Соавторы: Некеричев Александр Павлович, Маслов Никита Александрович
Научный руководитель: Асмолов Тимофей Александрович, кандидат технических наук, доцент
Код уникальной десятичной классификации: УДК 37.013

Аннотация. В данной статье рассматривается опыт обучения основам электроники учащихся 5-6 классов, как необходимое условие обучения роботоконструированию своими руками с нуля. Учитывается также и то, что в 5-6 классе нет физики, поэтому тема «электричество» дается в основном в практической форме. Также даются основы математической логики.

Ключевые слова: электроника, дополнительное образование, электронные компоненты, макетная плата, логические операции.

В настоящее время в нашей стране ощущается дефицит инженерных кадров. Во многом это следствие 90-х и 2000-х годов, когда получить диплом юриста, экономиста, психолога или другой гуманитарной специальности было мечтой многих абитуриентов. В итоге техническое образование находилось в упадке. В последнее десятилетие ситуация начала исправляться.

По мнению многих современных авторов, начинать развивать молодежь в техническом направлении надо еще в школе. Курс, описываемый в данной статье, как раз ставит своей целью обучение учащихся 5-6 классов основам электроники, которая может использоваться как самостоятельно, так и в комплексе, например обучению робототехнике.

Элективный курс «Обучение основам электроники учащихся 5-6 класса в рамках дополнительного образования» предназначен как для внеурочной деятельности в школе, так и вне ее (например, подобный курс был проведен в рамках летней школы МФТИ в 2017 г.). Для разработки данного курса использовались источники из списка литературы. Источники указаны в таблице после каждой темы.

Цель данного курса – обучение школьников 5-6 класса основам электроники и математической логики, без которых невозможно обучение робототехнике, так как по сути робототехника есть симбиоз трех составляющих: механики, электроники и программирования.

Задачи, которые ставит данный курс:

  • понимание школьниками 5-6 класса сути электрического тока, его основных параметров (сила тока, напряжение и сопротивление);
  • знание основных элементов электрических схем (резистор, светодиод,кнопка, конденсатор, транзистор и микросхема);
  • знание основных логических операций;умение читать несложные электрические схемы;
  • умение собирать схемы на макетной плате;
  • умение применять закон Ома для расчета токоограничивающих резисторов.

Курс, рассчитанный на 34 часа, содержит раздел «Электроника». Основные понятия раздела:

  • электрический ток;
  • сила тока;напряжение;
  • сопротивление (физическая величина);
  • электрический заряд;
  • резистор;
  • светодиод;
  • кнопка;
  • конденсатор;
  • транзистор;
  • микросхема;
  • логические операции (НЕ, И, ИЛИ).

Почасовое планирование по темам приведено в таблице 1. Сжатый до 20 часов данный курс был апробирован в 2017 г. на летней школе МФТИ в сборной группе школьников 3–5 классов. Надо сказать, что в силу особенностей возраста третьеклассники справлялись с заданиями хуже, у пятиклассников он практически не вызвал затруднений.

Таблица 1. Тематическое планирование

ТеорияПрактика
ТемаЧасыСодержаниеЧасы
Что такое электричество. Основные компоненты в электрических схемах, их обозначение [1, 2, 4, 6]. 2 Что такое электрический ток.
Сила тока.
Напряжение.
Сопротивление.
Резистор и светодиод. Их обозначение.
Демонстрационные примеры.
-
Основы работы с макетной платой [3]. 0,5 Что такое макетная плата?
Устройство макетной платы.
Основные правила работы, техника безопасности.
Сборка электрической схемы с электрической лампочкой на макетке.
1,5
Работа с резистором, светодиодом и кнопкой. Их предназначение. Сборка схемы [1,2,4,6]. 0,5 Резистор, кнопка и свето­диод. Их назначение и применение.
Сборка схемы «индикатор питания».
Замкнутость и незамкнутость электрической цепи.
Правила сборки схем.
Причины неработы электрических схем.
1,5
Конденсатор, его назначение и использование [1, 2, 4, 6]. 0,5 Электрический заряд.
Конденсатор, его назначение.
Зарядка и разрядка конденсатора.
Демонстрационные примеры.
Сборка схемы.
-
Параллельное и последовательное соединение резисторов. Закон Ома. Решение задач на расчет сопротивлений [2, 5]. 1 Основные типы соединений резисторов.
Закон Ома, его применения.
Практическая работа (расчет необходимого сопротивления для работы 1,2 и 3 светодиодов и сборка схемы по полученным результатам).
3
Транзистор, его применение и принцип действия [7]. 2 Транзистор. Его назначение, применение и обозначение на схемах.
Принцип действия транзистора.
Транзистор как «электронная кнопка»
2
Сборка схем с транзистором [7]. - - 6
Основы математической логики. Логические схемы [1, 3]. 2 Основные логические операции (И, ИЛИ, НЕ). Принцип работы процессора.
Обозначение логических элементов на схемах.
Сборка логических элементов на макетной плате.
4
Микросхема, ее применение и принцип действия [8]. 2 Микросхема. Ее назначение, применение и обозначение на схемах.
Сборка схем с применением логических микросхем серии К155
 
Параллельное и последовательное соединение резисторов. Закон Ома. Решение задач на расчет сопротивлений [2, 5]. 1 Основные типы соединений резисторов.
Закон Ома, его применения.
Практическая работа (расчет необходимого сопротивления для работы 1,2 и 3 светодиодов и сборка схемы по полученным результатам).
3
Транзистор, его применение и принцип действия [7]. 2 Транзистор. Его назначение, применение и обозначение на схемах.
Принцип действия транзистора.
Транзистор как «электронная кнопка»
2
Сборка схем с транзистором [7]. - - 6
Основы математической логики. Логические схемы [1, 3]. 2 Основные логические операции (И, ИЛИ, НЕ). Принцип работы процессора.
Обозначение логических элементов на схемах.
Сборка логических элементов на макетной плате.
4
Микро­схема, ее применение и принцип действия [8]. 2 Микросхема. Ее назначение, применение и обозначение на схемах.
Сборка схем с применением логических микросхем серии К155
4
Всего часов 10,5 Всего часов 23,5

Learning the basics of electronics students in grades 5-6 in the framework of additional education

A.I. Kershengolts,
A.P. Nekerichev,
N.A. Maslov,
undergraduates 2 courses GAOU VO MGPU, Moscow

Abstract. The article deals with training experience of electronics fundamentals to 5th-6th grades as an essential learning condition of robotics self-construction from zero. Also taken into account and the fact that in the 5-6 class, no physics, so the subject "electricity" is mostly in the practical form. Also are the basics of mathematical logic.
Keywords: electronics, additional education, electronic components, breadboard, logic operations.