Руслан ТИХОНОВ, руководитель Клуба юных киберфизиков при московской Библиотеке № 214 имени Ю.А. Гагарина, с сентября по ноябрь 2022 года исследовал опыт практикующих российских наставников и экспертов дополнительного образования. По итогам Руслан написал аналитический отчёт, в котором представлены компетенции педагогов российских кружков по электронике XXI века, возникающие у них проблемы и возможности решения этих проблем. Данная статья написана по итогам отчёта. В её первой части речь шла об истории отечественных кружков электроники, вторая же знакомит с компетенциями наставников и неожиданными выводами, сделанными в ходе исследования.
Исследование необходимых компетенций наставников
В исследовании участвовало 48 педагогов-респондентов из разных регионов России, в том числе из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Хабаровска, Иннополиса, Томска. Большая часть респондентов занимается работой со школьниками разных возрастов, но есть среди них и педагоги дополнительного образования для студентов вузов и ссузов. В процессе исследования использовались анкетирование, интервью с экспертами и наставниками, а также материалы круглого стола технических энтузиастов, экспертов и наставников «Кружок по электронике нового поколения», который проводился в рамках Конвента Кружкового движения в Екатеринбурге.
В анкете респонденты отмечали наиболее важные предметные компетенции наставников кружков по электронике. Не удивительно, что большинство опрошенных указали на компетенции, связанные со сборкой простейших электрических схем и контактных соединений скруткой и пайкой. Также важным респонденты считают умение программировать микроконтроллеры (и платы на их основе, например, Arduino [1]).
Схемотехника и навыки разработки электронных схем, включая проектирование и изготовление печатных плат, вполне логично выходит на первый план в предметных кружках по электронике, радиотехнике, автоматике. Это редкие по нынешним временам кружки, наследники советских, где школьники проходят полный цикл разработки радиоэлектронных устройств от идеи и проектирования схемы до изготовления корпуса. Компетенции по схемотехнике, по мнению опрошенных наставников, высоко оцениваются и при конструировании умной среды, умного дома, интернета вещей и даже (что несколько неожиданно) — в техническом моделировании (авто-, авиа-, судо-, ракето- и пр.). Возможно, знание схемотехники необходимо моделистам для ремонта комплектов электронного оборудования.
А вот по поводу компетенций для кружков подготовительного уровня (как правило, это начальное техническое конструирование и моделирование для младших школьников) единого мнения у опрошенных не было. Это можно интерпретировать как неготовность вводить в программу обучения электронику в кружках для новичков по причине отсутствия подходящих для этого возраста методик или оборудования.
Также в ходе анкетирования было замечено, что у респондентов нет единого мнения, какие компетенции по электронике нужны в кружках, занимающихся технологиями для медицины и нейроинтерфейсами. Возможно, это связано со слабой информированностью и отсутствием подходящего практического опыта у респондентов.
В исследовании участвовало 48 педагогов-респондентов из разных регионов России, в том числе из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Хабаровска, Иннополиса, Томска. Большая часть респондентов занимается работой со школьниками разных возрастов, но есть среди них и педагоги дополнительного образования для студентов вузов и ссузов. В процессе исследования использовались анкетирование, интервью с экспертами и наставниками, а также материалы круглого стола технических энтузиастов, экспертов и наставников «Кружок по электронике нового поколения», который проводился в рамках Конвента Кружкового движения в Екатеринбурге.
В анкете респонденты отмечали наиболее важные предметные компетенции наставников кружков по электронике. Не удивительно, что большинство опрошенных указали на компетенции, связанные со сборкой простейших электрических схем и контактных соединений скруткой и пайкой. Также важным респонденты считают умение программировать микроконтроллеры (и платы на их основе, например, Arduino [1]).
Схемотехника и навыки разработки электронных схем, включая проектирование и изготовление печатных плат, вполне логично выходит на первый план в предметных кружках по электронике, радиотехнике, автоматике. Это редкие по нынешним временам кружки, наследники советских, где школьники проходят полный цикл разработки радиоэлектронных устройств от идеи и проектирования схемы до изготовления корпуса. Компетенции по схемотехнике, по мнению опрошенных наставников, высоко оцениваются и при конструировании умной среды, умного дома, интернета вещей и даже (что несколько неожиданно) — в техническом моделировании (авто-, авиа-, судо-, ракето- и пр.). Возможно, знание схемотехники необходимо моделистам для ремонта комплектов электронного оборудования.
