CC BY
12УДК 378
Г.А. Аминова, И.В. Вишнякова, И.В. Лапин, Р.С. Шайхетдинова,
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Методика преподавания курса «Художественное материаловедение» студентам, обучающимся по профилю подготовки «Керамика»
Применение технической керамики в промышленности представляет собой одну из главенствующих областей ее использования. Керамические изделия можно обнаружить начная с тяжелой промышленности и машиностроения, где они применяются для уплотнения насосов, в деталях клапанов, в качестве режущего инструмента для никелевых сплавов и чугуна, а также для вырубки угля и проката труб, и заканчивая электротехническими изделиями вплоть до современной электроники.
Дисциплина «Художественное материаловедение» относится к базовой части профессионального цикла основных программ и формирует у бакалавров по направлению 29.03.04 «Технология художественной обработки материалов» (профиль подготовки «Технология художественной обработки материалов (керамика)») набор специальных знаний и компетенций, необходимых для выполнения производственно-технологической, художественно-производственной и научно-исследовательской деятельности.
Целями освоения этой дисциплины являются:
- формирование способности к планированию и проведению научных экспериментов, к использованию инновационных технологий и информационных источников, оценке экологических, экономических и социальных последствий принимаемых инженерных решений;
- формирование готовности к поиску и получению новой информации, необходимой для решения инженерных задач в области интеграции знаний применительно к своей области, к активному участию в инновационной деятельности предприятия, открытому обмену информацией;
- формирование готовности обосновывать и отстаивать собственные заключения и выводы, осознавать ответственность за принятие своих профессиональных решений.
В результате освоения художественного материаловедения студенты овладевают знаниями о физических основах механики, кинематики и динамики твердого тела, природе химических связей, фазовых равновесиях и фазовых превращениях, химических системах, понятиях «химия» и «периодическая система элементов», «химическая связь», «физи-
Техническая керамика сегодня
ко-химическое старение материалов», материалах и комплексе их свойств, основных классах материалов, используемых для изготовления объектов материального мира, принципиальных схемах типового технологического оборудования, инструмента и приспособлений, видах, назначениях материалов и способах их получения, классификации материалов по составу, свойствам, назначению, факторах, определяющих свойства материалов.
В результате освоения этой дисциплиной студенты усваивают ее терминологию, основные понятия и определения, зависимость свойств от строения и состава, физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях внешних воздействий и эксплуатации.
Студенты учатся правильно, строго в соответствии с эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями
© Аминова Г.А., Вишнякова И.В., Лапин И.В., Шайхетдинова Р.С., 2017
ГУЗЕЛЬ
АБДУЛ-БАРИЕВНА АМИНОВА
доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой технологии конструкционных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета. Сфера научных интересов: инженерная педагогика, технологии обработки материалов, химическая промышленность. Автор более 100 публикаций
ИЛЬЯ
ВЛАДИМИРОВИЧ ЛАПИН
ассистент, аспирант кафедры технологии конструкционных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета. Сфера научных интересов: инженерная педагогика, технологии обработки материалов, химическая промышленность. Автор 3 публикаций
выбирать материал для изготовления изделий различного предназначения, определять механические свойства материалов, оценивать изменения их механических свойств под воздействием внешних сил: пластической деформации, термической обработки. Они получают представление о перспективных направлениях создания новых материалов, овладевают навыками работы с инструментальной базой определения функциональных и эстетических характеристик, комплексом физико-химических, механических и эстетических параметров материалов.
ИРИНА
ВЯЧЕСЛАВОВНА
ВИШНЯКОВА
кандидат технических наук, доцент кафедры методологии инженерной деятельности Казанского национального исследовательского технологического университета. Сфера научных интересов: подготовка инженеров к управлению интеллектуальной собственностью в системе непрерывного профессионального образования. Автор более 70 публикаций
РАМИЛЯ
САЙДАШЕВНА
ШАЙХЕТДИНОВА
старший преподаватель кафедры технологии конструкционных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета. Сфера научных интересов: инженерная педагогика, технологии обработки материалов, химическая промышленность. Автор более 30 публикаций
Преподавание дисциплины «Художественное материаловедение» предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы, практические занятия, самостоятельную работу студента,консультации.
