Деякі аспекти використання інформаційно-комунікаційних технологій на практичних заняттях з опору матеріалів Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Маргарита ПОЛОЖЕНЦЕВА

ДЕЯК1 АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЦШНИХ ТЕХНОЛОГ1Й НА ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТТЯХ З ОПОРУ МАТЕР1АЛ1В

У статтi розглянуто мету та загальнодидактичнi принципи створення практичних робiт на основi тформацтно-комуткацшних технологш, запропоновано структуру комп 'ютерного блоку практичних робiт з опору матерiалiв та описано деяк аспекти використання зазначеного блоку у навчальному проце

Практичш роботи виконують важливу роль в процес навчання.

Саме на практичних заняттях знання, одержат на лекщях i шдчас самостшно1 роботи, розширюються, поглиблюються, уточнюються й застосовуються для розв'язування навчальних та професiйно спрямованих задач [2].

А значить, е вагомою вiдповiднiсть викладання практичних робгг сучасним вимогам та рiвням освiти. Зазначена вiдповiднiсть можлива при використанш у педагогiчному процесi шформацшно-комушкацшних технологiй (1КТ).

Викладання вже не може здшснюватися як колись — без комп'ютерiв [3]. Тому постае проблема дослщження модершзацп практичних робгг та навчального процесу взагалi при впровадженш 1КТ у систему освгги.

Вирiшення зазначено! проблеми започаткували Н. Карчевська, О. Красножон, О. Хрисланшов та ш.

Зокрема, Н. Карчевською [1] розглянуто особливостi застосування мкро-ЕОМ на практичних заняттях студентiв iнженерно-педагогiчних спецiальностей. Але, на нашу думку, зазначеш особливостi потребують деякого перегляду у зв'язку з постшним збшьшенням швидкостi розвитку технiки та технологш.

О. Красножон [2] дослщив формування вмшня розв'язувати математичнi та практичш задачi на практичних заняттях в умовах використання шформацшно-комушкацшних технологш, зокрема окреслив основш етапи практичного заняття, вимоги до добору системи задач, обгрунтував необхщшсть використання педагопчних програмних засобiв, визначив аспекти керування процесом розв'язування задач^ оцiнювання роботи студенив на практичному заняттi, особливостi визначення змюту домашнього завдання тощо.

О. Хриспаншов [3] у сво!й статп визначив модернiзацiю практичних занять у свiтлi використання комп'ютерiв у навчальному процесс

Але iснуе ряд питань, що потребують бiльш поглибленого дослщження, а саме: аспекти використання 1КТ при вивченнi та викладаннi дисциплши "Опiр матерiалiв", принципи створення комп'ютерного супроводу зазначеного курсу тощо.

Тому метою статп е дослiдження особливостей використання шформацшно-комушкацшних технологш на практичних роботах з опору матерiалiв.

У Бердянському державному педагопчному ушверситет дисциплша "Ошр матерiалiв" вивчаеться на третьому курс iндустрiально-педагогiчного факультету у вщповщносп з навчальним планом спещальносп 7.010103 — педагогiка та методика середньо! освiти. Трудове навчання. Необхщшсть вивчення ще1 дисциплiни визначаеться вимогами професшно-квалiфiкацiйноl характеристики вчителя трудового навчання.

Дисциплша "Ошр матерiалiв" е складовою частиною загального курсу "Машинознавство" i входить до нього окремим блоком. Вш охоплюе вивчення рiзних видiв деформаци матерiалiв та дае можливють виконувати необхiднi розрахунки плоских та просторових конструкцiй.

Метою викладання опору матерiалiв е пiдготовка студешгв до виконання iнженерно-конструкторських розрахунюв вузлiв, деталей машин та конструкцш при виконаннi курсових проектiв, дипломних робiт, а також в процес керiвництва гуртками з техшчно1 творчосп.