А вот по поводу компетенций для кружков подготовительного уровня (как правило, это начальное техническое конструирование и моделирование для младших школьников) единого мнения у опрошенных не было. Это можно интерпретировать как неготовность вводить в программу обучения электронику в кружках для новичков по причине отсутствия подходящих для этого возраста методик или оборудования.
Также в ходе анкетирования было замечено, что у респондентов нет единого мнения, какие компетенции по электронике нужны в кружках, занимающихся технологиями для медицины и нейроинтерфейсами. Возможно, это связано со слабой информированностью и отсутствием подходящего практического опыта у респондентов.
Оценка программ подготовки педагогов по электронике
При опросе респондентам было предложено выбрать, по каким разделам электроники наставникам кружков естественно-научного и технического профиля нужны теоретические и практические знания.
Если говорить о теоретической части, то значительная доля респондентов считает, что наставникам в первую очередь нужны знания о микроконтроллерах и датчиках, их важность отметило 85% участников опроса. Не менее значимы знания об основах электроники (от физики до дискретных электронных компонентов) и цифровой логике (79% опрошенных), о полупроводниках, моторах, источниках питания (73%), аналогово-цифровых преобразованиях (65%), радиосвязи и беспроводных сетях (58%).
Другие темы респонденты посчитали менее важными или вовсе ненужными. Исходя из их мнения, можно составить список основных теоретических блоков для программы обучения электронике.
1. Начала (основы) электроники.
2. Полупроводники.
3. Цифровая логика (микросхемы).
4. Источники питания и преобразователи напряжения.
5. Силовая электроника.
6. Электромоторы.
7. Радиосвязь и беспроводные сети.
8. Микроконтроллеры.
9. Датчики.
10. Аналогово-цифровые преобразования.
Для практических занятий значительная доля респондентов (85%) посчитала необходимым умение пользоваться симуляторами электронных схем [2] и навыками измерений при помощи цифрового мультиметра. Другими важными навыками наставников оказались прототипирование схем на макетных платах без пайки; пайка выводных компонентов (по 65% каждый); монтаж SMD-компонентов [3]; демонтаж паяных соединений; изготовление корпусов электронных устройств; измерения с помощью осциллографа (более 50%).
Менее половины опрошенных отметило важность блока навыков, связанных с проектированием и изготовлением печатных плат, а также подготовкой технической документации для передачи изготовления спроектированных плат на производство. Вероятно, это связано с тем, что в работе большинства кружков используются конструкторы и готовые модули, не требующие создания печатных плат. Но с этим мнением сложно согласиться в условиях, когда происходит санкционное давление и ограничение поставок готовых электронных устройств. Проектирование печатных плат и подготовка технической документации для них — один из ключевых навыков в процессе импортозамещения электронных устройств, в частности, учебного оборудования.
Таким образом, практический блок программы по электронике, по мнению опрошенных, должен обучать следующему:
1. владению программными симуляторами электронных схем;
2. прототипированию схем на макетных платах без пайки;
3. измерению с помощью цифрового мультиметра и осциллографа;
4. проектированию печатных плат с помощью САПР [4];
5. пайке выводных компонентов и SMD-компонентов на печатной плате, демонтажу паяных соединений;
6. использованию современных технологий для изготовления корпусов электронных устройств.
Конечно, навыки наставников должны быть шире, чем следующие из списков для теории и практики. Существует целевая модель компетенций, то есть набор ключевых компетенций, необходимых для успешной передачи опыта и знаний другим людям, обеспечения реализации проектов в кружке с административной, методической, экспертной, материально-технической и прочих сторон. И эта модель учитывает в том числе внешние факторы, которые влияют на работу педагога.
Сейчас такими факторами являются условия неопределённости, наличие значительных ограничений в приобретении и в работе с программным обеспечением. Это касается всех технологических кружков в России и выводит на первые роли универсальные педагогические компетенции, приведённые в списке ниже.
А если продолжать говорить об электронике, то в нынешних условиях особенно актуальны компетенции наставников, которые позволяют быстро перейти на использование новых технологических решений, а также самостоятельно изготавливать в кружках аналоги ранее использовавшихся продуктов. У многих опрошенных есть желание научиться ремонтировать имеющееся оборудование силами кружка и учить ребят вторично использовать компоненты из неподлежащих ремонту электронных устройств.
