Особливості методики формування компетентностей студентів при навчанні елементної бази освітньої робототехніки, мехатроніки, САПР

Abstract

(ua) Стаття присвячена проблемі методики формування предметних компетентностей студентів при навчанні елементної бази освітньої робототехніки, мехатроніки, систем автоматизованого проектування (САПР) та інших дисциплін спеціальності Професійна освіта (Цифрові технології). Ґрунтовно розглядається поняття «електронні ключі» в схемотехніці й електроніці, яке застосовується вже для позначення пристрою чи електронного компонента, що виконує функцію перемикання складних електричних сигналів. Ця функція докорінно відрізняється від функції традиційного механічного ключа електричного кола, де вже виконуються операції в логічних самоорганізуючих схемах, та інші подібні операції. Такі схеми базуються на напівпровідникових транзисторах, тиристорах, інтегральних схемах та ін., які з успіхом використовуються для управління електричними струмами в машинах, пристроях, установках самих різноманітних галузей. З винайденням діоду введено поняття діодного ключа, де робочим елементом є сам напівпровідниковий або електровакуумний діод – в одному напрямку відкритий, а у другому – закритий. Виокремлено біполярний транзистор і деталізовано індивідуальні виводи від кожного прошарку легованого напівпровідника. Емітер (Е) та колектор (К) є крайніми виводами, а від середнього прошарку відходить вивід база (Б). Скорочення латиницею: емітер (Е), колектор (С), база (В). Наголошено, що зовсім інший принцип дії закладено у приладах, де керуючим і контролюючим елементом модуляції робочого потоку носіїв зарядів (електронів чи дірок) у специфічному провідному каналі є не слабкі струми, як у біполярних транзисторах, а електричне поле. Таким електронним приладом є польовий транзистор: уніполярний MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor FET та біполярний JFET – Junction FET. У такому транзисторі струмом керує напруга, яка створює електричне поле (не струм, як у біполярному транзисторі). Відповідно виникла назва польовий (поле) транзистор. Керуюча напруга забезпечує зміну площі поперечного перерізу провідного каналу змінюючи величину напруженості електричного поля, а відповідно регулюється вихідна сила струму. Саме ці приклади сучасних технологій забезпечують формування професійних компетентностей студентів під час навчання елементної бази освітньої робототехніки, мехатроніки, САПР. (en) The article is devoted to the problem of the method of forming the subject competencies of students when teaching the elementary base of educational robotics, mechatronics, automated design systems (ADS) and other disciplines of the Vocational Education (Digital Technologies) specialty. The concept of «electronic keys» in circuit engineering and electronics, which is already used to designate a device or electronic component that performs the function of switching complex electrical signals, is thoroughly considered. This function is fundamentally different from the function of a traditional mechanical switch of an electric circuit, where operations in logical self-organizing circuits and other similar operations are already performed. Such circuits are based on semiconductor transistors, thyristors, integrated circuits, etc., which are successfully used to control electric currents in machines, devices, and installations of a wide variety of industries. With the invention of the diode, the concept of a diode switch was introduced, where the working element is the semiconductor or electrovacuum diode itself - open in one direction, and closed in the other. The bipolar transistor is singled out and the individual outputs from each layer of the doped semiconductor are detailed. The emitter (E) and collector (C) are the extreme terminals, and the base terminal (B) departs from the middle layer. Abbreviations in Latin: emitter (E), collector (C), base (B). It is emphasized that a completely different principle of action is embedded in devices where the controlling and controlling element of modulating the working flow of charge carriers (electrons or holes) in a specific conductive channel is not weak currents, as in bipolar transistors, but an electric field. Such an electronic device is a field-effect transistor: unipolar MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor FET and bipolar JFET - Junction FET. In such a transistor, the current is controlled by a voltage that creates an electric field (not a current, as in a bipolar transistor). Accordingly, the name field (field) transistor arose. The control voltage provides a change in the cross-sectional area of the conductive channel by changing the magnitude of the electric field intensity, and the output current strength is adjusted accordingly. It is these examples of modern technologies that ensure the formation of professional competencies of students during the training of the elementary base of educational robotics, mechatronics, and ADS.