13, 75].

Щоб навчити студентів швидкісному конспектуванню потрібно весь час розбити на декілька етапів:

1. Загальне введення в конспектування.

На даному етапі викладач електротехнічних дисциплін на вступному занятті проводить лекцію з елементами бесіди та інструктаж щодо правильного складання конспекту. Він використовує таблиці або кодопосібники з правильно та неправильно оформленими конспектами.

Звертається увага студентів на способи скорочення слів, спрощення, написання букв, використовуючи таблиці та кодопосібники.

Викладач пропонує студентам записати в третій частині зошита словника скорочення основних термінів з електротехнічних предметів (таблиця 1).

2. Показ викладачем раціональних прийомів конспектування.

На протязі декількох занять викладач на дошці чи на кодопосібнику, показує всю роботу відносно швидкісного конспектування, яку студенти мають зробити самостійно [13, 74].

3. Самостійне конспектування.

Студентам пропонується складати конспекти на окремих листках, які здавалися на перевірку викладачеві.

Викладач вказує помилки на полях конспекту. Цей процес повторювався на перших трьох - чотирьох заняттях,

4. Проводиться вибіркова перевірка конспектів студентів і надання рекомендацій щодо усунення помилок [30, 35].

Конспект кожного студента перевірявся викладачем один - два рази.

На вступній лекції студентам пропонується занотовувати в словниках, разом з основними правилами швидкісного читання, маргіналіями та скороченнями слів, вимоги до складання опорних конспектів:

Необхідно попередньо чітко виділяти кожну операцію складання конспекту.

До кожної операції придумувати опорні сигнали (креслення, ключові слова, букви - сигнали).

Потрібно згрупувати операції процесу так, щоб їх число не перевищувало семи.

Ключових слів повинно бути вісім - десять. Це можуть бути перші літери ключових слів.

Креслення має відповідати специфіці предмета.

Обов'язковою умовою при складанні опорних сигналів є користування основними поняттями з предмету.

Якщо спостерігається погане відтворення на чернетці, то потрібно їх переробити.

Після кожної самостійної роботи опорні конспекти збирались, перевірялись, давались зауваження, поради, виправлялись помилки [13, 75].

Навчання теоретичного матеріалу потрібно розпочати запитанням до студентів: Які ж ви знаєте електротехнічні науки? Студенти без особливих затруднень дають відповідь на це запитання. Називаючи відомі їм науки, вони можуть назвати також і електроніку." Але ми ж знаємо, що електроніка - це галузь техніки, - продовжує викладач. Так що ж це за наука електроніка?". Тут викладач звертається до знань студентів з попередніх

дисциплін і дає ще раз пояснення про електроніку як галузь науки і техніки, а потім переходить до пояснення електроніки як науки. "Що ж досліджує електроніка як наука?" - запитує викладач. Студенти підказують, що ця наука досліджує електронні явища і процеси, пов'язані зі зміною концентрації і переміщенням заряджених частинок у різних середовищах і умовах [25, 5]. Оскільки цих середовищ і умов багато, викладач уточнює, що ці явища і процеси вивчаються тільки у вакуумі, газах, рідинах, твердих тілах і при різній температурі, під дією електричних і магнітних полів.

Але ж важливо вивчити і дослідити не тільки явища і процеси, але й будову і принцип роботи приладів які пов'язані з цими явищами. Викладачем даються основні поняття які ж будуть вивчені прилади [8, 15].

У процесі подальшої бесіди зі студентами уточнюємо, що електроніка вивчає не тільки електронні прилади (пасивні елементи електроніки, напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори, електровакуумні та іонні прилади, гібридні

інтегральні мікросхеми, напівпровідникові інтегральні мікросхеми, оптоелектронні прилади і прилади відображення інформації), а й пристрої електронної аналогової схемотехніки (зокрема підсилювачі, генератори синусоїдних коливань, випрямлячі і стабілізатори) та пристрої цифрової електронної схемотехніки (імпульсні пристрої, логічні елементи, цифрові пристрої, мікропроцесори) також електроніка вивчає технічні засоби зв'язку в сільському господарстві, зокрема, диспетчерський зв'язок [23,4].

Потім викладач повідомляє, що основними завданнями електроніки є - розробка, виробництво і експлуатація електронних приладів і пристроїв різного призначення. Розповідаючи про розвиток електроніки, викладач повідомляє студентам про роль видатних вчених - російських: А.Н. Лодигіна, А.С. Попова, А.Г. Столєтова, М.А. Бонч - Бруєвича, А.Ф. Іоффе; американських Т.А. Едісона, У. Братейна, Дж. Бардіна і У. Шоклі; англійського Дж.А. Флемінга і ін. Потрібно коротко розповісти про результати їх наукових досліджень, показати портрети вчених [27, 8].

