Моята творческа автобиография

-

Идвайки в света на техниката

1954. Появил съм се на този свят...

1959. Някъде на около 5 години, направих първото си „изобретение“ – хидравличен интегратор (воден часовник). За целта пробих една пълна с вода консервена кутия и в присъствието на моето семейство, със светнали очи наблюдавах как водната струя изтича и нивото на водата бавно спада. Това беше първата ми среща с флуидните величини от вида поток и налягане, които по-късно ми помогнаха да си обясня и да обяснявам електрическите величини ток и напрежение.

Първи срещи с електричеството

1964. На около 10 години, бях очарован от магията на електричеството. Първото електрическо устройство, което истински ме заинтригува, беше един постояннотоков звънец, подарен ми от познат електротехник. За мен беше истинска мистерия как камбанката вибрираше сама, но успях да си го обясня...
Това ми помогна да направя и първото си електрическо „изобретение“ - нещо подобно на инерционните сензори в алармените системи. Аз прикрепих корпуса на лампичка към дългата пружинираща пластинка на 4,5-волтова батерия така, че другият й извод почти да докосва втория електрод на батерията. След това сложих това "устройство" в празна тенекиена кутия и го пуснах да плува в голям леген. "Корабчето" се поклащаше във водата и лампичката се включваше и изключваше (представете си, сама!) в такт с поклащането му във водата. Семейството ми беше възхитено от моята изобретателност. Тогава аз бях абсолютно сигурен, че ще стана електротехник!
По това време аз се забавлявах, правейки електромеханични устройства. Любими ми бяха всякакви поляризовани релета, соленоиди, електромоторчета, потенциометри... Например, с два потенциометъра, поляризовано реле и моторче с предавка, аз построих една проста следяща система. Това беше първата ми среща с принципа на отрицателната обратна връзка, представен тук в една примитивна електромеханична форма.

Моята проста следяща система: плъзгачът на потенциометъра P2 (задвижван от електромоторчето M) повтаря движението на плъзгача на потенциометъра P1 (задвижван от човек).

В плен на електрониката

1968. Някъде в осми клас бях завладян от идеите на електрониката и тази страст остана и до днес. Първото ми електронно устройство беше мултивибратор, който командваше лампа с мигаща светлина. Отново имаше "презентация" в къщи - загасях лампата в стаята и родителите ми гледаха как лампата мига пак сама!
Любимата ми схема беше една регенеративна схема на свръхчувствително акустично реле. Това беше и първата ми среща с феномена на положителната обратна връзка в електрониката. И пак "презентация" в къщи; плясках с ръце и подсвирквах с уста, за да задействам релето пред възхитените погледи на семейството ми. Професионалният ми избор беше категорично направен - това беше електрониката!

Акустичното реле, което направих като ученик

Направих и малък ВЧ генератор в кибритена кутийка, с който заглушавах ВЕФ-овете на по-големите, които гордо се разхождаха на градското "гезмѐ" и се стараеха да впечатлят момичетата:-)

1969. Но истински бях запленен от магията на електрониката, след като постъпих в Техникум по електротехника „Ломоносов“, специалност „Автоматика“. В кръжока по автоматика обсъждахме и се опитвахме да правим всевъзможни „кибернетични“ устройства, които реагираха на звук, светлина, температура и движение. Първото ми по-сериозно устройство беше кибернетична количка, която следваше бяла линия, начертана на пода.

Покана за Вечерта на автоматиката, на която бях главен организатор

По това време черпих ценни идеи от една невероятна книга с много интересни електронни схеми и илюстрации - "Забавна електроника" от полския популяризатор на електрониката Януш Войцеховски.

"Забавна електроника" на Януш Войцеховски

1971. Вдъхновен от нея, във втори курс на техникума, заедно със съученик от по-горния курс на същата специалност, построихме човекоподобен робот. В "сърцето" му вградихме "цветомузика" (за която жертвах един диапрожекционен апарат), а в тялото му скрихме цял магнитофон (жертвах любимия си "Sharp).  Така роботът можеше да говори, а сърцето му се оцветавяше в такт с говора.
През пролетта на 1971 г. той се представи успешно на градската и окръжната изложба на ТНТМ, а през септември същата година и на Четвъртия национален преглед на ТНТМ в Пловдив...

Снимка с робота, на 4-я преглед на ТНТМ в Пловдив (аз съм отляво на снимката)

... като привлече вниманието на правителствените делегации.

Роботът посреща делегацията на ЦК на БКП, начело с Тодор Живков (аз съм отляво на снимката, командвам робота с дистанционно радиоуправление)

Наградени бяхме със Златна значка, която ни даде правото да кандидатстваме без конкурсен изпит във висшите учебни технически заведения. Така, още тогава знаех, че ще постъпя в Техническия университет... но не знаех, че целият ми живот ще бъде свързан с него...

Златната значка от 4-я преглед на ТНТМ в Пловдив (1971 г.)

Някъде по това време започнах да изпитвам разочарование, защото не харесвах формалния начин, по който ме преподаваха физиката, електротехниката и електрониката.

1973. В последната година на техникума, аз се запалих по изобретателството от рубриката „Патентно бюро“ на сп. „Млад конструктор“. Започнах да генерирам всевъзможни идеи и накрая успях да измисля оригинална цифрова схема за установяване на човешко присъствие. Тя отчиташе броя на присъстващите хора в стаята и включваше осветлението, ако той беше различен от нула. Състоеше се от два фото сензора, логическа схема и реверсивен брояч 74193. Той преброяваше хората в стаята и включваше осветлението, ако броят им не беше нула. Така получих първото си малко авторско свидетелство за изобретение.

Първото ми "малко" авторско свидетелство за изобретение

Завърших техникума със златен медал за отличен успех.

Моят златен медал за отличен успех

Военната служба

1973-1975. Заради моите постижения като ученик, бях разпределен да отбивам военната си служба в катедра „Електроника“ на Военното училище във Велико Търново. Там участвах в обзавеждането с електронни системи на учебни кабинети и лаборатории в новите сгради на училището. 

