Пояснительная записка по обучающей программе и деятельности детского физико-технического кружка.
Целями деятельности кружка являются: привлечение интереса учеников к устройству и принципам функционирования техносферы человека, интереса к исследовательской и конструкторской деятельности; формирование цельного представления о физическом мире, роли и месте техники в нем, развитие и реализация личностного творческого потенциала учеников в области техники и изобретательства, профориентация учеников.
Задачи кружка
- обучающие: расширение кругозора в области техники, физики, начальная инженерная подготовка, навыки работы со специальным программным обеспечением, измерительными приборами, инструментами, навыки решения изобретательских задач,
- воспитательные: формирование навыков самоорганизации (трудолюбие, аккуратность, умение доводить начатое до конца, самостоятельность), формирование навыков коммуникации и организации деятельности в группе, формирование веры в свои силы, критического отношения к идее о безусловном превосходстве зарубежных науки и технологии над отечественными, формирование патриотизма, потребности реализации своих способностей и таланта через служение обществу и родной стране,
- развивающие: развитие логического и технического мышления, начальное обучение искусству озарения (эвристика), формирование умения изложения своих мыслей, аргументации и отстаивания собственной точки зрения, начальное обучение искусству спора и диалога.
Важной задачей кружка также является повышение самооценки учеников путем формирования у обучающихся чувства принадлежности к интеллектуальному клубу, престижности и силы знания.
Занятия по нижеприведенной программе проходят в формате работы над проектами, которые ученики выбирают самостоятельно, либо при участии преподавателя или родителей, после ознакомления с технологическими возможностями кружка. Рабочими проектами могут быть научные приборы или макеты, модели, игрушки, механизмы, электронные устройства различного назначения и т.д. Проекты могут быть как групповыми (до 3-5 человек), так и индивидуальными. Необходимые знания и навыки приобретаются по мере выполнения этапов проекта. Для этого преподаватель организует тематические лекции, практические занятия и мастер-классы, оперативные консультации и помощь. Программа позволяет влиться в работу кружка на любом этапе. Результаты труда учеников (модели, устройства, приборы и т.д.) принадлежат ученикам и могут быть использованы на усмотрение ученика или проектной группы.
Программа осень-зима (сентябрь-декабрь, всего 4 месяца, около 64 ч, одно занятие – 2 ч, возраст учеников 12-17 лет)
1.1. Физическая картина мира: курс кратких лекций (не более 15 мин, но на каждом занятии) об устройстве физического мира, о проблемах выживания человечества, о роли науки и техники в решении или усугублении этих проблем.
1.2. Основы конструирования механизмов и устройств:
- рамы, каркасы, корпуса; усилители жесткости: балки, ребра, косынки, укосы и т.п.
- правила и приемы внутренней компоновки различных устройств, применение стандартных узлов: подшипников, редукторов, моторов и т.д.
- правила и технические приемы передачи усилия или крутящего момента: валы, цепи, червяки, шестерни, ремни, тяги, толкатели и т.д.
Обучение работе в специальных программах (Auto-CAD, Illustrator, Corel Draw, Laser Cut, Mach 3, Step Cam, Kissslicer, Slic3r) в целях получения навыка создания рабочих файлов для лазерного станка, CNC- станка или 3D -принтера. Изучение G-кодов в целях получения навыков непосредственного создания управляющих программ для этих станков (практически идентичных программам для больших ЧПУ центров). Практическая работа на лазерном станке, CNC-станке и 3D-принтере, изготовление деталей для игрушки, модели, устройства и т.п. из картона, дерева, фанеры, оргстекла, пластиков, цветных металлов.
Обучение работе с ручным инструментом, ручным электроинструментом, основы и правила безопасности.
Обучение работе с черными металлами: резка, сверление, гибка, обработка напильником или абразивом, электросварка, основы и правила безопасности.
1.3. Электричество и радиоэлектроника:
- общие сведения об электричестве, основные законы электрических цепей постоянного тока, расчет простых цепей, элементы цепей: лампы, моторы и др., их устройство и принципы работы.
- цепи переменного тока, трансформатор, асинхронный двигатель, устройство, принципы работы, подключение 3-фазного двигателя в однофазную сеть, правила и приемы монтажа электропроводки, основы электробезопасности.
- электронные полупроводниковые приборы: транзисторы, тиристоры, диоды, микросхемы аналоговые, конечной логики и т.д., устройство и принцип работы,
- пассивные элементы схем: резисторы, конденсаторы, индуктивности, устройство, принцип действия,
- основы схемотехники, изучение распространенных технических решений и приемов в радиоэлектронике, основы конструирования электронных схем,
- практическое макетирование низковольтных электронных устройств на макетном стенде, запуск, отладка, получение нужных параметров реальных устройств,
- звуковая техника (усилители, громкоговорители), схемотехника Hi-Fi и Hi End, разработка и изготовление устройств звуковоспроизведения,
- автомобильные электрооборудование и электроника, устройство, принципы действия, ремонт и усовершенствование,
- обучение практическим навыкам электрических измерений с помощью: тестера, измерительного моста RCL, осциллографа, других приборов,
- обучение навыкам проектирования и изготовления печатных плат лабораторного качества (одно- и двухслойные, без масок и металлизации отверстий) с помощью цифрового оборудования: компьютер, принтер, CNC-станок,
- обучение навыкам монтажа электронных компонентов на платы, в т.ч. smd-компонентов, - обучение навыкам пайки припоями ПОС с помощью паяльника и паяльной станции.
1.4. Планирование деятельности, экономика проекта:
- обучение планированию деятельности по рабочему проекту, включающее: составление календарного плана работ, плана затрат на материалы, комплектующие, услуги сторонних организаций, поиск путей оптимизации, упрощения или удешевления технологии, оценка потерь качества или необходимых свойств объекта при этих упрощениях или удешевлениях.
1.5. Основы мышления, риторика, правила ведения дискуссии:
- развитие индуктивного мышления путем решения головоломок, занимательных задач определенного характера, рассуждений на предложенные преподавателем темы (в формате домашнего задания)
- развитие дедуктивного мышления путем поиска решения предложенных преподавателем частных задач на основе общих представлений, полученных в ходе упражнений по индуктивной части мышления,
- введение в практику решения изобретательских задач, искусство озарения, оформление озарений в реальные решения и проекты,
- обучение ясному, информативному изложению мыслей, идей, предложений в процессе коллективной работы над проектами или при публичных выступлениях,
- обучение умению слушать других участников, понимать линию их аргументации, выделять сильные и слабые стороны различных мнений,
- обучение аргументации, отстаиванию собственной точки зрения, продвижению идей при соблюдении хорошего тона и без ущемления достоинства других участников.