При опросе респондентам было предложено выбрать, по каким разделам электроники наставникам кружков естественно-научного и технического профиля нужны теоретические и практические знания.
Если говорить о теоретической части, то значительная доля респондентов считает, что наставникам в первую очередь нужны знания о микроконтроллерах и датчиках, их важность отметило 85% участников опроса. Не менее значимы знания об основах электроники (от физики до дискретных электронных компонентов) и цифровой логике (79% опрошенных), о полупроводниках, моторах, источниках питания (73%), аналогово-цифровых преобразованиях (65%), радиосвязи и беспроводных сетях (58%).
Другие темы респонденты посчитали менее важными или вовсе ненужными. Исходя из их мнения, можно составить список основных теоретических блоков для программы обучения электронике.
1. Начала (основы) электроники.
2. Полупроводники.
3. Цифровая логика (микросхемы).
4. Источники питания и преобразователи напряжения.
5. Силовая электроника.
6. Электромоторы.
7. Радиосвязь и беспроводные сети.
8. Микроконтроллеры.
9. Датчики.
10. Аналогово-цифровые преобразования.
Для практических занятий значительная доля респондентов (85%) посчитала необходимым умение пользоваться симуляторами электронных схем [2] и навыками измерений при помощи цифрового мультиметра. Другими важными навыками наставников оказались прототипирование схем на макетных платах без пайки; пайка выводных компонентов (по 65% каждый); монтаж SMD-компонентов [3]; демонтаж паяных соединений; изготовление корпусов электронных устройств; измерения с помощью осциллографа (более 50%).
Менее половины опрошенных отметило важность блока навыков, связанных с проектированием и изготовлением печатных плат, а также подготовкой технической документации для передачи изготовления спроектированных плат на производство. Вероятно, это связано с тем, что в работе большинства кружков используются конструкторы и готовые модули, не требующие создания печатных плат. Но с этим мнением сложно согласиться в условиях, когда происходит санкционное давление и ограничение поставок готовых электронных устройств. Проектирование печатных плат и подготовка технической документации для них — один из ключевых навыков в процессе импортозамещения электронных устройств, в частности, учебного оборудования.
Таким образом, практический блок программы по электронике, по мнению опрошенных, должен обучать следующему:
1. владению программными симуляторами электронных схем;
2. прототипированию схем на макетных платах без пайки;
3. измерению с помощью цифрового мультиметра и осциллографа;
4. проектированию печатных плат с помощью САПР [4];
5. пайке выводных компонентов и SMD-компонентов на печатной плате, демонтажу паяных соединений;
6. использованию современных технологий для изготовления корпусов электронных устройств.
Конечно, навыки наставников должны быть шире, чем следующие из списков для теории и практики. Существует целевая модель компетенций, то есть набор ключевых компетенций, необходимых для успешной передачи опыта и знаний другим людям, обеспечения реализации проектов в кружке с административной, методической, экспертной, материально-технической и прочих сторон. И эта модель учитывает в том числе внешние факторы, которые влияют на работу педагога.
Сейчас такими факторами являются условия неопределённости, наличие значительных ограничений в приобретении и в работе с программным обеспечением. Это касается всех технологических кружков в России и выводит на первые роли универсальные педагогические компетенции, приведённые в списке ниже.
- Наставник должен осуществлять анализ основных технологических и социально-экономических трендов, формировать у кружковцев понимание перспектив развития рынков НТИ, определять долгосрочные последствия взаимодействия с заинтересованными сторонами и партнёрами.
- При решении нестандартных задач наставнику нужно проявлять креативность, умение видеть новые возможности.
- Быстро меняющиеся условия и неопределённость требуют высокой адаптивности.
- Остаются востребованными навыки целеполагания, умения генерировать идеи, планировать, оценивать и контролировать.
- Развитие команды и управление ею — важная часть навыков наставника.
- При этом нельзя забывать об этике и культуре: необходимо учитывать формальные нормы и правила, соответствовать культурным ценностям и этическим нормам, следовать моральным принципам и договорённостям.