Программой дисциплины установлены различные виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме тестов и защит лабораторных работ, практических занятий, рубежный контроль в форме тестов, бесед и промежуточный контроль в форме экзамена.
Представим содержание лекционных занятий по темам рассматриваемой дисциплины.
1. Общий обзор сведений о керамике и металлах. Общие сведения о художественной керамике. Состав и свойства, виды художественной керамики. История металлов. Основные понятия. Общие сведения о металлах. Виды металлов. Их характеристики, свойства, классификация и применение. Сырье для керамики. Особенности физико-химических и технологических свойств глинистого сырья. Специфика физико-механической подготовки сырья и приготовления сырьевых смесей. Способы формования изделий из керамики: лепка, формовка, обжиг.
2. Технология обработки керамики. Технологические приемы механической, термической и химической обработки готовых изделий. Основы технологии изготовления различных покрытий на изделиях из металлов, керамики и других материалов.
3. Основные свойства металлов. Строение кристаллической решетки металлов. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Механические свойства металлов. Основные требования, предъявляемые к ювелирным сплавам. Неблагородные металлы и их сплавы, используемые в ювелирном деле.
4. Отделка керамических изделий. Методы нанесения декора. Глазурование и декорирование керамических изделий. Основы технологии изготовления различных покрытий на изделиях из керамики.
Охарактеризуем содержание лабораторныхзанятий.
1. Приборы и оборудование для термического анализа. Техника безопасности. Определение твердости металлов на твердомерах типа ТШ (прибор Бринелля) и ТК (прибор Роквелла) и их механических свойств.
Рассматриваются особенности подготовки студентов, обучающихся по профилю подготовки «Керамика». Предложено внести в процесс обучения студентов темы, раскрывающие возможные пути управления структурами материалов керамических изделий. Показана методика обучения, основанная на контекстном подходе, согласно которой в процессе обучения воссоздаются контуры будущей профессиональной деятельности, которые ориентированы на подготовку инженеров, способных выполнять разработки на уровне изобретений.
Ключевые слова: техническая керамика, материаловедение, лекции, лабораторные работы, методика преподавания, контекстный подход.
The article discusses the features of preparation of students on specialization «Ceramics». It is proposed to make in the learning process of students of the topic, revealing the possible ways of controlling the structures of materials ceramic products. The is shown method of learning based on contextual approach, according to which in the learning process recreated the contours of future professional activity, which is focused on training of engineers capable of performing at the level of development of inventions.
Key words: technical ceramics, materials science, lectures, laboratory work, methods of teaching, the contextual approach.
2. Микроскопический метод исследования металлов и сплавов. Устройство микроскопа и методика работы с ним.
3. Основные свойства сырья. Особенности физико-химических и технологических свойств глинистого сырья. Специфика физико-механической подготовки сырья и приготовления сырьевых смесей.
4. Термическая обработка керамических изделий. Ознакомление с процессами термической обработки, последующий контроль, изучение влияния на их свойства.
5. Методы испытания глинистого сырья. Изучение методов испытания глинистого сырья.
6. Особенности классификации глин. Изучение отличительных особенностей классификации глин.
7. Физико-химические процессы сушки. Изучение их процессов.
8. Свойства металлов и сплавов. Основные химические, механические и технологические свойства сплавов.
9. Холодная пластическая деформация. Изучение влияния холодной пластической деформации на структуру и свойства сплава.
10. Химико-термическая обработка металлов. Изучение технологий литья, в частности в опоку и песчаные формы.
11. Отделка керамических изделий. Методы нанесения декора. Глазурование и декорирование керамических изделий.
12. Основы технологии изготовления различных покрытий на изделиях из керамики. Изучение основ технологии изготовления различных покрытий на изделиях из керамики.
Для активизации познавательной деятельности во время лекции преподаватель формулирует проблему по теме лекции, а студенты предлагают пути ее решения. Преподаватель выступает в роли модератора и контролирует процесс обсуждения, побуждает обучающихся высказывать
различные мнения. Методологическую основу учебного процесса составляет контекстный подход [1]. Использование этого подхода применительно к инженерному образованию обосновано в наших работах [2, 3, 4].