Войник в катедра 'Електроника' на ВНВУ

Военната ми служба премина под знака на изобретателството. През цялата 1974 г. изпращах предложения до Института за изобретения и рационализации. През октомври успях да получа първото си истинско авторско свидетелство за изобретател (подобно на патент). Едновременно с това се заех енергично и с рационализаторска дейност.

Едно от моите десет удостоверения за рационализации

След като успях да получа първото си истинско авторско свидетелство за изобретение, аз започнах да се интересувам живо от изобретателското творчество. Запалиха ме такива силни идеи като алгоритъма за решаване на изобретателски задачи АРИЗ на Алтшулер, обходното мислене на Де Боно, брейнсторминга на Осбърн, синектиката на Гордън...
До края на службата си успях да получа още три авторски свидетелства за изобретения в областта на учебните средства. Награден бях и от министъра на отбраната с грамота.

Грамотата ми от военния министър

На вълната на изобретателството - студент в Техническия университет

1975. В края на 1975 г. постъпих в Техническия университет в София (тогава ВМЕИ), където бях още по-разочарован от формалното образование. Учех уроците си усърдно и издържах всичките си изпити; и въпреки това имах чувството, че не разбирам същността на нещата, от които всъщност имах нужда. Накрая отказах да имам нещо общо с математиката и започнах да разчитам само на въображението си. Имах всякакви идеи, някои от тях почти невъзможни. Ето някои от тях:
  • Опитах се да използвам електролиза за запис на данни. Помислих си, че такъв елемент като нашумелия тогава мемистор може да замени конвенционалната магнитна лента, би било перфектен записвач.
  • Веднъж, гледайки горната страна на врата, която се отваря и затваря, бях поразен от интересен геометричен феномен: когато две почти успоредни линии се движат леко една срещу друга, тогава тяхната точка на пресичане се движи значително в перпендикулярна посока. Използвах тази идея, за да „изобретя“ някои сканиращи устройства. По-късно щях да наблюдавам това явление, когато потенциалната диаграма на диференциално захранван линеен резистор пресича линията на нулевия потенциал в точка, наричана "виртуална земя", в насложените V-I криви и т.н. Тогава научих, че това е добре познат оптичен ефект.
  • Дълго време бях обсебен от феномена на ударно възбудените трептения в механични, електрически и т.н. системи. Забелязах, че броят на свободните трептения е логаритмично зависим от магнитуда на входния удар. Така получих разнообразие от естествени аналогово-цифрови преобразуватели, "звънящи" LC идентификатори, измервателни преобразуватели, използващи множество отражения и т.н.
Накрая получих още два патента за преобразуватели на въртящ момент.

Едно от авторските ми свидетелства за изобретения

Още в първи курс се включих в изследователската работа на ПНИЛ „Вибрации и шум“ към катедра „Механика“.

Моето работно място в лабораторията на ПНИЛ „Вибрации и шум“

Разработвах електронни уреди за измерване на вибрации в продължение на следването си и в първите години след завършването ми.

Виброизмервателната система, разработена от мен

Разработката ми „Виброизмервателна система“ беше наградена с втора Златна значка на X Националния преглед за ТНТМ в Пловдив.

Втората ми златна значка

Участвах в изпитания на автобуси, трактори и кари.

По време на изпитания на автобус на полигона в НИПКИДА, кв. Дружба, София

Участвах с доклади на Научни сесии на студентите и младите научни работници в София и Варна:

Наградата ми от републиканската студентска научна сесия, 1980 г.

В по-горните курсове водих кръжок по електроника на студентите от първи курс, опитвайки се да им обясня транзисторните схеми.

Завърших следването си с дипломна работа на тема „Виброизмервателна система“ под съвместното ръководство на преподаватели от кат.  „Механика“ и „Изчислителна техника“.

Заданието за дипломната ми работа

Първи догадки за схемни принципи

1977. Някъде по това време започнах да забелязвам интересни феномени в схемите. Ето някои от тях:
  • В измервателната лаборатория, където разработвах електронни измервателни устройства, веднъж, разглеждайки електрическа схема на етап на усилвател със свръхниска честота, се натъкнах на "странно нещо, поставено в обратната връзка" - блокиращ кондензатор. Захраних това усилвателно стъпало със синусоидален сигнал, намалявайки честотата и гледайки амплитудата на сигнала преди и след кондензатора. За моя голяма изненада, след кондензатора тя остана непроменена, докато амплитудата преди него се увеличи чак до насищане!
  • Друго „странно нещо“, което наблюдавах, беше защитният резистор срещу късо съединение, свързан последователно с изхода на операционния усилвател и пъхнат отново във веригата за отрицателна обратна връзка. Много години по-късно щях да разбера този феномен. Доста по-късно използвах тази силна идея, за да изложа принципа на умишленото смущение в системите с отрицателна обратна връзка и да превърна повторител с отрицателна обратна връзка в усилвател (т.е. да изградя логично усилвател с отрицателна обратна връзка).
  • Освен това си спомням, че създадох волтметър с операционен усилвател, пъхайки  амперметър във веригата на отрицателната обратна връзка. След това добавих променлив резистор последователно с уреда и се опитах без успех да подредя нещата така, че 1 V, приложен към волтметъра, да причини пълно отклонение на стрелката. За моя изненада, когато увеличавах последователно включеното съпротивление, иглата не се движеше; в същото време изходното напрежение на операционния усилвател се увеличи! Каква магия - сякаш операционният усилвател унищожаваше съпротивлението! Много по-късно успях да осъзная това явление и да го обобщя в принцип за унищожаване на напрежение чрез антинапрежение.

С любителски ентусиазъм и изобретателност - служител в Техническия университет

1981. След дипломирането си имах възможност да избирам къде да започна работа. Идеята беше да остана в кат. „Механика“ като специалист по електроника, но нямаше вакантно място за тази длъжност. Предлагаха ми място в Института по специална оптика и електроника, но след кратко колебание аз избрах да остана верен на института, където бях учил… и не сгреших, защото това беше моето призвание. Постъпих в катедра „Изчислителна техника“ (КС днес) на ВМЕИ (ТУ днес) като инженер. Включих се в разработването на електронни устройства за управление на двигатели с вътрешно горене по договори на НИС, ТНТМ, производствени и др.

