Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0


A tárgyról, a tananyagról
A tárgyról, az oktatás céljáról
  • Az elektronika lényegben a gyakorlati alkalmazási tudományága a fizika egyik témakörének, az elektromosságtannak. A modern világ legalapvetőbb műszaki szakterületei közé tartozik, ma már a körülöttünk található eszközök túlnyomó része elektronikus, hamarosan talán az összes az lesz.
  • Bár a tananyag elméleti, már a fentiekből is következik, hogy gyakorlatban használt módszereket tárgyal. A fő cél az, hogy minél hatékonyabban segítse az alapok megértését, és egyúttal egy magabiztosan használható eszköztár elsajátítását biztosítsa elsősorban a Szegedi Tudományegyetem villamosmérnök és mérnök-informatikus hallgatói számára.
  • Villamosmérnök szakon a tárgy alapismeretinek tekintendő. Ha a tárgyat valaki jól ismeri, sokkal kevesebb gondja lesz a későbbi, még akár közvetlenül nem kapcsolódó tananyagok elsajátításával is.
Milyen előzetes tudásra épít?
  • Elektronikai előtanulmányok nem szükségesek, a fizikából fontos alapvető előzmények egy része is ismétlődik a gyakorlati alkalmazásokhoz hasznos szemléletmóddal, példákkal.
  • Matematikából elemi algebrai ismeretekre, lineáris egyenletrendszerek megoldására, trigonometrikus és exponenciális függvények alapvető ismeretére, komplex számok kezelésére, a differenciálszámítás alapjaira van elsősorban szükség. Bár szerepel a Fourier- és Laplace-transzformáció is, ezeknél elegendő a legfontosabb tulajdonságokra építeni, amit a tananyag összefoglal.
  • Nem sok előismeretre van tehát szükség, de megnehezíti a tanulást, ha ezeket nem elég magabiztosan tudja a hallgató. Az anyag könnyebb megértését, a hatékonyabb tanulást jól segíti a jelentősebb műveltség kapcsolódó fizikai, matematikai területeken.
  • Ha valaki középfokon tanult elektronikát, szükséges lehet szemléletváltásra, a nemzetközi felsőfokú szinthez illeszkedő módszerek és nyelvezet elsajátítására. A középfokú módszerek nem elegendőek számos probléma tárgyalására és megoldására.
Milyen referenciákra épül? Miért hasznos egy újabb tananyag?
  • Minden tananyag épül bevált, megbízható forrásokra, tankönyvekre. Az elektronikai alkatrészeket gyártó élvonalbeli vállalatok is biztosítanak sokféle leírást, segédanyagot, melyek ma már az interneten szabadon elérhetők és a legmagasabb színvonalat képviselik.
  • Mi a szerző feladata akkor, ha már elérhetők az ismeretek? Egy elektronika-tankönyv terjedelme tipikusan sok száz oldal, lehet valamennyire más szemléletű, mint a cégek sok ezer oldalnyi, konkrét alkatrészekre is épülő anyagai. A szerző oktató is, így a forrásanyagok mellett figyelembe veszi az egyetemi szakok oktatási szerkezetét, az aktuális nemzetközi trendeket, és saját szakmai és tanítási tapasztalatait ahhoz, hogy a lehető legérthetőbben, leghatékonyabban adhassa át a tudást hallgatóinak és ehhez alkalmas önálló, könnyen használható tananyagot biztosítson. Minden tananyagban benne van a szerző egyénisége és szemléletmódja is, ez egyben hozzájárul az elérhető anyagok színességéhez, kiegészítéséhez, a szabadabb tananyagválasztáshoz is.
Mennyire használható és naprakész tudást ad?