На кафедре разработаны и утверждены регламент проведения
Элементы технической керамики
занятий, контрольные задания, а также вопросы для тестирования. Важная роль в обучении отводится самостоятельной работе. Каждая лекция завершается списком контрольных вопросов и заданий для анализа практических ситуаций. Студенты самостоятельно, опираясь на матери-
Студенты осваивают навыки создания керамических изделий вручную
Технология художественной обработки материалов
алы лекций и рекомендованную литературу, готовят ответы, а следующая лекция начинается с их обсуждения. При выполнении контрольных заданий используются учебные пособия, справочная литература. Для рубежного контроля применяются тесты и беседы, которые позволяют выявить умение анализировать и делать выводы по изученной
теме. Такой контроль позволяет не только оценивать формальное запоминание материала, но и уровень владения темой.
Лабораторные работы проводятся с элементами учебно-исследовательской работы студентов. Для их выполнения необходимо выбрать материал и технологию его обработки в зависимости от свойств материала,
его состава, структуры, прочностных характеристик и назначения. Студенты на основе полученных материалов, методическихуказа-ний принимают и обосновывают свое решение по выбору материала, режиму обработки.
Для более подробного изучения материала каждым студентом выполняется реферативная работа, которая представляется в виде презентации с использованием мультимедийных средств.
Таким образом, на кафедре технологии конструкционных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета в течение ряда лет ведется научно-исследовательская работа по теме научно-методических основ преподавания курса «Художественное материаловедение». Ее цель - обновление содержания рабочих программ, разработка новых подходов к обучению. В основу учебного процесса положен контекстный подход, согласно которому в ходе обучения воссоздаются контуры будущей профессиональной деятельности. Это содействует подготовке инженеров, способных выполнять разработки на уровне изобретений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вербицкий А.А. Компетентностный подход и теория контекстного обучения. М.: ИЦ ПКПС. 2004. 84 с.
2. Вишнякова И.В., Аминова Г.Б., Шайхетдинова Р.С., Вишняков В.М. О концептуальных основах подготовки инженеров по направлению «Технология художественной обработки материалов» к управлению интеллектуальной собственностью во время производственной практики // Высшее образование сегодня. 2016. №10. С. 47-4.
3. Вишнякова И.В., Аминова Г.Б., Шайхетдинова Р.С. Основ-
ные противоречия в подготовке студентов, обучающихся по профилю «Керамика» (по материалам патентных исследований) // Высшее образование сегодня. 2017. №2. С. 19-21.
4. Vishniacova I.V. Preparing Engineers for Intellectual Property Management // 42nd IGIP International Conference on Engineering Pedagogy «The Global Challenges in Engineering Education» and 16th International Conference on Interactive Collaborative Learning. September 25-27. 2013. Kazan. 790 p.
LITERATURA_
1. Verbickii A.A. Kompetentnostnyi podhod i teorija kontekstnogo obuchenija. M.: IC PKPS. 2004. 84 s.
2. Vishnjаkova I.V., Aminova G.B., Shaihetdinova R.S., Vishnjаkov V.M. O konceptual'nyh osnovah podgotovki inzhenerov po napravleniyu «Tehnologija hudozhestvennoi obrabotki materialov» k upravleniyu intellektual'noi sobstvennost'yu vo vremja proizvodstvennoi praktiki // Vysshee obrazovanie segodnja. 2016. №10. S. 47-4.
3. Vishnjаkova I.V., Aminova G.B., Shaihetdinova R.S. Osnovnye protivorechija v podgotovke studentov,
obuchayushihsja po profilyu «Keramika» (po materialam patentnyh issledovanii) // Vysshee obrazovanie segodnja. 2017. №2. S. 19-21.
4. Vishniacova I.V. Preparing Engineers for Intellectual Property Management // 42nd IGIP International Conference on Engineering Pedagogy «The Global Challenges in Engineering Education» and 16th International Conference on Interactive Collaborative Learning. September, 25-27. 2013. Kazan. 790 p.