Продължих устремно с изобретателството, но вече бях решил да генерирам само осъществими идеи. Моята „технология“ включваше три етапа: първо, генерирах идея; второ, експериментирах с устройство, базирано на тази идея; трето, публикувах статия в любителско списание.

1982. Веднъж случайно свързах червен диод, излъчващ светлина, към зелен и наблюдавах интересен феномен - червеният светодиод изгаси зеления. Тъй като вече се бях опитал да направя трипозиционен нулев LED индикатор, веднага използвах този нов ефект. Така изобретих изключително проста и изящна схема, състояща се само от три резистора (RB, R1, R2), два транзистора и, разбира се, трите светодиода (един зелен и два червени). RB може да бъде пропуснат; R1+R2 определя ток на светодиода; делителят на напрежение R1/R2 задава праг на напрежението -  виж моята Codidact статия 3-LED voltage indicator (an inventor's story). Насърчен от получаването на патент, веднага започнах да подобрявам тази верига. След "точковата" версия бях достатъчно умен да "вдигна" напрежението на предния светодиод чрез допълнителни диоди, свързани последователно. Така последователно изобретих едномерна версия на нулевия LED индикатор и след това, двумерна (за последната получих друг патент). След това посветих поредица от статии на тези схеми, публикувайки ги в списанията Млад конструктор и Радио и телевизия.

Едно от авторските ми свидетелства за светодиодни индикатори

1984. Нещо подобно се случи, когато се опитах да използвам токово рид реле като детектор за консумация на променлив ток. За да повиша чувствителността на релето, поставих малък магнит близо до стъклената капсула и започнах бавно да променям местоположението му. В един момент вибриращият рид контакт "залепна". Разбира се, първоначално бях разочарован от този вреден ефект, но скоро разбрах, че елементът е получил чудесна характеристика - един вид памет. Когато насочих единия полюс на външен магнит към едната страна на капсулата, рид контактът се затвори и остана в това състояние дори след като извадих магнита. И обратното, когато насочих същия полюс към другата страна на капсулата, рид контактър се отвори и остана в това състояние, дори когато отново извадих магнита.

Магически ключ. Какъв прекрасен елемент беше това! Състоеше се само от един рид-контакт и магнит. Независимо от това, Magic Switch изпълняваше ролята на няколко устройства едновременно - чувствителен биполярен магнитен сензор, енергонезависим запомнящ елемент (поради своя хистерезис) и електрически ключ! Така че веднага го приложих, за да активирам/дезактивирам по "магически" начин алармата в колата, която току-що бяхме си купили.

Магическо управление. В редакцията на сп. "Млад конструктор" проведох експеримент с магнитно управляван постояннотоков двигател, който дълбоко впечатли моите колеги. За целта свързах малко двигателче чрез ридконтакта на едно ридреле към понижаващ трансформатор. След това захраних намотката на релето чрез променлив резистор от трансформатора и регулирах съпротивлението така, че ридконтактът да започне леко да "чука". След това скрих "уреда" в голяма кутия и започнах да се правя на "магьосник":-) Насочих единия полюс на външен магнит (моята "вълшебна пръчица") на разстояние около 30 см от кутията - моторът започна да се върти бавно. След това започнах да въртя магнита бавно - двигателят промени скоростта. След това насочих другия полюс на магнита - моторът обърна посоката си на въртене.

Магически компас. Оказа се, че магнитният сензор е толкова чувствителен,  че улавя земното магнитно поле. Направих това малко откритие съвсем случайно на работната си маса - като преместих платката с устройството, забелязах,  че чувствителността му се променя. Доста умувах каква е причината, и в един момент осъзнах, че е земното поле. За да се уверя в това, захраних устройството с батерии и излязох на едно празно пространство пред дома. Така направих електронен компас.

През този период публикувах общо около 50 научно-приложни и научно-популярни статии. Серия от статии беше посветена на изобретените от мен светодиодни индикатори, друга – на магнитно-управляваните сензори „Маги“, а трета – Тайната на изобретението, на технологията на изобретяването. Получих още две  авторски свидетелства за изобретения (светодиодни нулеви индикатори).

1985. Започнах да участвам в учебния процес като хоноруван асистент по дисциплините „Цифрови и логически схеми“, „Аналогови изчислителни машини“, „Лабораторна практика“. Стараех се да обяснявам схемите по най-простия и разбираем за студентите начин и така постепенно започнах да си изработвам философия за тях. Участвах в разработването на лабораторни макети по тези дисциплини.

1986. Издържах конкурс и бях назначен като научен сътрудник в ПНИЛ към катедрата. Участвах в два договора по НИС и един по ТНТМ. Разработих тиристорна система за управление на вибростендове и компютърна система за регистриране на трептения, които се използваха в учебния процес на кат. „Механика“.

Положих много усилия за обновяване на лабораторията по „Аналогова схемотехника“ (1316), като разработих нови макети, свързани към персонални компютри в мрежа. Проведох първите лабораторни упражнения с тях и експериментирах някои организационни идеи. Резултатите представих с два доклада на Научната сесия „Ден на радиото – 86“. Така започна да се заражда идеята МИКРОЛАБ...

Образователна технология МИКРОЛАБ

Преподавател в Техническия университет

1987. Назначиха ме като редовен асистент. Участвах в два договора по НИС, един по ТНТМ и един производствен. Още от самото начало се заех с ентусиазъм да подобря оборудването на лабораторията по аналогови схеми, където трябваше да преподавам. Поради липсата на лабораторни инструменти взех решение да превърна един популярен компютър (като Apple II) в "измервателна лаборатория". За да генерирам и измервам напрежения (от -10V до +10V), снабдих всеки компютър с цифрово-аналогова и аналогово-цифрова периферия. Състоeше се от четири 12-битови цифрово-аналогови преобразуватели (DAC 1200 на National Semiconductor) и 4-канален ADC, използващ третия DAC като градивен елемент. Затворих тази периферия в плоска кутия и така се получи едно много успешно техническо решение - система MICROLAB. Тя изпълняваше функциите на програмируем източник на напрежение, функционален генератор, осцилоскоп (само при ниска честота) и дори захранване за тестваната аналогова верига! Направих първите лабораторни упражнения с тези макети и експериментирах с някои организационни идеи. Резултатите представих с два доклада на Научната сесия „Денят на радиото – 86“.

