Опорные сигналы для повышения усвоения дисциплины "Прикладная механика" Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОПОРНЫЕ СИГНАЛЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА» Гапиров А.Д.

Гапиров Абдусамин Дехканбаевич - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой, кафедра прикладной механики, Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: усвоение студентами немашиностроительных специальностей технических дисциплин требует постоянного поиска новых методов преподавания. Для облегчения запоминания учебного материала могут быть использованы опорные конспекты. Из многочисленных разновидностей опорных конспектов для преподавания дисциплины «Прикладная механика» наиболее подходящим является метод опорных сигналов. Данный метод позволяет повысить успеваемость до 90,1%.

Ключевые слова: успеваемость, технические дисциплины, опорный конспект, мнемосхема, опорный сигнал.

Главной задачей высших учебных заведений Республики Узбекистан является подготовка конкурентоспособных специалистов. Для решения этой задачи создаются новые условия для повышения эффективности самостоятельной и аудиторной работы студентов, внедряются инновационные методы преподавания.

Поиск путей повышения успеваемости студентов всегда был и остается задачей преподавателя. Несмотря на постоянное совершенствование методов преподавания и применение средств мультимедиа и педагогических технологий, усвоение студентами теоретического материала всё же бывает затруднено, в особенности при изучении технических дисциплин («Прикладная механика», «Теория механизмов и машин», «Детали машин»). Изучение этих дисциплин предполагает запоминание не только принципа работы различных механизмов и машин, но и ряда расчетных формул, принципов выбора материалов, правил конструирования. Учитывая не всегда достаточную предварительную подготовку студентов, усвоение такого объема сложной информации представляет собой большую проблему. Особенно это становится заметным при преподавании дисциплины «Прикладная механика», которую изучают студенты немашиностроительных специальностей (например, в ТИПСЭАД эту дисциплину изучают студенты направления «Логистика»). Особенную трудность составляет то, что предмет «Прикладная механика» состоит из трех самостоятельных модулей: «Теория механизмов и машин», «Сопротивление материалов» и «Детали машин». Это требует от студентов большого умственного напряжения, так как при сдаче рейтинговых контролей они должны помнить и уметь использовать методы расчета, относящиеся к трем различным разделам машиностроительной механики.

Преподаватели вынуждены искать формы преподавания материала, облегчающие освоение дисциплин студентами с минимальной начальной подготовкой. В высших учебных заведениях Узбекистана от преподавателей требуется внедрение в учебный процесс инновационных педагогических технологий (проблемное, ситуационное обучение и др.). Однако для запоминания больших объёмов теоретического материала даже эти методы не всегда бывают достаточными. Процесс запоминания можно облегчить с помощью графических опорных пособий - конспектов-схем, мнемосхем,

опорных сигнальных листов. Рассмотрим возможности этих методов при преподавании общетехнических дисциплин.

Фреймовые модели. Фрейм (с англ. - рамка) в педагогических технология - это графическая единица оформления знаний, заполненная предварительно. Детали фрейма можно изменять в зависимости от текущей ситуации. Фрейм включает несколько ячеек (слотов), каждая из которых имеет свое назначение. Фреймовые модели позволяют систематизировать информацию, представляя её таблично-матричной форме [1]. Для преподавания естественных и технических дисциплин больше подходит разновидность проблемных фреймов, предложенная М.А. Чошановым. Общая форма проблемного фрейма приведена на рис. 1.

Слот 1

Слот 2

Слот 3

Слот 4

Слот 5

Входные данные Наименование фрейма

© Дидактическая цель

О Задача (проблема)

о Обоснование гипотезы, вывод закономерности

© Решеиие задачи (проблемы)

® Тестовое задание

Рис. 1. Структура проблемного фрейма

Фреймы, на наш взгляд, скорее подходят для самостоятельной работы и конспектирования учебников. Но для преподавания «Прикладной механики» важна взаимосвязь между разными темами, а фреймы не дают возможности прослеживать эти взаимосвязи.

Оформление материала в виде набора блоков (рис. 2) называется конспект-схемой. Этот методы был предложен В.М. Каганом [1]. В блоках группируются внешние свойства изучаемого объекта; виды его взаимосвязей с внешней средой; внутренние процессы; возможности применения теории на практике. В центре указываются нерешенные проблемы по изучаемому вопросу. Автор метода считает, что распределение образова по разным уровням улучшает запоминаемость.

Компоновка конспектов-схем - весьма трудоёмкий процесс, учитывая, что большой объём материала нужно «свернуть» в рамку схемы. К тому же далеко не всякую тему можно точно вписать в указанные блоки. Такая форма конспекта может быть удобна для изучения отдельных небольших вопросов, но не для крупных комплексных тем.

Рис. 2. Расположение блоков в конспект-схеме

Рис. 3. Мнемосхема «Классификация зубчатых колёс»

Например, применительно к дисциплине «Прикладная механика» конспект-схему можно использовать при изучении кинематических схем механизмов, работы зубчатого зацепления, деформации растяжения-сжатия, либо принципов проектирования зубчатых передач. Однако уложить полностью такую тему, как «Основы сопротивления материалов» в рамки конспекта-схемы практически невозможно.

