CC BY
47
Карпович Э.В. Интерактивные методы обучения теплотехнике и технической термодинамике // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - Спецвыпуск №2. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/spetsvypusk-2/31-spets02/413-00162. - ISSN 2413-4066
УДК 631.371:621.1:658.264(075.8)
Карпович Эдуард Владимирович
Кандидат технических наук, доцент,
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», г.Орёл
karpowich.ed@yandex.ru
Интерактивные методы обучения теплотехнике и технической термодинамике
Аннотация. Описаны возможности программированных учебных пособий, созданных автором, направления их применения и преимущества использования при подготовке бакалавров.
Ключевые слова: теплотехника, интерактивные методы, компьютерные лабораторные работы, компьютерные демонстрации.
Реформирование системы современного российского образования направлено на подготовку в вузах молодых специалистов с широким кругозором, хорошо разбирающихся в своей отрасли знаний, умеющих в своей работе использовать новейшие методы и технические средства, особенно вычислительную технику [1,2,3]. Одним из направлений процесса информатизации высшего образования является создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучающихся, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять учебную и экспериментально-исследовательскую деятельность, разнообразные виды самостоятельной работы по обработке информации [4,5,6]. Из всего многообразия способов применения средств новых информационных технологий особо следует выделить использование программированных учебных пособий в связи с их широкой популярностью в практике отечественного и зарубежного образовательного процесса вследствие их неисчерпаемых потенциальных возможностей [7,8,9].
Задачи развития вузовской науки, необходимость повышения эффективности всей деятельности высшей школы потребовали широкого оснащения ее современной вычислительной техникой и всестороннего ее использования. Применение ЭВМ в учебной работе возможно на занятиях различного вида - на лекциях, семинарах, практических занятиях, занятиях с самостоятельным изучением материала обучающимися под контролем преподавателя, в лабораторном практикуме, при подготовке курсовых работ и дипломных проектов [10]. Причем ЭВМ могут выступать здесь не только как средство автоматизации вычислений, но и как средство наглядности для интенсификации процесса освоения материала, как тренажеры для контроля знаний и умений, и в качестве лабораторных установок, моделирующих реальные процессы и явления.
Как правило, моделирование применяется в тех случаях, когда непосредственное натурное исследование физического явления невозможно или нецелесообразно. Ведь ЭВМ дает возможность моделировать процессы любой сложности, в том числе и такие, которые нельзя наблюдать в обычной обстановке. Опыт использования ЭВМ в этих целях показывает,
что такое моделирование повышает интерес обучающихся к учебному материалу, углубляет его усвоение. Главное же достоинство электронных учебных пособий заключается в том, что они помогают управлять работой обучающегося с учётом таких его индивидуальных особенностей, как темп освоения изучаемого материала, необходимость разъяснений, консультаций, уровень понимания. Такие пособия могут быть с успехом использованы практически во всех видах учебной работы.
В курсах теплотехники, технической термодинамики и теплофизики автором применяются созданные им компьютерные лабораторные работы и лекционные демонстрации, например, такие как «Изучение фазовых переходов первого рода» и «Изучение принципов функционирования магнитогидродинамического генератора». Интерфейсы компьютерных программ выполнены интуитивно понятными и разработаны так, чтобы обучающиеся, даже мало знакомые с ЭВМ, смогли самостоятельно без посторонней помощи ими воспользоваться.
В лабораторной работе «Изучение фазовых переходов первого рода» программа позволяет регистрировать показания температуры исследуемого образца, причём синхронно с работой оборудования возможно параллельное построение диаграмм плавления (рис. 1) и отвердевания. _
Фа.^кыо перекосы
СХЕМА ЛАЬОРАГОРНОЙ УСТАНОВКИ
Н4Й
ьЗЗО В I
0
Р-400 Вт; Ш И =■ (А г; То =300 К
коитронируемые параметры
СокУ1-я»™Р(сск) Тапперат^ра
3 г 1 ' ие толпа в тигле (К}
014.5
Сброс
НАГРЕВАТЕЛЬ ВКЛЮЧЕН
Выключа нагрева
И р
0 1 2 3 А § 6 7 8 9 10 1( 12 (3 14 15 18 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3* 35 38 37 ЗЭ 40 41 42 43 и 45 46 47 48 49 50
Выход
Помощь
График
Выбор образца
Я
Рис. 1. Построение диаграммы плавления лабораторного образца.
Такой режим в программе предусмотрен для демонстрации этих процессов на лекциях и для большей наглядности при самостоятельном изучении обучающимися материала данной темы. Полезен такой режим работы программы и при использовании её в системе дистанционного обучения. Пять различных видов металлов, предусмотренные автором в этом программированном учебном пособии, имеют резко отличающиеся значения теплоёмкостей и температур плавления, что обеспечивает большое различие в длительности проведения виртуальных экспериментов. Быстро плавящиеся металлы удобно рассматривать во время лекционных демонстраций, а более тугоплавкие предусмотрены в программе для проведения экспериментов на лабораторных занятиях. Здесь же автором предусмотрено
задание, носящее творческий характер, в котором обучающимся предлагается самим разработать методику определения теплоёмкостей жидкой и твёрдой фаз вещества по данным компьютерного эксперимента и построенным ими диаграммам плавления и отвердевания.