Използвайки компютри в лабораторията

През зимния семестър на учебната 1987/88 г. експериментирах нов метод на провеждане на лабораторните упражнения, наречен „образователна технология МИКРОЛАБ“, при който студентите работиха индивидуално с гъвкав график. Всеки студент разполагаше с индивидуална дискета, върху която записваше резултатите от лабораторните експерименти.

Индивидуално разписание МИКРОЛАБ

Лабораторните макети прераснаха в „система МИКРОЛАБ“, която беше усвоена за производство от поделението за Учебно-производствена дейност. Произведени бяха общо 20 бр. такива системи.

Система МИКРОЛАБ в лаб. 1316

Постепенно осъзнах, че МИКРОЛАБ е силна идея. За разлика от традиционния лабораторен осцилоскоп, показващ данни само като двуизмерна диаграма, тя успяваше да представи резултатите по необичаен начин, използвайки въображението на преподавателя. Затова разработих набор от оригинални лабораторни експерименти, визуализиращи схемни феномени, изследвани чрез "живи" (интерактивни) картини на екрана.

Любимият ми експеримент беше интерактивна потенциална диаграма на линеен резистивен филм със съпротивление R, захранвано от двете му страни от източници на напрежение V1 и V2. МИКРОЛАБ непрекъснато измерваше потенциалите (V1, V2 и потенциала на сондата VP=VOUT) и начертаваше потенциална диаграма на екрана. Варирайки с V1, V2, r1/r2 (премествайки сондата) аз и моите ученици съответно "изобретихме" набор от полезни устройства: делители на напрежение, суматор, изваждащо устройство, преобразувател на преместване в напрежение, умножител и т.н. Когато V1=-V2, виртуална маса се появи на филма и така направихме "ръчно инвертиращ усилвател": един ученик променяше V1, докато другият ученик гледаше виртуалната земя (чрез нулев индикатор) и променяше -V2, така че VOUT=0. Потенциалната диаграма се въртеше около виртуалната земя.  Много по-късно аз описах този експеримент в една схемна история в Wikibooks. Така разработих различни компютъризирани лабораторни експерименти, които бяха използвани за илюстриране на неизвестни свойства на изследваните електронни схеми.

1988 г. Създадох изследователски екип за решаване на проблеми от студенти (Студентска проблемна група МИКРОЛАБ). Провеждахме редовни срещи, резултатите от които показвахме на табло пред лабораторията. На всяко лабораторно упражнение присъстваше представител на групата, който „помагаше на асистента“. Някои от участниците в проблемната група сега са преподаватели в катедрата. Вярвах, че този подход може да се приложи във всички области на обучението по електротехника и електроника. По-късно започнах да популяризирам компютърно базирания подход в образователна лаборатория, публикувайки поредица от документи, посветени на MicroLab. Направен беше и филм за MicroLab и показан по телевизията.

1989. Командирован бях на международната изложба за политехнически средства – Прага, където представих новите макети „Микролаб“, и на международния семинар „Внедряване на информационни технологии в процеса на обучение“ в Ленинград с два доклада. Участвах във Втората и Третата национална младежка школа САИТНИ и в Международния панаир в гр. Пловдив.

Зачислен бях на свободна аспирантура към катедра „Педагогика“ на тема „Компютърно-базирана образователна технология за провеждане на учебни лабораторни експерименти“. Бях вдъхновен от перспективите в тази област на образованието...

Първата ми докторантура

Но учителите не оцениха този подход; смятаха, че това е по-трудно от традиционния подход. Така MicroLab не придоби широка популярност; не спечелих общественото признание, от което имах нужда...

Написах ръководство за лабораторни упражнения по дисциплината ИАУС на основата на образователната технология МИКРОЛАБ, което беше издадено от издателство „Техника“.

Ръководството по ИАУС

В края на 1989 г. "вятърът на промяната" задуха и реших да започна бизнес... но пак в областта на образованието. През следващата 1990 г. създадох фирмата ДИДАЛАБ ("дидактика в лабораторията") и започнах да проектирам учебно оборудване за инженерното и професионалното образование. Първо, създадох системата ДИДАЛАБ -- по-функционална версия на МИКРОЛАБ, предназначена за IBM PC AT. За да изследвам всички видове електронни елементи, проектирах допълнителен модул, състоящ се от преобразуватели напрежение - ток и ток - напрежение.
След това разработих гъвкава среда, включваща различни градивни елементи: измервателни уреди, захранвания, товари, държачи на елементи, подготвени за изследване обекти и т.н. Всички те бяха оборудвани с магнитно фиксиране и пружинни клеми. Някои градивни елементи изглеждаха доста странни - например проводими "резистори" от пяна, които можеха да бъдат срязани, залепени и убодени от иглени сонди.
В допълнение разработих набор от старомодни, но удобни аналогови измервателни уреди с фиксиран обхват - както еднополярни, така и биполярни - така че учениците да могат да получават едновременно данни в цифрова, графична и "механична" форма.
Междувременно подобрих Magic switch, като успях да получа патент и търговска марка. Въз основа на превключвателя Magic проектирах имобилайзер за кола и след това създадох друга фирма Magi в областта на системите за сигурност. Така че подобрих положението си, но скоро осъзнах, че бизнесът не е моето призвание.

1990-1996. През този период се занимавах с внедряване на постигнатото в практиката. Първо приложих технологията МИКРОЛАБ в техникума в гр. Козлодуй, като под мое ръководство колектив от студенти разработи допълнителни модули и стендове за изследване на стъпкови и постояннотокови електродвигатели. Обучих и преподавателите по тези дисциплини.

