Создание образовательного набора-конструктора для изучения темы «Алгебра логики»

Актуальность

Роль алгебры логики в информатике очень весома, так как принципы работы любого компьютера, его схем и функциональных блоков основаны на её законах.

Раздел «Основы алгебры логики» в предмете информатики является одним из основополагающих, т.к. он неразрывно связан с такими разделами, как алгоритмизация и программирование, моделирование и формализация, базы данных и математические инструменты, динамические (электронные) таблицы (ввод математических формул и вычисление по ним, представление формульной зависимости на графике).

Однако этот раздел – один из сложнейших в курсе информатики, не все учащиеся его усваивают и понимают, что в дальнейшем приводит к проблемам при изучении перечисленных ранее разделов. 

На уроках информатики трудно мотивировать учащихся на изучение раздела «Алгебра логики», так как он подаётся абстрактно.

Авторы считают, что разработанный набор-конструктор позволит наглядно представить, как используется алгебра логики в работе компьютера, учащимся будет интересно, что облегчит изучение темы как для учителя, так и для ученика.

Цель

Разработать и создать образовательный набор-конструктор для изучения темы «Алгебра логики».

Задачи

1. Изучить главные понятия алгебры логики, виды логических операций и таблиц истинности, логические формулы, а также законы алгебры логики. 
2. Определить роль алгебры логики в компьютерных науках, а также основные аспекты изучения темы «Алгебра логики» в школьном курсе информатики.
3. Собрать и проанализировать информацию о существующих аналогах подобных устройств.
4. Разработать принципиальную схему устройства: отобрать схемы логических элементов, проверить работоспособность данных схем в среде моделирования falstad.com, объединить все схемы для работы от одного источника питания, построить модель печатной платы в программе EasyEDA.
5. Отобрать и подготовить необходимые материалы и оборудование.
6. Выполнить сборку и пайку одного образца набора-конструктора.
7. Разработать инструкцию по сборке конструктора.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Транзистор NPN BC 337-25
• Светодиод красный 5 мм
• Резистор 220 Ом
• Резистор 4.7 КОм
• Переключатель однопозиционный
• Переключатель двухпозиционный
• Держатель для батарейки
• Батарейка 9V

Описание

На начальном этапе реализации проекта были изучены виды логических операций и таблиц истинности, логические формулы, а также законы алгебры логики. 

Практическая часть выполнения проекта состояла из следующих этапов:

• проведение анализа решаемой инженерной задачи;
• определение первичного видения проекта;
• разработка принципиальной схемы устройства;
• построение модели печатной платы в программе EasyEDA и заказ её изготовления на производстве;
• выбор и закупка необходимой элементной базы (транзисторы, резисторы, светодиоды, переключатели, батарейки и т.п.);
• сборка и пайка одного набора-конструктора; разработка инструкции по сборке конструктора.

Результаты работы/выводы

В результате реализации проекта был создан комплект образовательного набора-конструктора для изучения темы «Алгебра логики» и разработана инструкция по его сборке и работе.

Элементы созданного конструктора реализованы по принципу открытой архитектуры, что дополнительно позволит изучать принципы построения цифровых устройств электроники и основы работы транзисторов.

Перспективы использования результатов работы

Перспективными направлениями развития проекта являются: расчёт себестоимости комплекта данных изделий в количестве 25 шт. для оснащения ими учебного кабинета информатики и их изготовление.

Пополнение конструктора такими элементами, как триггеры, полусумматор, сумматор.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Московский Политех

Награды/достижения

Городской конкурс проектов «Юные техники и изобретатели-2022» – победитель

Мнение автора

«Работа была завершена на 100 процентов и готова к эксплуатации. Конференция проведена на хорошем уровне»