Поряд з лекцiями передбачено лабораторно-практичш заняття, якi повиннi: мати елементи дослщжень, супроводжуватись вимiрюваннями, теоретичним визначенням деформацш i закiнчуватись аналiзом одержаних результат, порiвнянням дослiдних даних з

теоретичними розрахунками. Тому задачами вивчення блоку лабораторно-практичних робгг з опору матерiалiв е:

1. Ознайомлення студентiв з видами навантажень i, як наслiдок, деформацiй деталей та конструкцш, а також з iнженерними методами розрахункiв на мiцнiсть, жорстюсть i стiйкiсть елементiв машин та споруд.

2. Навчити студенев виконувати розрахунки елементiв машин та конструкцш на мщшсть, жорсткiсть i стшюсть при рiзних видах деформацiй, таких як розтяг (стиск), зсув, кручення, згин, а також при складних видах деформаци.

3. Сприяти розвитку шженерного, техшчного мислення, сформувати у студенев необхiднi навички практичного використання одержаних знань при проектуваннi й розробщ механiзмiв у процесi творчо1 дiяльностi на уроках трудового навчання та гуртках технiчноï творчостi.

Враховуючи зазначене, нами було розроблено комп'ютеризований блок практичних робiт з метою вдосконалення методики навчання опору матерiалiв, а саме:

- пiдвищення рiвня, якостi подання навчального матерiалу завдяки кращоï наочностi та доступностi;

- глибокого осмислення теоретичного матерiалу студентами;

- формування у студентiв умшь та навичок iнженерно-конструкторських розрахункiв деталей, елеменпв конструкцiй, що працюють в умовах рiзних видiв деформацiй (розтяг, стиск, зсув, кручення, згин);

- навчання аналiзувати отримаш результати та робити висновки;

- активiзацiï пiзнавальноï дiяльностi студентiв, мотивацiï та штересу до навчання;

- створення можливосп самостiйного вивчення матерiалу студентами тощо.

При створеннi блоку практичних робгг на основi iнформацiйно-комунiкацiйних технологiй ми намагалися не вщхилятися вiд наступних загальнодидактичних принципiв:

1. Принцип наочносп. Подання навчального матерiалу за допомогою 1КТ являе собою одне з найкращих наочностей, так як характеризуеться динамiчнiстю, просторовiстю, багатокольоровiстю демонстрацiï. Це сприяе включенню у процес засвоення навчального матерiалу найбiльшоï кiлькостi оргашв чуття, що вiдповiдае "Золотому правилу" педагога Я. Каменського.

2. Принцип науковосп вимагае, щоб змiст комп'ютерного блоку практичних робiт вiдповiдав сучасному рiвню науково-технiчного прогресу.

3. Принцип систематичносп та послiдовностi, який потребуе строго1' логiчноï послiдовностi у поданш навчального матерiалу за допомогою 1КТ, а перехiд до нових знань вщбувався тiльки пiсля засвоення студентами попередшх.

4. Принцип свiдомостi й активность Саме застосування 1КТ на практичних заняттях дае можливiсть бшьш свiдомого засвоення матерiалу та вщхщ вiд формалiзацiï знань, а також створення умов для активiзацiï навчально-тзнавально1' дiяльностi студентiв за допомогою вмшо поставлених мультимедiйних засобiв.

5. Принцип доступносп передбачае врахування вiкових особливостей студенев, тобто комп'ютернi практичнi роботи повинш бути зрозумiли i з доступним штерфейсом. Практичнi завдання повинш розподшяти з урахуванням iндивiдуальноï подготовки студентiв

6. Принцип iндивiдуальностi шдходу до студентiв. Цей принцип буде реалiзовуватися за умовою надання можливосп кожному студентовi окремо працювати за комп'ютером, вибираючи певний та зручний темп, свiй шлях оволодiння навчальним матерiалом тощо.

При розробцi комп'ютеризовано1' пiдтримки практичних робiт нами було використано програми PowerPoint та Word, що входять у пакет Microsoft Office, а також програма Test, що створена за допомогою мови програмування Delphi.