В Техникума по съобщителна техника проведох 3-годишен курс с учениците, който нарекох „Електроника за изобретатели“.

Курс "Електроника за изобретатели"

Идеята на курса беше да им представя схемотехниката по един нетрадиционен и занимателен начин така, че те да я обикнат. Директорът ни предостави помещение, където си обзаведохме лаборатория и провеждахме сбирките си. Резултатите отразявахме редовно върху табло във фоаето на техникума. Също така предадох опита си и на учителите по „Полупроводникови елементи“ и „Измервателна техника“.
Разработих нова система ДИДАЛАБ, конструктивно изпълнена като контролер за 16-битов компютър. Направих комплекти от специално пригодени уреди и обекти за целите на учебните лабораторни експерименти (с пружинни клеми и магнитно закрепване).

Уреди ДИДАЛАБ 

Написах ръководство за работа със системата и набор от интересни експерименти, което беше отпечатано в ограничен тираж.

Система ДИДАЛАБ

Разработих оригинални компютъризирани експерименти, в които върху екрана на монитора се визуализираха невидимите електрически величини – „живи аналогии“, „живи потенциални диаграми“ (филм), „живи волт-амперни характеристики“ и др.

"Жива" потенциална диаграма върху екрана на монитора

Направих първи опити да популяризирам технологията, като публикувах поредица от три статии в новото списание „Отворено образование“ под формата на отворено писмо.

Изграждайки философия на електронните схеми

1997. Постепенно осъзнах, че моето призвание е не толкова в организирането на учебния процес, а по-скоро в разкриването и обясняването на тайните на електронните схеми. Така започнах да мисля върху философията на електронните схеми с операционни усилватели. Вече бях натрупал достатъчно опит, който ми позволи да изградя един оригинален, основан на човешката интуиция евристичен курс в областта на схемотехниката. При този начин на преподаване електронните устройства не се даваха наготово в техния завършен и съвършен вид, а се изграждаха последователно с помощта на йерархична система от по-елементарни градивни блокчета, свързвани в съответствие със система от базови схемотехнически принципи.

Популяризирах този подход, като изнесох седем доклада на три конференции и публикувах поредица от 14 статии в списание „Инженеринг ревю“ под общото заглавие „В търсене на идеята“.



Започнах да подготвям издаването на книга „Електроника за изобретатели“. Но възможностите на книгопечата бяха ограничени... навлизаше интернет...

1998. Започнах да подготвям поредица от три големи статии относно някои от моите силни идеи за IEEE относно образованието.

1999. Започнах да подготвям нова поредица от статии „Как да изобретяваме електронни схеми“, която възнамерявах да предложа на някои любителски списания.

2000. Реших да издам книга, озаглавена „Електроника за изобретатели“, но бях разочарован от ограничените възможности на типографията да представя цвят и движение... Интернет навлизаше в живота...

Популяризирайки философията си в уеб

Circuit fantasia

2001. Започнах да реализирам идеите си в интернет под формата на уеб сайт circuit-fantasia.com със заглавие „Как да разбираме, представяме и изобретяваме електронни схеми“. За да привлека вниманието на посетителите, го направих анимиран и интерактивен чрез продукта Flash на Macromedia. Това създава проблеми в момента, след като Adobe спря поддръжката на Flash Plyer (но ако държите да видите сайта, инсталирайте си разширението на Ruffle към браузера си).

Лицевата страница на сайта circuit-fantasia.com

Популярността на сайта е висока – 238245 посетители от откриването му до момента, но в последните две години той е по-трудно достъпен поради Flash съдържанието му.

Започнах да отразявам занятията си със студентите на сайта. През 2004 г. периодично качвах ресурсите, свързани с провеждането на семинарните упражнения, включително и на английски език, по дисциплината СКЕ, ФКСУ. През 2005 г. качих лекциите и лабораторните упражнения. Дори водех отчета за присъствието и участието на студентите на сайта (групи 61, 63 и 64). Поддържах и обратна връзка със студентите чрез електронни формуляри, вградени в уеб страниците. Паралелно с това качвах и материалите по дисциплината ИЦУ от ФКТТ. Идеята на този курс беше схемите да не се дават наготово, а да се построяват в момента. За целта постепенно изградихме колекция от схемни блокчета, които използвахме за построяване на още по-сложни схеми. Привлякох и известни специалисти и преподаватели от чужбина да вземат участие и изразят мнение.

Това начинание се оказа ползотворно и всъщност то беше началото на едно електронно обучение (тогава облачните услуги и платформата Moodle не бяха разпространени), което е много актуално в момента. Реших да го популяризирам сред колегите, като изнесох общо 7 доклада на четири конференции в страната и три в чужбина. Най-авторитетната беше EWME‘2006 в Стокхолм, където изложих философията на този евристичен начин на преподаване.

Пред постера...

Споделих направеното с колегите от катедра „Компютърни системи“, като им изпратих един възторжен имейл на 23.05.2004, в навечерието на празника на славянската писменост. За съжаление, не получих поощрението, от което се нуждаех и продължих сам напред... и така до днес...

Wikipedia

2006. За да направя постиженията си достояние на широка аудитория извън пределите на страната, започнах да сътруднича в Wikipedia. В продължение на няколко години направих общо 7700 редакции на текстове в уеб страници, свързани със схемотехниката, извлечени главно от занятията ми със студентите. Създадох нова страница в Wikipedia, посветена на теоремата на Милър.

Wikbooks

2007. Wikipedia не ми даде възможност да развия добре идеите си, защото бе съставена от отделни, слабо свързани уеб страници. Затова, една година по-късно, се прехвърлих в Wikibooks, където създадох електронната книга Circuit Idea, посветена на разкриването на базовите идеи на електронните схеми (замислена като една „философия“ на схемотехниката).