А если продолжать говорить об электронике, то в нынешних условиях особенно актуальны компетенции наставников, которые позволяют быстро перейти на использование новых технологических решений, а также самостоятельно изготавливать в кружках аналоги ранее использовавшихся продуктов. У многих опрошенных есть желание научиться ремонтировать имеющееся оборудование силами кружка и учить ребят вторично использовать компоненты из неподлежащих ремонту электронных устройств.
Целевая модель компетенций
Исходя из основных технологических трендов, учитывая универсальные компетенции и помня о текущей ситуации с поставками оборудования и электронных компонентов, можно, наконец, сформулировать описание профессиональных компетенций для целевой модели в сфере электроники. Наставнику необходимо:
1. Иметь знания в области электроники по наиболее важным для конкретного технологического кружка разделам и уметь доступным языком передавать эти знания; рекомендовать источники информации по разделам электроники для самообразования.
2. Владеть программными симуляторами электронных схем и уметь выбирать наиболее подходящий из них с учётом решаемой задачи; понимать имеющиеся ограничения симуляторов, уметь делать выбор между виртуальной симуляцией и прототипированием.
3. Уметь быстро прототипировать электронные схемы как с помощью беспаечных макетных плат, так с помощью печатных плат, с документированием процесса. Понимать ограничения и недостатки каждого вида прототипирования в каждом конкретном случае.
4. Иметь навыки сквозного проектирования электронных устройств с последующей генераций технологических файлов (Gerber-файлов) для изготовления печатных плат на производстве.
5. Владеть технологиями изготовления печатных плат в бытовых и лабораторных условиях. Уметь делать выбор в пользу той или иной технологии в зависимости от текущих условий. Понимать опасности химического травления, использующегося при некоторых способах изготовления плат, для людей и окружающей среды, минимизировать риски и потенциальный ущерб.
6. Иметь навыки монтажа на печатных платах при помощи пайки: как выводных деталей в сквозные отверстия, так и SMD-компонентов на поверхности. Иметь навыки демонтажа паяных соединений.
7. Иметь навыки проектирования корпусов электронных устройств с помощью САПР для последующего изготовления методом 3D-печати или резки. Уметь в каждом конкретном случае делать выбор между аддитивной (с добавлением необходимого материала) и субтрактивной (с удалением лишнего материала) технологиями изготовления, знать достоинства и недостатки этих способов.
8. Иметь навыки измерения электрического тока и прохождения сигналов с помощью цифрового мультиметра, осциллографа, частотомера, при необходимости — других измерительных приборов.
9. Иметь навыки работы с ПЛИС [5] и языками описания аппаратуры HDL [6]. Это важная часть траектории подготовки будущих разработчиков микросхем. Именно недостаток проектирования и производства собственных микросхем (процессоров в частности) является одним из препятствий на пути технологического суверенитета страны.
10. Уметь диагностировать неисправности электронной аппаратуры и проводить их ремонт с заменой неисправных компонентов. В условиях ограниченных поставок оборудования крайне важно продлевать сроки эксплуатации электронных устройств и уметь самостоятельно проводить ремонт учебного оборудования после окончания гарантии.
11. Владеть технологиями вторичного использования электронных компонентов из неисправных и не подлежащих ремонту электронных устройств. Это уменьшает загрязнение окружающей среды. Кроме того, кружковцы, разбирая аппаратуру, получают опыт владения инструментами и изучают использованные производителями технологические приёмы и решения методом обратного проектирования. Кружок при этом пополняет свою материальную базу.
12. Использовать технологические решения для замены популярных иностранных продуктов оборудованием на базе отечественных электронных компонентов. Пример такого решения — отечественная платформа для образовательной электроники и робототехники «Восток».
13. Уметь подбирать для оснащения учебных рабочих мест необходимое оборудование, приборы и инструменты, исходя из текущих задач кружка. Пополнять запасы расходных материалов. Подбирать их аналоги отечественного производства.
Исходя из основных технологических трендов, учитывая универсальные компетенции и помня о текущей ситуации с поставками оборудования и электронных компонентов, можно, наконец, сформулировать описание профессиональных компетенций для целевой модели в сфере электроники. Наставнику необходимо:
1. Иметь знания в области электроники по наиболее важным для конкретного технологического кружка разделам и уметь доступным языком передавать эти знания; рекомендовать источники информации по разделам электроники для самообразования.