Початковим файлом для роботи iз комп'ютеризованим практичним блоком е файл MS PowerPoint "Практичш роботи". При запуску програми на першому слайдi надаеться перелiк шютьох практичних робiт у виглядi кнопок. Натиснувши на потрiбну, можна перейти до вивчення будь-яко1' роботи за допомогою гшерпосилань (рис.1).

Практечн! роботе

Рис.1. Перел!к практичних робгт.

Пропонусться наступний перелiк практичних робгг:

1) Визначення деформацiй елементiв конструкцiй, nepeBipKa !х мiцностi та жорсткостi при розтяганш (стисканнi).

2) Визначення деформацш елементiв конструкцiй при зсувь

3) Визначення деформацш елеменпв констрyкцiй при крученш.

4) Визначення деформацiй елеменпв констрyкцiй при поперечному згинаннi.

5) Визначення деформацш елеменпв констрyкцiй при складному опорь

6) Дослiдження стшкосп стиснутих стрижнiв.

Кожна робота мае таку структуру: тема заняття, його мета, послщовшсть виконання, короткi теоретичш вiдомостi, практичнi завдання, контрольнi питання, тестування за темою. Причому, останш чотири пункти зображенi у виглядi кнопок, натиснувши на якi, можна перейти за допомогою гiперпосилань до ix розгляду.

Наприклад, розглянемо практичну роботу № 1 "Визначення деформацш елеменпв констрyкцiй, перевiрка ix мщносп та жорсткостi при розтяганнi (стисканш)" (рис.2).

За допомогою кнопки "теорiя" можна перейти до ознайомлення iз короткими теоретичними вiдомостями, метою яких е закршлення необхвдних для виконання практичних завдань знань студенев, що подаеться iз використанням мyльтимедiйниx засобiв MS PowerPoint.

■вактичяа aalaia lb 1

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЕЛЕМЕНПВ КОНСТРУКЦИЯ, ПЕРЕ81РКА IX М1ЦНОСТ1 ТА ЖОРСТКОСТГ ПРИ РОЭТЯГАНН1 (СТИСКЛНН1|.

firicwflHH* адметрцлц^ и 1» ше&егие^ь пр* розтя/мт^-стздчм

ijWpto-j-MWuH ««Яичо* суждения ипговчгм^ р!щ*ни* ЧЛ*ч ,цО ГЮ*яа*м< la

рвЭршу***"" *г*«вмт\и ё0иетруи(1й лрр роятнгки» (СТИСЫИ-"'). * пр*й»шття

Поел »ДОВН1СТН noflenip*™ мцьсп, Орусу ъш шдоммии попарччиии* роилраьм

Рис.2. Структура практичнихробгт.

У цьому структурному пункт практично! роботи № 1 розглядасться наступне: поняття деформаци розтягання та стискання; поздовжнi (нормальш) сили та нормальнi напруження; умови мщносп та жорсткостi; три види розрахункiв на мiцнiсть та жорстюсть; методика рiшення задач на рiзних видiв розрахункiв. Особливий iнтерес представляе останнiй пункт.

Як вiдомо, в залежност вiд поставлено! мети розрахунку конструкцш та !х елементiв розрiзняють три види розрахунку на мщшсть, жорсткiсть та стiйкiсть:

1) перевiрний - перевiрка напружень;

2) проектний (конструкторський) — пiдбiр перетинiв деталей конструкцш;

3) перевiрка допустимого навантаження — визначення вантажопiдйомностi.

Тому нами було розглянуто приклади кожного з трьох видiв розрахункiв.

Схема навантаження та епюри

А, =5 см2

80кН

Для цього слайд 6ув умовно подшений на двi частини. Ha першш вiдведенa для зображення схеми навантаження брусу iз наступною побудовою графшв (епюр) поздовжнiх сил, нормальних напружень та пеpемiщень. Друга частина слайду призначена для пояснень етaпiв ршення задач та висновкiв.

Так, наприклад, розглянемо методику piшення зaдaчi на пеpевipний розрахунок.