При изучении раздела курсов теплотехники, теплофизики и технической термодинамики, посвящённого теплоэнергетическим установкам, для ознакомления с принципами работы станций с магнитогидродинамическими генераторами удобно использовать на лекциях соответствующую компьютерную демонстрацию (рис. 2). Данная программа визуализирует метод прямого превращения теплоты в электроэнергию без применения движущихся механических деталей и узлов.
Электромагнитная индукция
Опыт Фарадея 1
Правило Ленца
О программе
Магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор)
Принципиальная схема плазменного МГД-генератора постоянного тока
Управление МГД-генератором
Газогенератор Магнитное поле
НажатнЕ левой клавиши мыши
Вы к л # Вы К Л V
Рис. 2. Принцип действия магнитогидродинамического генератора.
Многолетний опыт преподавательской деятельности автора показал, что применение в учебном процессе этих компьютерных программ значительно увеличивает наглядность и динамику при изучении теплофизических закономерностей [11]. Это облегчает обучающимся восприятие и усвоение материала, улучшает качество остаточных знаний при проверке их по истечении длительного промежутка времени, а также повышает интерес к изучаемым дисциплинам. Описанные преимущества программированных учебных пособий дают возможность говорить о том, что их использование является перспективным направлением реорганизации учебного процесса [12,13], позволяющим значительно поднять качество подготовки молодых специалистов.
Ссылки на источники:
1. Карпович Э.В. Цели и перспективы использования программированных учебных пособий в курсе физики // Актуальные проблемы повышения качества обучения и воспитания в системе образования Российской Федерации: материалы всероссийской научно-
практической конференции (25 апреля 2006г). - Орёл: ОрёлГАУ, ООО «Картуш», 2006. -С.117-120.
2. Карпович Э.В. Использование информационных технологий при изучении курса физики в техническом вузе // Физика в системе инженерного образования стран ЕврАзЭС: тезисы докладов научно-методической школы-семинара (25-27 июня 2007г). - Москва: ВВИА им. Жуковского, 2007. - С.112-114.
3. Карпович Э.В. Повышение наглядности в курсе физики с помощью информационных технологий // ХХ лет школьной и вузовской информатики: проблемы и перспективы: материалы всероссийской научно-методической конференции (27-29 марта 2006г). -Н.Новгород: НГПУ, 2006. - С.175-178.
4. Карпович Э.В. Организация самостоятельной работы с использованием компьютерных моделей // Самостоятельная работа в современном российском вузе: проблемы организации и перспективы развития: материалы международной научно-практической конференции (1112 ноября 2004г) в 2-х частях. - Орел, ОГУ, полиграфическая фирма «Картуш», 2005. - С.19-21.
5. Карпович Э.В. Применение компьютерных моделей в самостоятельной работе студентов при изучении курса физики // Организация и методическое обеспечение самостоятельной работы студентов в условиях ее значительного увеличения: материалы научно-методической конференции (29-30 марта 2005г). - Орел: ОрелГАУ, 2005. - С.265-268.
6. Карпович Э. В. Автоматизированный комплекс программированных учебных пособий как инструмент организации самостоятельной работы студентов // Самостоятельная работа в современном российском вузе: проблемы организации и перспективы развития: материалы 2-ой международной научно-практической конференции (23-24 марта 2006г). - Орел: ОГУ, издатель Пикалин, 2006. - С.49-53.
7. Карпович Э.В. Совершенствование преподавания курса физики в современном российском вузе с помощью автоматизированного комплекса программированных учебных пособий // Проблемы развития многоуровневой системы профессионального образования: материалы всероссийской научно-практической конференции (9-10 июня 2006г, г.Мценск). -Орёл: ОрёлГТУ, 2006. - С.81-83.
8. Карпович Э.В. Автоматизированный комплекс программированных учебных пособий по физике для современного российского вуза // Совершенствование системы многоуровневого профессионального образования: сборник научных трудов. - Орёл: ОрёлГТУ, 2006. - С.181-185.
9. Карпович Э. В. Использование комплекса программированных учебных пособий в курсе физики // Современные методы физико-математических наук: материалы международной конференции, том 3 (9-14 октября 2006г). - Орёл: ОГУ, 2006. - С.274-279.
10. Карпович Э. В. Методика применения автоматизированного комплекса программированных учебных пособий в курсе физики // Педагогическая информатика. -2006. - №5. - С.65-73.
11. Карпович Э.В. Опыт применения программированных пособий для подготовки высококвалифицированных агроинженерных кадров // Вестник ОрелГАУ. - 2011. - №2(29). -С. 134-143.
12. Карпович Э.В. Использование интерактивных методов обучения при подготовке бакалавров в аграрных вузах // Вестник Курганской ГСХА. - 2013. - № 4(8). - С.36-39.
13. Карпович Э.В. Интерактивные методы обучения теплотехнике // Russian Agricultural Science Review. - 2015. - Т.5. - №5-2. - С.153-155.
Eduard Karpovich
Candidate Of Technical Sciences, Associate Professor
FSBEI HE «Orel state agricultural university n.a. N.V. Parahin», Orel.
Interactive Teaching Methods In Technical Heat Engineering And Thermodynamics
Abstract. Describes the features of the programming manuals, created by the author, areas of application and benefits of use in the preparation of bachelors.
Keywords: heat engineering, interactive methods, computer laboratory works, computer demonstrations.