  • A sok és gyakorlatorientált példa, az interaktív tananyagrészek jelentősen segítik a használható tudás megszerzését. A tananyag épít a nemzetközi cégek modern anyagaira, jelölésrendszerére, az elektronikai alapismeretekhez tartozó részeket is sokszor korszerű komponensek működésén mutatja be. Például hálózatszámítási módszerek alkalmazását láthatjuk egy USB adatgyűjtő műszer belső felépítésének elemzésénél, oszcilloszkóp és multiméter hatásának megismerésénél, és a gyakorlófeladatok között is találunk kereskedelmi forgalomban elérhető analóg-digitál átalakítóval kapcsolatos kérdést.
Milyen formában adja át a tudást? Milyen eszköztárakat használ?
  • A tananyag egy önálló weboldalon érhető el. Bármilyen eszközön futó böngészővel használható, nem szükséges sem fájlokat letölteni, sem alkalmazásokat telepíteni. A tartalmat részben az olvasó is alakíthatja, a böngészőben futó programok interaktív grafikonokat, kalkulátorokat, szimulációkat, véletlenszerű teszteket, gyakorlófeladatokat is elérhetővé tesznek.
  • Jelenleg háromszáznál több ábra, közel negyven interaktív grafikon és kalkulátor segíti a tanulást, kétszáznál több áramkörnél indítható egyetlen kattintással online áramkör-szimuláció.
  • A sok ellenőrző kérdésből véletlenszerűen válogat az online alkalmazás a gyakorláshoz és ellenőrzi a megoldás helyességét. Ezek mellett minden témakörhöz sokféle gyakorlófeladat is elérhető.
  • A tananyagban a lényegesebb kulcsszavak, megállapítások kiemelve szerepelnek, számozással láthatók a fontosabb képletek és összefüggések, hogy a figyelmet minél jobban megragadják. Piros keretben vannak kiemelve az alapvetően fontos részek. Ezek ismerete elengedhetetlen ahhoz, hogy valaki tudása elegendő lehessen az elektronika témaköréből.
  • Az elektronika elterjedten használt nyelve az angol, ezért egy fontosabb szakszavakat tartalmazó online szótár is része az anyagnak.
Hogyan érdemes használni a tananyagot?
  • A tananyag nagyobb témakörökre, ezeken belül fejezetekre oszlik, melyek egy-egy olvasóleckét jelentenek. A leckéket először érdemes elolvasni, erre vonatkozik a becsült olvasási idő is. Az elolvasás után az egyes részeket szükséges alaposabban megnézni, a kapcsolódó szimulációkat indítani, tesztkérdésekre válaszolni, a számításokat önállóan megismételni, kapcsolódó gyakorlófeladatokat megoldani. Sok tesztkérdés és gyakorlófeladat elérhető online.
  • A piros keretekben található alapismereti részeket memorizálni is kell, mert ezek magabiztos ismerete elengedhetetlen. Ne feledjük, hogy önmagában a memorizálás nem jelent még általánosan használható tudást, ahhoz a megértés is nélkülözhetetlen. A gyakorlatban nem pont ugyanazok a problémák merülnek fel, amiket a tananyag tárgyal, csak az tudja majd ezeket megoldani, aki nem csak gépiesen, hanem alkotó módon, felsőfokú szinten képes a tudását alkalmazni. Egy eszköztárat kell tudni magabiztosan és kreatívan használni.
Mennyit és hogyan célszerű tanulni?
  • A tantárgy elméleti része 3 kredites, ami 90 ráfordított tanulási óra becslését jelenti. Lehet úgy számolni, hogy a vizsgaidőszakra ennek kb. harmada esik, a maradék kicsit több mint heti 4 óra, aminek része az óra látogatása. Ebből következően a félév során a tananyaggal rendszeresen foglalkozni kell órán kívül is, megfelelő időt szánva az elsajátítására a magabiztos tudás megszerzése érdekében.
  • A laboratóriumi munka további időt igényel, de csak a szorgalmi időszakban, azaz a foglalkozásokkal együtt kétszer annyi órát hetente, mint amennyi a gyakorlat kreditszáma.