Умова зaдaчi: для стального прямолшшного схiдчaстого бруса (рис.З), що навантажений силами Fl, F2, Fз та площi поперечних пеpеpiзiв якого доpiвнюють Al, А2, Аз, а довжина дшянок ( i - С.5, нсобхщно:_

1) побудувати епюри поздовжшх сил N та нормальних напружень g;

2) побудувати епюру перемщень X, якщо модуль поздовжньо1' пpyжностi Есталь = 2lG5 МПа та визначити величину змши довжини брусу;

3) визначити коефiцieнт запасу мiцностi n, якщо границя текучосп матер1алу gt = 300 МПа;

Рис. 3. Схема навантаження бруса. 4) пеpевipити мiцнiсть брусу.

Для розв'язання цieï зaдaчi необхiдно виконати таю етапи:

1) Подiлити брус на дшянки.

Розбивaeмо брус на дшянки, починаючи вiд вiльного кiнця. Границями дшянок e мiсця прикладення зовшшшх сил i змiни pозмipiв поперечного пеpеpiзy.

2) Побудувати епюру поздовжшх сил.

Застосовуючи метод пеpеpiзiв, визнaчaeмо поздовжнi сили в поперечному пеpеpiзi бруса за формулою N = — ^ Fiz ([H]), тобто поздовжня сила в довшьному поперечному пеpеpiзi

зал.частини

бруса чисельно доpiвнюe алгебршчнш сyмi пpоекцiй на його поздовжню вiсь Оz всiх зовнiшнiх сил, прикладених до залишено1' частини. По^м бyдyeмо вiдповiднy епюру.

3) Побудувати епюру нормальних напружень.

Шрмальш напруження обчислюються за формулою о = N / A ([Па] = [H/м2]), шдставляючи вiдповiдно значення поздовжшх сил i площ поперечних пеpеpiзiв.

4) Побудувати епюру пеpемiщень.

Взaeмне пеpемiщення двох пеpеpiзiв доpiвнюe змш довжини частини бруса, що лежить мiж цими пеpеpiзaми. Пеpемiщення знаходять за формулою Гука: Al= N1 / (EA) = gI / E.

5) Визначити величину змши довжини бруса.

Щоб визначити змiнy довжини всього брусу при дп зовшшшх сил, необхщно скласти перемщення всiх дiлянок. Якщо буде отримано додатне значення, то брус подовжився на певну величину, якщо вщ'смне — довжина бруса зменшилась.

6) Визначити коефiцieнт запасу мiцностi.

Вщношення граничного (небезпечного) напруження gh до найбшьшого розрахункового напруження g, що виникae в елементi констpyкцiï при експлуатацшних навантаженнях, позначають n i називають коефiцieнтом запасу мiцностi (або, як iнодi говорять, коефiцieнтом запасу): n = gh / g.

За умовою зaдaчi граничним навантаженням e границя текучосп мaтеpiaлy Gt.

7) Пеpевipити мiцнiсть брусу.

Пеpевipити мiцнiсть можна за двома умовами: n > [n] та о< [о].

S) Зробити висновки.

За piшенням зaдaчi на пеpевipний розрахунок отримали наступш результати (рис.4): при нaвaнтaженнi силами Fl, F2, Fз, брус подовжиться на 2,45Ю"Зм. Hебезпечною e дшянка l iз нaйбiльшим нормальним напруженням l6G МПа. Мiцнiсть брусу забезпечена, але констpyкцiя викоpистовyeться неpaцiонaльно та неекономiчно: необхiдно або збiльшити навантаження, або виготовити брус iз бшьш дешевого мaтеpiaлy.

Пiсля вивчення студентами теоретичного мaтеpiaлy можна перейти до виконання практичних завдань. Haтиснyвши на вщповщне посилання (кнопку "Пpaктичнi завдання"), програма вiдпpaвляe

до iншого файлу "Розтягання-стискання", створеного за допомогою MS Word. Цей файл мютить 15 практичних завдань, якi студенти можуть виконувати як самостiйно, так i шд час практично! роботи в аудиторп. Проте, слiд зауважити, хоча студенти можуть обирати завдання за сво!м побажанням, але вони не повинш вiдходити вiд вимог само! практично! роботи, що зазначенi у порядку виконання роботи. Тобто студенти за допомогою викладача повиннi виконати завдання трьох видiв: перевiрний, проектний розрахунки та визначення допустимого навантаження. Цей прийом надае студентам деяку свободу, викликае iнтерес, розвивае креативнiсть, а також надае можливють !ндивщуал!зацп та диференщацп навчання.