2008-2011. През пролетта на учебната 2007/2008 г. осъществих най-мащабния си уеб експеримент, като включих студентите от 10 лабораторни подгрупи на КСИ по дисциплината „Специализирана компютърна електроника“ в отразяването на занятията в Circuit Idea. Уики идеята позволи на отделните студенти да работят върху общия проект, като качват различни материали от занятията – текстове (на английски) , снимки, диаграми и др. Дори успяхме заедно да създадем една голяма страница, посветена на експеримента на Ом, използван нетрадиционно за целите на съвременните схеми с операционни усилватели. Активно участие взеха  студентите Ангел, Павлин, Виргиния, които си направиха профилни страници в Wikibooks. Като цяло, разработих детайлно 25 модула (уеб страници). Помогнах им в създаването на 10 уеб-страници на лабораторните им групи.
По-късно, през 2010 г., студентите от група 57 на ФКСУ си създадоха уеб страница, в която отразиха „псевдоизобретяването“ и изследването на една интересна електронна схема на светодиоден индикатор по мое авторско свидетелство за изобретение от 1984 г.

През този период изнесох още четири доклада, предимно на чуждестранни конференции.
-----------------
2011-2013. Започнах свободна докторантура, която ми даде възможност да събера и подредя йерархично идеите си в схемотехниката. Дисертацията ми на тема „Система от евристични средства за функционално опериране с базови електронни схеми“ беше посветена на използването на евристичния подход за разкриване на базовите идеи в схемотехниката. Ключова публикация към нея беше посветена на използването на теоремата на Милър за модифициране на характеристиките на електронните схеми.

Дипломата на докторантурата ми

ResearchGate

2012. Включих се в научната социална мрежа ResearchGate и продължих там да развивам дейността си, започната в Wikipedia и Wikibooks. Живите контакти с учени и специалисти от цял свят във форума на мрежата, се оказаха много стимулиращи за раждането на нови идеи. Започнах да отразявам работата със студентите в научната мрежа като голямата част от дискутираните проблеми бяха извлечени и посветени на работата ми със студентите по схемотехническите специалности, които водя. В някои от зададените от мен въпроси участваха и студенти, които специално си направиха акаунт в мрежата. Това го правихме дори „на живо“ от лабораторията, по време на упражненията.
Досега съм задал общо 132 въпроса (теми за обсъждане), посветени на интересни схемни феномени и съм отговорил (взел отношение) с 3547 коментара. Публикувал съм общо 43 „сурови“ материала в Data Sets. Това ме направи популярен автор в мрежата – до момента имам общо 1001348 посещения и 2036 препоръки. Рейтингът ми е 21,22 точки; научният интерес е 120,7. Повече от 178 пъти  съм награждаван от ResearchGate като най-посещаван представител на катедрата, университета, направлението и държавата. За разлика от общоприетия пасивен начин (качване на публикации за целите на рейтинга), аз използвам мрежата ResearchGate активно, чрез участие във форума.

StackExchange

2014. Включих се (и сътруднича до момента) в най-голямата платформа за въпроси и отговори StackExchange (секция Electrical Engineering,) където непрекъснато се задават въпроси и дават отговори в областта на схемотехниката. Това ми даде възможност да споделя с широка международна аудитория проблемите, които решавам със студентите в лекционната зала и лабораторията. Досега съм задал общо 12 въпроса, посветени на интересни схемни феномени и съм написал 454 отговора. Имам общо 4221 редакции и 977 реакции от други участници. Създаденото от мен е четено от 421000 посетители. Рейтингът ми е 10213 точки. Награден съм с 1 златен, 17 сребърни и 39 бронзови медала.

Codidact

През есента на 2020 г. се включих с голям ентусиазъм в основаването на новата платформа за въпроси и отговори Codidact (секция Electrical Engineering), където досега имам общо 29 postsпубликации (12 статии, 3 въпроса и 14 отговора). Направих общо 353 редакции и 92 коментара. Бях награден за юбилея на сайта като един от първите 50 участници с най-висок ранг.

Получавайки признание в университета

2015. Хабилитирах се, като това ми даде възможност да събера и подредя всичко направено от мен за целите на учебния процес в областта на схемотехниката.

Диплома доцент

Разработих лабораторните упражнения по новата дисциплина „Полупроводникови елементи“ на студентите от ИТИ. Отказах се от готовите макети, които скриваха същността на  изследваните обекти и използвах макетни платки без запояване.

Работно място в лаб. 1217, екипирано с експериментални платки, елементи и инструменти

Така упражненията представляваха свободно провеждани от студентите експерименти с реални елементи. Експериментът се оказа удачен и продължава и до днес.


Изследване на диференциалното съпротивление на диод

Лаборатория 1217 - технически средства

В началото на семестъра (септември 2015 г.) осъществих един уникален уеб експеримент като поставих този начин на провеждане на обсъждане в ResearchGate чрез въпроса ми How do we investigate semiconductor devices in the educational lab? Получи се широк отзвук от 37 участника със 154 коментара. В дискусията се включи дори знаменитият Barrie Gilbert, който ни даваше ценни съвети, но и често спорехме.
По-късно приложих този подход и в дисциплините „Специализирана компютърна електроника“,  „Микропроцесорна техника“ и „Цифрова схемотехника“. От тогава и до момента качвам ресурсите за поредните лекции и лабораторни упражнения по всички дисциплини в GoogleDrive.
Работно място в лаб. 1217

Дистанционното обучение

2020. С преминаване към дистанционно обучение през пролетта на 2020 г., се заех с преустройването на начина на провеждане в електронна форма. Цареше неизвестност и хаос, но след консултация с нашия бивш колега Дилян Гюров (KTH Royal Institute of Technology), аз смело реших да използвам платформата ZOOM. Ето и началото на първата ми видеолекция по дисциплината „Специализирана компютърна електроника“ (СКЕ) на студентите от КСИ, 3-ти курс, модул „Компютърно инженерство“.
През есента на 2020 г., започнах да експериментирам с дистанционното обучение като разширих свободното използване на уеб чрез търсачката на Google по време на занятията. Подходът се оказа плодотворен и го прилагам и в момента.
Тогава открих една уникална възможност на ZOOM за чертане не само върху "бялата дъска", но и върху екрана (annotation tool). Започнах редовно да я използвам, за да модифицирам съществуващи изображения от уеб, като дочертавам схемите и дори да "изтривам" части от тях с бяла боя.