  • Ha a szükséges időből többet fordít a hallgató a tanulásra a szorgalmi időszakban, akkor egyenletesebb a terheinek elosztása és kevesebb idő elég a vizsgaidőszakban. Természetesen előfordulhat, hogy nem minden hétre tud ennyit ráfordítani a hallgató, ez átlagos időt jelent.
  • Hiányosabb előismeretek esetén több tanulásra is szükség lehet. A tananyag felépítése, eszköztárai, referenciái jól segítik, hogy az időráfordítás minél eredményesebb és élvezetesebb lehessen.
  • Egy félévben a tanterv szerint 30 kreditet kell szerezni, ami 900 órát jelent. A vizsgaidőszakkal együtt ezzel kb. napi 9 óra tanulmányi munka adódik, érdemes ezt szem előtt tartani.
A tárgy oktatása
  • A jegyzet a teljes tananyagot lefedi, így elvileg akár elég is lehet az elsajátításhoz. Ugyanakkor különböző nehézségű részei vannak, nem mindenki számára egyformán érthetők, maradhatnak nyitott kérdések, gondot okozhat a gyakorlati alkalmazás, és előfordulhat az is, hogy félreért a hallgató bizonyos részeket. A tanórák ezért akkor a leghatékonyabbak, ha arról esik szó, amit a hallgatók legkevésbé tudnak önállóan megtanulni, a frontális másfél órás előadás sokkal kevésbé hatékony, és nem ösztönzi a hallgatókat saját erőfeszítésekre sem, ami nélkül nem lehet megbízható tudásra szert tenni.
  • Az órákon az aktuális témakör lényegét összefoglalja az előadó, de szükség van a hallgatók kérdéseire, aktívabb részvételére is, mert ebből lehet a legbiztosabban megtudni, mit érdemes alaposabban elmagyarázni. A szakhoz jogszabály írja elő az oktatandó témaköröket, de ezek mellett megadja azt is, hogy a diploma feltétele számos más készség is, köztük a megfelelő kommunikáció és közös munka. Ennek fontos része a hallgatók minél gyakoribb megszólaltatása.
  • Az óra másik felében a hallgatók feladatokat kaphatnak, amik megoldása segíti az elméleti rész elsajátítását, fejleszti a gyakorlati alkalmazásának képességét.
A tudás ellenőrzése, értékelés
  • Az opcionális órai gyakorlófeladatok eredményei a hallagtóknak adnak fontos visszajelzést tudásuk szintjéről, megtudhaják belőle, mit kell jobban megtanulni, gyakorolni. Közvetlenül nem részei az értékelésnek, de ha valaki ezeket jól tudja, sokkal jobban fog a vizsgán is teljesíteni, így végül mégis része lesz az értékelésnek. A szorgalmi időszakbeli jó teljesítményt az oktató egyszerűsített vizsgáztatással, elővizsgával is figyelembe veheti.
  • A vizsgán alapismereti kérdésekre kell választ adni, esetleg írásban gyakorlófeladatokat kell megoldani. Ennek el kell érnie egy minimumszintet, és a sikeres vizsgázás csak akkor lehetséges, ha minden feltett alapismereti kérdésre elfogadható választ adott a hallgató. A vizsga többi része szóbeli, ahol kérdés-felelet formában kell a hallgatónak a tudásáról számot adnia.
A tananyag elérhetősége

A tananyag a következő helyen érhető el: http://www.inf.u-szeged.hu/~gingl/efop/elektronika1/

Fontosabb matematikai előismeretek

Hálózatszámítás


Tesztkérdések

Váltóáramú hálózatok


Tesztkérdések

Passzív alkatrészek


Tesztkérdések

Félvezető alkatrészek


Tesztkérdések

Műveleti erősítők


Tesztkérdések

A/D és D/A konvereterek


Tesztkérdések

Kiegészítő anyagok

Referenciák

Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0,

Jelen tananyag a Szegedi Tudományegyetemen készült az Európai Unió támogatásával. Projektazonosító: EFOP-3.4.3-16-2016-00014