Задиа1

Методика р!шення задач на перевйрннй розрахунок

С>.еиа навантаження та епюри

I ru- * СЧ1 t,l{OI>

IhiiiliHtllitiiilil «J ■ w

I I I I I и

оЕШ ~~

^^fflFpl I,,

Етапи ptuiewa брусу НЯ д1л

3, Побудок) «пюри нормалыад* нллружен ь о

4, Побудоиа спмри ncp-cMi щомь Л (й<)

3. Вишнченнн *«ф|цкнга запасу

6. Псрешдо М! цчосч вруеу

7. ВиснОЙКМ

г>-д:*ти1ъ-:ч к» Л5 Ю 'к H«4a*9a4M» с

П*ПСуа«яЦВи 'И 1ЛГИ ИЦ*СП (W) Hhwrw«

Рис.4. Результати переварногорозрахунку.

Натиснувши на кнопку (гшерпосилання) "Контрольнi питання", можна перейти до ознайомлення з ними. За допомогою цих питань студенти мають можливють не лише проконтролювати рiвень засвоення сво!х знань та навичок, але й визначити головш моменти для вивчення деформацп розтягання (стискання), а також необхiднi знання для виконання розрахунюв.

Надаеться наступний перелш контрольних питань (рис.5):

Коли поздовжня сила вважаеться додатною, а коли вщ'емною?

В яких характерних перерiзах брусу поздовжня сила може змшювати величину та напрямок?

В яких характерних перетинах брусу напруження може змшювати величину та напрямок?

Як, порiвнюючи розрахункову схему брусу та епюри поздовжшх сил, швидко перевiрити правильнiсть побудови останньо!?

Якi ршення можна прийняти щодо силових факторiв, якщо не виконуються умови мщносп i жорсткостi?

Опишiть алгоритм побудови епюр поздовжнiх сил, нормальних напружень i лiнiйних перемiщень перерiзiв брусу.

У чому полягае вщмшшсть побудови епюр поздовжшх сил, нормальних напружень i лшшних перемiщень перерiзiв брусу?

У чому полягае рiзниця мiж перевiрним розрахунком брусу на мщшсть i проектним?

Умови мiцностi та жорсткосп.

У правому нижньому куп (рис.5) зображена кнопка "на початок", натиснувши на яку можна перейти по гшерпосиланню до першого слайду практично! роботи № 1. Крiм того, за допомогою ще! кнопки або клавiшi «Esc» по завершенню ознайомлення iз будь-яким структурним пунктом (теорiя, практичнi завдання та ш.) студенти мають можливiсть повернутися на перший слайд практично! роботи № 1 або, взагал, до перелшу практичних робгт.

Контрольна питання

/ Коли поздовжня сипа вважаеться додатною, а копи вДОнною?

* В яких характерних перср!зах брусу поздовжня сипа ноже змшювати величину та напрямок'7

^ В яких характерних перетина* брусу напруження може зм1мюватм величину та напряим1?

/ Як, пор1вмюючи розрахункову схому брусу та спюри поздоажт к сил. швидко терев!рити правильнютъ побудови останныи?

Яи рчиення можна прийняти щодо силових факторе, якщо не виконуюгься умо&и мщносп I жорспсост1? С>пищ1ть алгоритм побудови епюр поэдовжн1х Сил, нормальних напружень \ лУйних поремщень перерыв брусу.

^ У чому попягве юдм1нн1сть побудови спадр поздовжнт сип, нормальних напружень \ лмйних перем1щень перерыв брусу?