Проследяване на пътя на тока в проста електрическа верига

Реших дори да качвам записите от ZOOM срещите на Google Photos и Google Drive (до този момент аз използвах записите само за „вътрешна употреба“). Това се оказа голямо удобство за студентите.
Но краят на дистанционното обучение започна да се вижда и аз започнах да мисля как да използвам целия този опит и натрупаните видео ресурси за целите на присъственото обучение (така както досега използвах ресурсите на присъственото обучение за целите на онлайн обучението). Дори организирах обсъждане със студентите и те дадоха ценни предложения - например, да използваме мобилните си телефони и режима "споделяне на екрана". Това може би щеше да бъде следващият ми педагогически експеримент...

Circuit Stories

През декември 2020 г., създадох блога Circuit Stories, в който започнах да събирам и организирам създадените от мен през годините материали в уеб под формата на схемни разкази и линкове към съществуващи ресурси.
2021. Една година по-късно, реших да започна да публикувам постове в блога си, в които да отразявам лабораторните упражнения с моите студенти. Освен обичайните "сценарии" за всяко занятие (например, ЛУ1 ППЕ ИТИ 2021), в блога си започнах да помествам занимателни истории с цел да заинтригувам студентите. Такива са, например, В края на първото лабораторно упражнение… и В търсене на интересни експерименти за третото упражнение…

Електротехника

2022. Летния семестър се наложи да водя семинарните и лабораторните упражнения по Електротехника на студентите от ИТИ, 1-ви курс, по новия учебен план, в условията на онлайн обучение. Организирането им се оказа голямо предизвикателство за мен, въпреки, че вече имах опит с други три дисциплини - СКЕ (2004 и 2005 - албум), ППЕ (2015), МПТ (2015)... но успях да се справя успешно. Още миналата година бях разкрил философията на такава една Електротехника за електроници в специален пост в моя блог, но тогава упражненията не ми бяха възложени.

Онлайн упражнение по "Електротехника"

Все пак, онлайн обучението приключи малко преди края на семестъра и аз успях да направя 2-3 много важни за студентите реални упражнения.

В лабораторията по "Електротехника"

Ентусиазмът...

На 08.04.22 г. трудовият ми договор с ТУ приключи, но се яви шанс да продължа още шест месеца на граждански договор поради това, че съм "изявен преподавател", който е направил и иска да направи още много за студентите си. Идеята на този договор беше чудесна - да използвам 40-годишния си опит като преподавател по базови схемотехнически дисциплини, за да разработя последователно, в рамките на тези шест месеца, лабораторни експерименти, с които есента да проведа, вече като хоноруван преподавател, лабораторните упражнения по Полупроводникови елементи. Ставаше въпрос за оригинални експерименти, в които схемите се построяват и преизобретяват стъпка по стъпка, с помощта на различни дидактически похвати. По този начин аз разкривам философията на електронните схеми, карам студентите да мислят и да разбират изследваните схеми, и ги уча как става това разбиране (нещо, което съм правил през всичките тези години). Идеята за тези експерименти възникна преди години и аз съм осъществявал отделни моменти в занятията си със студентите, но едва сега реших да ги разработя и опиша детайлно.

Бях много ентусиазиран, всичко се нареждаше чудесно, и се хванах здраво за работа - измисляне, експериментиране, описване, снимане, качване в уеб... Ето и крайния резултат - 6-те етапа на договора с линкове към ресурсите, качени в удобен за четене вид в моя блог Circuit Stories:







Разочарованието...

Но... всичко се оказа само една илюзия... Оказа се, че договорът ми е бил подписан "по погрешка" и ми обясниха, че всичко това не било необходимо... Моите двама "най-близки колеги" (единият, представете си - титулярът на тази дисциплина, мой бивш студент от 80-те!), на които съм водил часовете точно с такива технически средства, дадоха отрицателни становища за направеното от мен... и договорът беше прекратен. Дори не бях уведомен за това.... Достъпът до лабораторията ми беше физически забранен... и при тези обстоятелства нямаше как да продължа да водя часове... Всичко направено от мен остана в лабораторията... и всичко приключи...

Никога не съм предполагал, че след всичко, което съм направил през тези 40 години в Университета и оставил след себе си в лабораториите, уеб и най-вече, в душите и сърцата на моите студенти, ще постъпят така с мен. 40 от моите 68 години съзнателен живот са преминали в Техническия университет в служба на това, за което съм бил назначен като преподавател – учебната работа със студентите. Всичко, което съм правил - публикации, научно-изследователска дейност, уеб материали, участие в научни мрежи и сайтове, технически средства и др., е било и е предназначено за тази цел. На това, да разработвам нови материали в тази насока, съм посвещавал голямата част от времето си в службата, в къщи и други места. Схващал съм го не като работа и задължение, а като дейност, която върша по призвание. В допълнение към това, аз съм споделял всичко направено от мен в интернет, за да бъда полезен и на колегите си – преподаватели в сферата на техническото образование. Най-пресен пример за това е споменатият по-горе педагогически експеримент Нови моменти от работата ми със студентите в условията на онлайн обучение. Затова то има и методическа стойност не само в рамките на страната, но и в чужбина.

Чувствах морално задължение да се извиня на моите студенти за неспазеното обещание, че ще продължим с всичко това, което правихме с тях  миналия семестър, и им написах един прощален имейл с линкове към ресурсите по тези дисциплини.

Завръщането...