Важливо, щоб студенти зрозуміли, що теоретичну основу електроніки складає " різнобічна сукупність наукових знань, направлених на покращення здобуття знань, умінь та навичок, які даються деякими попутніми галузями електротехнічних наук". Фундаментом електроніки є електротехніка (теоретичні основи електротехніки), яка вивчає електричні і магнітні явища, виробництво електричної енергії, передачу, розподіл її між споживачами та перетворення її на інші види енергії [6,3].

Після цього студенти можуть відповісти на запитання про зв'язки електроніки з іншими науками. Потрібно також пояснити, що електроніка, як і всі електротехнічні науки базуються на даних фундаментальних наук - фізики, хімії, математики. Крім того, як підкреслювалося вище, електроніка опирається на електротехніку, а також суміжні науки матеріалознавство, автоматику, автоматизацію [6,4].

Узагальнення і систематизацію матеріалу викладачу доцільно провести у вигляді схем, таблиць.

Методичними особливостями вступного заняття з теми є: Прийоми самостійної роботи студентів:

швидкісне читання;

швидке конспектування;

система стимулювання до теоретичних та лабораторно - практичних занять, самостійна робота студентів.

3.2 Методика навчання теоретичних занять з розділу: Фізичні властивості електроніки

Загальноосвітнє значення розділу для студентів зводиться до того, що вони розглянуть сутність дисципліни " Основи електроніки та мікропроцесорної техніки ", її предмет дослідження і теоретичні основи, основні фізичні закони, які використовуються при вивченні даної дисципліни.

Виховне значення полягає у формуванні наукового світосприняття.

3.2.1 Методика навчання теми: "Основи електронної теорії"

Навчальна мета заняття: навчити студентів сутності електронної теорії. Форма організації навчальної діяльності студентів: лекція.

План.

1. Атомна будова речовини. Електрон і його властивості. Енергетичні діаграми різних речовин. Поділ речовин на провідники, напівпровідники, діалектики.

2. Робота виходу електронів. Види електронної емісії. Рух електронів в електричному і магнітному полях.

Домінуючі методи навчання: лекція, розповідь, еврістична бесіда, демонстрація.

Матеріально - технічне забезпечення: кодопосібники, транспаранти, графопроектор "ЛЕКТОР 2000", кадропроектор "Альфа", макети з зображенням електрона, енергетичні діаграми різних речовин тощо [23, 5].

Початок навчання даної теми розпочинається з згадування студентами з курсу фізики про електрони в атомі, атомну будову речовини, електрони та їх властивості, роботу виходу електронів і види електронної емісії.

Викладач задає студентам наступні запитання:

1. Чому електрон найкращим чином відповідає вимогам, які ставляться до частинок, які виступають в якості носіїв струму в електронних приладах? 2. Як отримати потік вільних електронів, затрачаючи при цьому мінімальну кількість енергії? 3. Яким чином можна керувати рухом електронів? [8, 7].

Викладач розпочинає навчання з пояснення того, що у відповідності з електронною теорією всі оточуючі нас речовини складаються із найдрібніших частинок - атомів. Атом, у свою чергу, складається з ще більше дрібніших частинок, основними із яких є протони, нейтрони і електрони. Протони мають позитивний електричний заряд, електрони - негативний, рівний по величині заряду протона, а нейтрони нейтральні, їх заряд рівний нулю.

Протони і нейтрони утворюють ядро, у якому зосереджена практично вся маса атома. Навколо ядра під впливом його притягання рухаються по визначеним замкнутим траєкторіям (орбітам) негативно заряджені електрони. В нормальному стані атом має у собі однакову кількість протонів і електронів і через це він електрично нейтральний [14, 5].

Кількість протонів, нейтронів і електронів у атомі залежить від типу хімічного елемента, складовою частиною якого він є. Наприклад, в атомі водню навколо ядра обертається тільки один електрон, в атомі міді - 29, в атомі золота - 79. Число електронів, які обертаються навколо ядра, завжди рівне порядковому номеру елементу в періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва. Наприклад, атом 92-го елемента таблиці (урана) має 92 електрона, які обертаються навколо ядра по багаточисленим орбітам [8, 15].

Електрони, обертаються в атомі, які розміщені на зовнішніх орбітах, зв'язані з ядром слабше, чим електрони, які знаходяться на внутрішніх, близьких до ядра орбітах. Тому під дією сусідніх атомів чи внаслідок інших причин зовнішні електрони можуть залишити свою орбіту, що потягне за собою зміну електричного стану атому. Електрони, розміщені на зовнішніх орбітах атомів, називаються валентними електронами. Вони визначають хімічну активність речовини, тобто приймають участь в створенні хімічного зв'язку між атомами. Електрони, які звільнилися від внутрішньоатомних зв'язків, отримали назву вільних електронів. Вони рухаються всередині речовини між атомами і з різною швидкістю. При наявності зовнішнього електричного поля хаотичний рух вільних електронів стає впорядкованим, направленим. У результаті чого виникає електричний струм. Чим більше вільних електронів має речовина, тим вища його провідність. Цим і пояснюється добра провідність металів, а також поділ твердих тіл по їх здатності проводити електричний струм на провідники, напівпровідники і діалектрики [6,16].