2. Владеть программными симуляторами электронных схем и уметь выбирать наиболее подходящий из них с учётом решаемой задачи; понимать имеющиеся ограничения симуляторов, уметь делать выбор между виртуальной симуляцией и прототипированием.
3. Уметь быстро прототипировать электронные схемы как с помощью беспаечных макетных плат, так с помощью печатных плат, с документированием процесса. Понимать ограничения и недостатки каждого вида прототипирования в каждом конкретном случае.
4. Иметь навыки сквозного проектирования электронных устройств с последующей генераций технологических файлов (Gerber-файлов) для изготовления печатных плат на производстве.
5. Владеть технологиями изготовления печатных плат в бытовых и лабораторных условиях. Уметь делать выбор в пользу той или иной технологии в зависимости от текущих условий. Понимать опасности химического травления, использующегося при некоторых способах изготовления плат, для людей и окружающей среды, минимизировать риски и потенциальный ущерб.
6. Иметь навыки монтажа на печатных платах при помощи пайки: как выводных деталей в сквозные отверстия, так и SMD-компонентов на поверхности. Иметь навыки демонтажа паяных соединений.
7. Иметь навыки проектирования корпусов электронных устройств с помощью САПР для последующего изготовления методом 3D-печати или резки. Уметь в каждом конкретном случае делать выбор между аддитивной (с добавлением необходимого материала) и субтрактивной (с удалением лишнего материала) технологиями изготовления, знать достоинства и недостатки этих способов.
8. Иметь навыки измерения электрического тока и прохождения сигналов с помощью цифрового мультиметра, осциллографа, частотомера, при необходимости — других измерительных приборов.
9. Иметь навыки работы с ПЛИС [5] и языками описания аппаратуры HDL [6]. Это важная часть траектории подготовки будущих разработчиков микросхем. Именно недостаток проектирования и производства собственных микросхем (процессоров в частности) является одним из препятствий на пути технологического суверенитета страны.
10. Уметь диагностировать неисправности электронной аппаратуры и проводить их ремонт с заменой неисправных компонентов. В условиях ограниченных поставок оборудования крайне важно продлевать сроки эксплуатации электронных устройств и уметь самостоятельно проводить ремонт учебного оборудования после окончания гарантии.
11. Владеть технологиями вторичного использования электронных компонентов из неисправных и не подлежащих ремонту электронных устройств. Это уменьшает загрязнение окружающей среды. Кроме того, кружковцы, разбирая аппаратуру, получают опыт владения инструментами и изучают использованные производителями технологические приёмы и решения методом обратного проектирования. Кружок при этом пополняет свою материальную базу.
12. Использовать технологические решения для замены популярных иностранных продуктов оборудованием на базе отечественных электронных компонентов. Пример такого решения — отечественная платформа для образовательной электроники и робототехники «Восток».
13. Уметь подбирать для оснащения учебных рабочих мест необходимое оборудование, приборы и инструменты, исходя из текущих задач кружка. Пополнять запасы расходных материалов. Подбирать их аналоги отечественного производства.
Рекомендации
По итогам обработки анкет наставников и экспертов, где они делились своими проблемами и предлагали возможные пути их решения, можно дать девять обширных рекомендаций по развитию и поддержке компетенций наставников кружков в сфере электроники и смежных.
1. Необходимо организовать онлайн-сообщество для наставников, которое станет пространством для обмена опытом и идеями в области электроники. Такую просьбу можно увидеть практически в каждой анкете.
2. Необходимо регулярно проводить обучение педагогов теоретическим знаниям по основам электроники и схемотехники. Потребность в этом испытывает подавляющее большинство опрошенных. Наставники сами предлагали различные формы обучения — от краткосрочных курсов повышения квалификации в очном формате до онлайн-курсов, охватывающих все основные разделы электроники. Существующие сейчас решения сводятся в основном к обучению программированию на Arduino в той или иной форме. Остальные разделы теоретической электроники освещены недостаточно или курсов по ним нет вообще. Также есть проблема слабой информированности педагогов об уже имеющихся открытых онлайн-курсах в сфере электроники на российских платформах.