^ У чому полягае рганиця м1ж перев1рним розрахунком брусу на милость \ проеятним?

/ Умови М1ЦИ0СП та жорсткосп I

Рис. 5. Контрольм питання.

За допомогою кнопки "тестування за темою" студенти можуть приступити до вирiшення тесту, причому за будь-якою темою (рис.6). Програма Test призначена для контролю та самоконтролю знань, умшь та навичок студенев.

Таким чином, використання 1КТ на практичних заняттях з опору матерiалiв створюе можливiсть:

- поеднувати активш (комп'ютери, програмнi продукти, ресурси 1нтернет i т.п.) та традицiйнi (шдручники, довiдники, конспекти лецiй тощо) засоби навчання;

- штерактивносп, ОндивщуалОзаци, диференщацп та креативностi навчання;

- тдвищення професшно! спрямованостi пiдготовки майбyтнix вчителiв трудового навчання;

- забезпечення розвитку анаттичного та синтетичного мислення стyдентiв. Л1ТЕРАТУРА

1. Карчевская Н. В. Особенности применения микро-ЭВМ на практических занятиях в ВУЗе (на примере обучения студентов инженерно-педагогических факультетов): Дис... канд. пед. наук: 13.00.01 / Коммунарский горно-металлургический ин-т. Стахановский филиал. — Стаханов, 1989.

- 230 с.

2. Красножон О. Б. Система математично! подготовки майбутшх учител1в ф1зики в умовах використання шформацшно-комушкацшних технологш: Дис. канд. пед. наук: 13.00.02 — теор1я i методика навчання математики / Бердянський державний педагопчний ушверситет. — Бердянськ, 2005. — 220 с.

3. Хриспаншов О. М. Застосування елеменпв шформацшно-комушкацшних технологш у процес вивчення загальнотехшчних дисциплш // Тези доповвдей науково-практично! конференцп "Особист1сно-ор1ентований шдх1д до оргашзаци навчально-виховного процесу: проблеми i пошуки". — Бердянськ: БДПУ, 2005. — С. 84-87.

Галина КРАВЧУК

АНАЛ1З СУЧАСНИХ КОНЦЕПЦ1Й ВИКОРИСТАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ ТЕХНОЛОГ1Й У ШДГОТОВЩ ФАХ1ВЦ1В БАНК1ВСЬКО1 СПРАВИ

У данш роботi проведено анализ наукових дослгджень, присвячених сучасним концепцям тдготовки фахiвцiв банювсько'1 справи. Визначено, що ефективну тдготовку фахiвцiв до професшно'1 дiяльностi в умовах iнформатизацii банювсько'1 системи забезпечить застосування комп 'ютерних тформацшних технологш у навчальному процеа ВНЗ банювського профшю. Це сприятиме й розвитку технологи навчання, ii iнформатизацii.

Рiвень розвитку банювсько! системи краши багато в чому визначае темпи становлення ринково! економши. Зважаючи на сучасний стан розвитку банювсько! системи Украши, передуем необхщно сконцентрувати увагу на формуванш квалiфiкованого кадрового потенцiалy. Динамiчнi змши у банювський сферi вимагають високого рОвня подготовки вщповщних фаxiвцiв, котрО е визначальним, а найчаспше — виршальним фактором забезпечення усшшно! дОяльносп як окремих фшансово-кредитних оргашзацш, так i банювсько! системи загалом. Не тшьки керОвництво, а й рядовий персонал банюв, постшно взаемоддачи з ктентами, забезпечують ведення бОзнесу i формують престиж та ¡мщж банив [1].

Глобал1защя фшансово! сфери висувае на переднш план надзвичайно важливе завдання -пОдготовку банювського фах1вця нового типу, професшно гнучкого i мобшьного, здатного в разО потреби швидко переквал1фшуватися або навОть змшити квал1фшащю.

Метою статп е аналОз сучасних концепцш тдготовки фахОвщв банювсько! справи та визначення рол1 шформацшних технологш у навчальному процес ВНЗ банювського профшю.

Рис.6. Програма Test.