Далі викладач повинен розповісти про енергетичні діаграми провідників, напівпровідників і діалектриків. На рисунку потрібно показати типові діаграми енергетичних зон для цих речовин. У провідників зона провідності і зона валентних електронів перекривають одна одну, тобто заборонена зона відсутня і валентні електрони легко переходять в зону провідності. У діалектриків ширина забороненої зони велика, і, відповідно, для переходу валентних електронів в зону провідності їм потрібно надати потрібну енергію (не менше 3 еВ). Для напівпровідників заборонена зона відносно невелика (приблизно 0,5 - 3 еВ), під дією зовнішніх факторів (тепло, світло, електричне поле) електрони за рахунок зміни запасу енергії можуть перейти із нормальної зони в зону провідності [8, 21].

Величина роботи виходу твердих тіл залежить від їх структури і є фізичною характеристикою тіла. Чим менша у даного провідника робота виходу, тим меншою повинна бути затрата енергії для отримання вільних електронів за межами даного провідника.

Вихід електронів можливий також із провідників і діалектриків. Однак при цьому робота затрачається не тільки на перемагання гальмуючих електричних сил, але й на збудження електронів, які переходять із валентної зони в зону провідності.

Якщо електронам металів чи напівпровідників надається додаткова енергія, то вихід електронів із тіла буде можливим - проходить електронна емісія.

Потік вільних електронів в електровакуумних і іонних (газорозрядних) приладах виникає із металічного чи напівпровідникового електроду - катода.

Щоб електрони могли вийти за межі електрода, необхідно надати їм зовні деяку енергію, яка достатня для переборення протидіючих сил [6,25].

В залежності від способу надання електронам додаткової енергії розрізняють такі види електронної емісії:

термоелектронну, при якій додаткова енергія надається електронам в результаті нагріву катода;

фотоелектронну, при якій на поверхню катода діє електромагнітне випромінювання;

вторинну електронну, яка є результатом бомбардування катода потоком електронів чи іонів, які рухаються з великою швидкістю;

електростатичну, при якій сильне електричне поле у поверхні катода створює сили, які сприяють виходу електронів за його межі [6,25].

Далі викладач повинен розповісти про рух електронів в електричному і магнітному полях. Керування рухом електронів в більшості електронних приладів здійснюється з допомогою електричних чи магнітних полів. В чому полягає сутність цих явищ? Яким законам вони підпорядковуються? Розглянемо ці питання спочатку для електричного поля, а потім для магнітного.

Електрон в електричному полі. Взаємодія електронів які рухаються з електричним полем - основний процес, який проходить в більшості електронних приладів. Найбільш простим випадком є рух електрона в однорідному електричному полі, тобто в полі, напруженість якого однакова в будь якій точці як по величині, так і по напряму.

В електронних приладах електричні поля звичайно неоднорідні. Вони характеризуються непостійністю напруженості по величині і напрямку. Конфігурація таких полів досить різностороння і складна. Вибираючи величини і напрямки напруженості електричного поля, можна заставити електрони рухатися по раніше розрахованій траєкторії, подібно до того, як напрямок світлового променя змінюють шляхом вибору першочергового напрямку і відповідних оптичних середовищ. Таким чином, є подібність між законами руху електронів в електричному полі і законами світлової оптики [8, 27].

Електрон в магнітному полі. Вплив магнітного поля на електрон який рухається можна розглядати як дію цього поля на провідник зі струмом. Під дією нормальної складової електрон рухається по окружності, а під дією дотичної - переміщується вздовж силових ліній поля [25,45]. У результаті одночасної дії обох складових траєкторія руху електрона приймає вид спіралі. Розглянута можливість зміни траєкторії руху з допомогою магнітного поля використовується для фокусування і керування електронним потоком в електронно - променевих трубках і інших приладах [25, 45]. Викладений на занятті матеріал дозволяє студентам зрозуміти сутність електронної теорії, а зокрема атомної будови речовини, поділу речовин на провідники, напівпровідники, діалектрики, роботу виходу електронів, види електронної емісії і також зрозуміти принцип руху електронів у електричному і магнітному полях [8,25]. На протязі пояснення потрібно використовувати рисунки, діаграми відповідно до того чи Іншого пояснення.