3. Организовать и проводить обучение практическим навыкам: пайке, измерениям, изготовлению печатных плат и корпусов. Некоторые из опрошенных желают также получить практические навыки по диагностике и ремонту оборудования. Было бы хорошо проводить данные мероприятия в виде очных локальных мастер-классов в конкретных регионах с привлечением наиболее опытных наставников на местах.
4. Организовать виртуальную базу знаний или библиотеку ресурсов, в том числе методических. Такой инструмент хотели бы получить многие респонденты, а некоторые из них желают увидеть и каталог готовых образовательных проектов в сфере электроники.
5. Разработать программу изучения ПЛИС для школьников, начиная со средних классов. Существующая Школа цифрового синтеза в «Сколково», основанная Юрием Панчулом, изначально заявлялась как школа для старшеклассников и студентов, но на данный момент школьников на занятиях не много, требуются новые инициативы.
6. Есть потребность в разработке программ по электронике для младшей школы. Судя по результатам опроса, педагоги не вполне понимают, какие компетенции им нужны, чтобы привлечь к обучению эту возрастную группу, и какие проекты в области электроники с ними реализовывать. Между тем, есть мировой и российский опыт по созданию так называемой «бумажной электроники», экспериментам с токопроводящими тестом и чернилами, а также одноплатный компьютер Micro:bit и его аналоги, которые идеально подходят для проектов с электроникой в этом возрасте.
7. Были предложения от педагогов формализовать процесс и разработать стандарты обучения школьников электронике, ввести тестирование учащихся на каждом этапе с выдачей соответствующих сертификатов. У этой дороги есть опасная обочина, но осторожно пойти по ней можно.
8. Нужно популяризировать среди кружков процесс заказов печатных плат на производстве. Возможно, в этом поможет предоставление скидок на первые заказы. Это совершенно другой уровень производственной культуры по сравнению с самодельным изготовлением плат. Но этот шаг станет возможен, лишь если кружку удастся найти источник финансирования.
9. Проводить конкурсы для будущих электронщиков, особенно всероссийского масштаба, с большим числом участников. Такие массовые мероприятия не проводились со времён распада СССР, а между тем это весьма эффективный механизм обмена опытом среди наставников и вовлечения детей в техническое творчество, и многие ждут таких конкурсов.
Конечно же, ни один кружок в одиночку не в состоянии выполнить эти рекомендации. Здесь необходима помощь от государства и заинтересованных в развитии отечественной электроники партнёров. Но осознать проблемы и потребности наставников, и их кружков — значит, уже сделать первые шаги к развитию качества образования в сфере электроники. Надеемся, что это исследование позволит наставникам и их товарищам продвинуться в их важном деле, а также обратит на себя внимание тех, кто может помочь современным кружкам стать лучше.
По итогам обработки анкет наставников и экспертов, где они делились своими проблемами и предлагали возможные пути их решения, можно дать девять обширных рекомендаций по развитию и поддержке компетенций наставников кружков в сфере электроники и смежных.
1. Необходимо организовать онлайн-сообщество для наставников, которое станет пространством для обмена опытом и идеями в области электроники. Такую просьбу можно увидеть практически в каждой анкете.
2. Необходимо регулярно проводить обучение педагогов теоретическим знаниям по основам электроники и схемотехники. Потребность в этом испытывает подавляющее большинство опрошенных. Наставники сами предлагали различные формы обучения — от краткосрочных курсов повышения квалификации в очном формате до онлайн-курсов, охватывающих все основные разделы электроники. Существующие сейчас решения сводятся в основном к обучению программированию на Arduino в той или иной форме. Остальные разделы теоретической электроники освещены недостаточно или курсов по ним нет вообще. Также есть проблема слабой информированности педагогов об уже имеющихся открытых онлайн-курсах в сфере электроники на российских платформах.
3. Организовать и проводить обучение практическим навыкам: пайке, измерениям, изготовлению печатных плат и корпусов. Некоторые из опрошенных желают также получить практические навыки по диагностике и ремонту оборудования. Было бы хорошо проводить данные мероприятия в виде очных локальных мастер-классов в конкретных регионах с привлечением наиболее опытных наставников на местах.
4. Организовать виртуальную базу знаний или библиотеку ресурсов, в том числе методических. Такой инструмент хотели бы получить многие респонденты, а некоторые из них желают увидеть и каталог готовых образовательных проектов в сфере электроники.
