Проектный метод обучения в действии

 В декабре 2017 года в ИжГТУ имени М.Т. Калашникова на кафедре «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры» (КРА) состоялся первый выпуск магистрантов очно-заочной формы обучения по направлению подготовки магистров 11.04.03 «Конструирование и технология электронных средств» и по магистерской программе «Проектирование и производство электронных средств специального назначения» (научный руководитель программы – д.т.н., профессор Ушаков П.А). В этом рядовом на первый взгляд событии есть несколько особенностей.

Первая особенность состоит в том, что на обучение по магистерской программе была принята группа руководящих специалистов АО «Аксион», не имеющих профильного образования, соответствующего радиоэлектронному профилю предприятия.

Вторая особенность – форма организации НИРМ (научно-исследовательской работы магистрантов), практик и выполнения выпускной квалификационной работы.

 Учитывая специфику контингента магистрантов и возникающие в связи с этим проблемы организации научно-исследовательской работы, профессор Пётр Ушаков предложил реализовать проектный метод обучения, при котором все элементы НИРМ осуществлялись бы в рамках выполнения общего проекта по актуальной тематике. Была определена тема данного проекта: «Проектирование, изготовление и исследование новых пассивных элементов микроэлектроники, обладающих фрактальным импедансом».

Понятие «Элементы с фрактальным импедансом» (ЭФИ) в настоящее время достаточно широко вошло в научный и технический обиход и характеризует новый класс элементов электрических цепей, импеданс которых, в отличие от классических R-, C-, и L-элементов, имеет зависимость от частоты не в целой, а в дробной степени (фрактальный импеданс). Многочисленные научные работы, публикации, конференции и симпозиумы, посвященные оценке возможностей использования ЭФИ для разработки новых устройств, так называемой, фрактальной радиоэлектроники, говорят о необходимости создания не только математических моделей ЭФИ, но и физических реализаций элементов, пригодных для коммерческого использования.

В работах ученых кафедры КРА убедительно показано, что такие элементы могут быть изготовлены в виде многослойных пленочных структур, представляющих в целом резистивно-емкостной элемент с распределенными параметрами.

С целью подтверждения возможности изготовления образцов ЭФИ с заданными характеристиками на производственной базе одного из промышленных предприятий г. Ижевска и реализован данный проект, результат которого оформлен в виде ВКР.

 В процессе реализации проекта были решены следующие задачи:

· Выполнен аналитический обзор современного состояния проектирования и изготовления элементов с фрактальным импедансом (ЭФИ). Выбран объект проектирования и исследования.

· Проанализированы конструктивно-технологические варианты ЭФИ на основе резистивно-емкостных элементов с распределенными параметрами (RC-ЭРП).

· Разработаны математические и алгоритмические основы анализа и синтеза ЭФИ на основе RC-ЭРП.

· Произведена конструкторская и технологическая подготовка производства ЭФИ на основе RC-ЭРП, отработана технология изготовления, созданы опытные образцы.

· Предложена методика автоматизированного измерения электрофизических параметров ЭФИ.

· Разработана методика подстройки параметров и характеристик ЭФИ.

· Произведена сравнительная оценка ЭФИ на основе RC-ЭРП и ЭФИ в виде печатного узла, содержащего традиционные резисторы и конденсаторы по конструктивным, электрическим и экономическим показателям.

· Исследован рынок ЭФИ на основе RC-ЭРП и предложена стратегия продвижения ЭФИ на российский рынок.

Такой комплексный проект охватывает практически все этапы разработки и изготовления ЭС, оценку себестоимости и маркетинг. Поэтому, выполняя разработку и исследование, студенты на практике применяли полученные знания теории.

При выполнении проекта впервые пришлось освоить новый технологический маршрут, который до этого времени не применялся на предприятии-изготовителе.

Изготовленные образцы ЭФИ оказались вполне конкурентоспособными в сравнении с традиционно используемыми ЭФИ в виде сборки многозвенной электрической цепи, выполняемой из традиционных R- и С-элементов с сосредоточенными параметрами, как по воспроизводимости электрических характеристик, так и по массогабаритным и стоимостным параметрам.

Полученные результаты имеют мировую новизну. Образцы толстопленочных ЭФИ, их анализ могут быть использованы для дальнейшего совершенствования программ синтеза конструкций ЭФИ, выработке рекомендаций по совершенствованию технологии изготовления, разработке методов подгонки параметров и характеристик ЭФИ. На основе имеющихся образцов можно будет создавать новые функциональные радиоэлектронные устройства с использованием особенностей новой элементной базы.

Материалы предоставлены кафедрой «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры» ИжГТУ имени М.Т. Калашникова (профессор кафедры д.т.н. Пётр Ушаков, зав. кафедрой Владимир Глушков, к.т.н., доцент).

Обновлено 10.01.2018 15:03