И така, преподавателската ми дейност със студентите  от Техническия университет приключи внезапно и неочаквано за мен. В началото чувствах някакъв "вакуум", но след това започнах да усещам облекчение, защото вече беше почнало да ми омръзва насила да уча ИТ студентите на нещо (схемотехника), което малко ги интересуваше. Сега от моите идеи в уеб можеха да се възползват любознателни "онлайн студенти" от цял свят (включително и някои от бившите ми студенти), които действително се интересуват от схемите. Така аз с удоволствие започнах да се завръщам към творческата си дейност в уеб (електронната книга Circuit Idea, моя блог Circuit Stories и форумите ResearchGate, StackExchange и Codidact). Мечтата ми е да завърша Circuit Idea и да пренеса всичко направено от мен през годините в блога си Circuit Stories...

Откритието...

И тук, изненадващо за мен, се появи един съвсем реален "студент", който прояви желание да направим интересни технически (физически) експерименти. Това беше моят седемгодишен внук Алекс, който само от месец е първокласник. Аз знаех, че е "много напред с материала", защото можеше да чете и пише свободно, с лекота си решаваше задачите по математика и се изразяваше като възрастен (затова на шега го наричам "професор Мечков":) Но сега той ме изненада с този си интерес към физическите експерименти. Може би аз го бях възбудил преди известно време, когато му подарих комплект магнити и правихме различни експерименти с тях? А може би, тайничко се надявах аз, има нещо наследено от моята страст към техниката:)?

... да обясниш нещо на 7-годишно дете...

И тогава в съзнанието ми изплува крилатата мисъл на  Айнщайн: "Ако не можеш да обясниш нещо на едно шестгодишно дете, значи ти самият не го разбираш.” Наистина голямо предизвикателство беше за мен, след като 40 години съм обяснявал на студенти, да се опитам да го направя и с едно 7-годишно дете. Това ме амбицира да му представя един популярен физически експеримент по начина, по който представям електронните схеми на студентите - чрез развиване на идеята стъпка по стъпка, построявайки и преизобретявайки схемата.

Спомних си смътно от детството един ефектен експеримент с чаша, пълна с вода, която не искаше да се излива, когато обръщаме чашата, и реших да започнем с него. Ето поста, посветен на това, което направихме с Алекс в съботната вечер...


Това вероятно е възбудило неговия интерес и той прояви желание да направим още подобни експерименти с вода. Така възникна идеята да разберем как древногръцкият учен Архимед е успял да докаже, че златната корона на царя е фалшива. Честно да си призная, и аз не се бях замислял какво точно е направил, за да го установи, макар че често съм използвал възклицанието "Еврика!" в моите схемни истории. Скромните ми познания бяха, че Архимед се потопил във ваната, видял че водата се покачила, идеята го осенила и хукнал гол, крещейки "Еврика!" Явно сега вече беше дошъл моментът да го разбера, обяснявайки го на едно 7-годишно дете...

... и дори на 1-годишно дете:-)


По време на експеримента неочаквано се включи и най-малката ми внучка Катерина на една година. Наложи се да перефразирам крилатата мисъл на  Айнщайн в подходяш за случая вид - "Ако не можеш да обясниш нещо на едногодишно дете, значи ти самият не го разбираш” :-) Е, това вече беше наистина голямо предизвикателство за педагогическите ми възможности!


Заключение

В заключение искам да кажа, че по-голямата част от съзнателния ми живот е минал в ТУ София в служба на това, за което бях назначен – преподаване на студентите. Всичко, което съм правил и правя - публикации, изследвания, уеб материали, участия в научни мрежи и сайтове, технически средства и др., е било предназначено за тази цел. Посвещавал съм по-голямата част от времето си на работа, у дома и на други места за разработване на нови материали в тази посока. Приемах го не като работа, а като дейност, която вършех по призвание. Всичко, което съм направил, съм споделил в мрежата, за да бъда полезен на моите колеги – учители в областта на техническото образование. Така че то има методическа стойност не само в страната, но и в чужбина.

Материали за студентите, качени на Google Drive

ТЕ ИТИ 2022 - Електротехника - семинарни и лабораторни упражнения
МПТ ИТИ 2022 - Микропроцесорна техника - лекции и лабораторни упражнения
СКЕ КСИ 2022 - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2022)
СКЕ КСИ 2021 - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2021)
СКЕ КСИ 2020 - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2020)
ППЕ ИТИ 2021 - Полупроводникови елементи - лабораторни упражнения
ЦМПТ АТТ 2021 - Цифрова и микропроцесорна техника - лекции

Албуми от снимки и видеофилми на студентите, качени на Google Photos

Електротехника ИТИ - Електротехника - семинарни и лабораторни упражнения (2022 - )
МПТ - Микропроцесорна техника - лекции и лабораторни упражнения (2013 - 2019)
МПТ в лаборатория 1217 - Микропроцесорна техника (1216)
Basic Electronics (SCE) - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2004 - 2020)
СКЕ в лаборатория 1217 - Специализирана компютърна електроника - лабораторни (2016)
MICROLAB - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2005 - 2020)
Semiconductor lab - Полупроводникови елементи - лабораторни упражнения (2015 - 2021)

Видео записи от онлайн занятията в ZOOM, качени на Google Photos

ТЕ ИТИ 2022 - ZOOM - Електротехника - семинарни и лабораторни упражнения (2022 - )
МПТ ИТИ 2022 - ZOOM - Микропроцесорна техника - лекции и лабораторни (2022)
МПТ ИТИ 2021 - ZOOM - Микропроцесорна техника - лекции и лабораторни (2021)
СКЕ 2022 - ZOOM - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2022)
СКЕ 2021 - ZOOM - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2021)
СКЕ 2020 - ZOOM - Специализирана компютърна електроника - лекции и лабораторни (2020)

ППЕ ИТИ 2021 - ZOOM - Полупроводникови елементи - лабораторни упражнения (2021)

ППЕ ИТИ 2020 - ZOOM - Полупроводникови елементи - лабораторни упражнения (2020)

ЦМПТ АТТ 2021 - Цифрова и микропроцесорна техника - лекции (2021)

Материали, посветени на студентите, в моя блог Circuit Stories

Общи материали

Електротехника ТЕ ИТИ 2022

Специализирана компютърна електроника СКЕ КСИ 2022

Полупроводникови елементи ППЕ ИТИ 2021

Comments

Post a Comment