5. Разработать программу изучения ПЛИС для школьников, начиная со средних классов. Существующая Школа цифрового синтеза в «Сколково», основанная Юрием Панчулом, изначально заявлялась как школа для старшеклассников и студентов, но на данный момент школьников на занятиях не много, требуются новые инициативы.
6. Есть потребность в разработке программ по электронике для младшей школы. Судя по результатам опроса, педагоги не вполне понимают, какие компетенции им нужны, чтобы привлечь к обучению эту возрастную группу, и какие проекты в области электроники с ними реализовывать. Между тем, есть мировой и российский опыт по созданию так называемой «бумажной электроники», экспериментам с токопроводящими тестом и чернилами, а также одноплатный компьютер Micro:bit и его аналоги, которые идеально подходят для проектов с электроникой в этом возрасте.
7. Были предложения от педагогов формализовать процесс и разработать стандарты обучения школьников электронике, ввести тестирование учащихся на каждом этапе с выдачей соответствующих сертификатов. У этой дороги есть опасная обочина, но осторожно пойти по ней можно.
8. Нужно популяризировать среди кружков процесс заказов печатных плат на производстве. Возможно, в этом поможет предоставление скидок на первые заказы. Это совершенно другой уровень производственной культуры по сравнению с самодельным изготовлением плат. Но этот шаг станет возможен, лишь если кружку удастся найти источник финансирования.
9. Проводить конкурсы для будущих электронщиков, особенно всероссийского масштаба, с большим числом участников. Такие массовые мероприятия не проводились со времён распада СССР, а между тем это весьма эффективный механизм обмена опытом среди наставников и вовлечения детей в техническое творчество, и многие ждут таких конкурсов.
Конечно же, ни один кружок в одиночку не в состоянии выполнить эти рекомендации. Здесь необходима помощь от государства и заинтересованных в развитии отечественной электроники партнёров. Но осознать проблемы и потребности наставников, и их кружков — значит, уже сделать первые шаги к развитию качества образования в сфере электроники. Надеемся, что это исследование позволит наставникам и их товарищам продвинуться в их важном деле, а также обратит на себя внимание тех, кто может помочь современным кружкам стать лучше.
Руслан Тихонов, руководитель Клуба юных киберфизиков
при московской Библиотеке № 214 имени Ю.А. Гагарина
Список использованных источников вы можете посмотреть в конце аналитического отчёта, на основе которого написана данная статья.
[1] Arduino — аппаратно-программная платформа с открытым исходным кодом для прототипирования электронных схем и экспериментов в области электроники, автоматики и робототехники.
[2] Симулятор электронных схем — программа для воспроизведения поведения реального электронного устройства или схемы на компьютере.
[3] SMD-компоненты (Surface Mounted Device) — электронные компоненты, для монтажа которых не используются отверстия печатных плат. Они запаиваются на контактные площадки, которые расположены на поверхности печатной платы.
[4] САПР — система автоматизированного проектирования, в том числе электронных устройств и печатных плат.
[5] ПЛИС — программируемая логическая интегральная схема, используемая для создания цифровых электронных схем, в том числе процессоров, а также в готовых устройствах для ускорения обработки данных. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся программой на специальных языках описания аппаратуры (Verilog, VHDL и других). При этом конфигурация ПЛИС и логика её работы может быть изменена многократно.
[6] HDL (англ. hardware description language) — специализированный язык, используемый для описания структуры и поведения электронных схем.
[2] Симулятор электронных схем — программа для воспроизведения поведения реального электронного устройства или схемы на компьютере.
[3] SMD-компоненты (Surface Mounted Device) — электронные компоненты, для монтажа которых не используются отверстия печатных плат. Они запаиваются на контактные площадки, которые расположены на поверхности печатной платы.
[4] САПР — система автоматизированного проектирования, в том числе электронных устройств и печатных плат.
[5] ПЛИС — программируемая логическая интегральная схема, используемая для создания цифровых электронных схем, в том числе процессоров, а также в готовых устройствах для ускорения обработки данных. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся программой на специальных языках описания аппаратуры (Verilog, VHDL и других). При этом конфигурация ПЛИС и логика её работы может быть изменена многократно.
[6] HDL (англ. hardware description language) — специализированный язык, используемый для описания структуры и поведения электронных схем.