Мнемосхемы - наглядные графические изображения любого объекта (в том числе технологических процессов, энергетических систем и т.д.). Этот метод обычно применяют для обучения операторов на производстве. Мнемосхема позволяет визуализировать информацию и облегчает процесс информационного поиска операторам, работающим в условиях больших объемов информации [2]. Главные требования, предъявляемые к мнемосхеме, - простота, конкретность, отражение только существенных особенностей объекта (выделяются цветом, размером, формой). Желательно использовать стандартные обозначения параметров - это уменьшает время, затрачиваемое на опознание символов, на 30 -40%. Есть примеры применения метода мнемосхем для изучения близкой к «Прикладной механике» дисциплины «Материалы и технология машиностроения» [3]. Учебный материал представлен в виде небольшие параграфов (1-2 страницы), каждый из которых сопровождается мнемосхемой, кодирующей основные моменты учебного материала. Пример мнемосхемы к параграфу «Классификация зубчатых колёс» представлен на рис. 3. Мнемосхема отражает почти все вопросы, касающиеся степеней точности изготовления колёс, требований к ним в зависимости от назначения и видах сопряжения. А вот вопрос о видах зубчатых колёс автору не удалось отобразить на мнемосхеме, а это является серьёзным упущением. Конечно, небольшие недочёты схем всецело зависят от преподавателя и легко могут быть исправлены. Тем не менее, мнемосхемами не слишком удобно пользоваться, так как они могут отображать небольшое количество информации, не показывая связи с остальным учебным курсом.

Для сжатого визуализированного отображения больших объёмов учебной информации применяются опорные сигнальные листы. В качестве сигналов используются слова, отдельные графические, цифровые или буквенные символы [1]. Назначение опорных сигналов - стимулировать память и помочь построению дальнейших рассуждений. Метод опорных сигналов был предложен В.Ф. Шаталовым и первоначально предназначался для школьного обучения. К составлению опорных

сигналов предъявляются следующие требования: объём не более 400 печатных знаков, структурированность материала, унификация обозначений, автономности каждого блока, наличие ассоциативных элементов (ключевых слов или схем), отличие исполнения конспектов по разным темам должны, простота оформления [4]. Опыт педагогической школы В.Ф. Шаталова показал, что опорные сигнальные листы могут применяться при преподавании дисциплин любого типа. Следовательно, для изучения технических дисциплин в ВУЗах этот метод также подходит.

Опыт апробации различных рассмотренных методов на кафедре «Прикладная механика» в ТИПСЭАД показал, что метод опорных сигналов В.Ф. Шаталова является более универсальным, чем фрейм-модели, мнемосхемы и конспекты-схемы, так как дают возможность «сворачивать» большие по объёму учебные материалы любой тематики. Нами были созданы опорные сигнальные листы для изучения дисциплины «Прикладная механика». Пример листа опорных сигналов для изучения раздела «Сопротивление материалов» представлен на рис. 4.

Согласно рабочей учебной программе данный раздел дисциплины изучается в течение 6 часов и включает в себя темы «Растяжение и сжатие», «Кручение» и «Изгиб». В данном листе представлен весь основной материал лекционных занятий. В материал опорного листа из соображений краткости не включены формулы расчета геометрических характеристик сечений, удлинений и прогибов, а также примеры построения эпюр. Тем не менее, опорный лист охватывает общие понятия сопротивления материалов и основные виды деформаций. В центре, под название раздела даны основные задачи сопротивления материалов. Левая верхняя рамка представляет информацию о растяжении-сжатии, включая: принятое для конструкций, испытывающих растяжение-сжатие, название «стержень»; диаграмму растяжения для пластичных и хрупких материалов с примерами (точка "Т" - предел текучести выделена более крупным шрифтом, чтобы показать, что этот предел является базовым для определения допускаемых напряжений); правила знаков при нахождении внутренней продольной силы; закон Гука.

СОПРОМАТ

стержень Г^- вдоль оси

прочно жестко / устойчиво

жестко

В

Рис. 4. Опорный сигнальный лист к теме «Сопротивление материалов»

Рамка в нижнем левом углу представляет деформацию кручения, включая: название детали («вал») и возникающей в нем деформации (сдвиг); действие внешнего скручивающего Т и внутреннего крутящего Мкр моментов; линии действия касательных напряжений и формулу для их определения. Для облегчения запоминания указано, что буква W является практически зеркальным отражением буквы М.

Рамка справа посвящена деформации изгиба. В нее включен пример расчетной схемы в указанием разновидностей внешних нагрузок и реакциями опор, указаны основные внутренние силовые факторы и правила знаков для их определения (стрелки с надписью «скачок» напоминают о возникновении скачков на эпюрах Мх и Qy в точках приложения соответствующих внешних нагрузок), правило нахождения опорных реакций и формула для определения нормальных напряжений.

Общие для всех видов деформации положения - метод сечений (метод РОЗУ), необходимость построения эпюр и условия прочности даны в центральной рамке.

Предлагаемый опорный сигнал призван отражать только самые основные моменты лекционного материала. Для успешного его применения необходимо в первую очередь чёткое изложение материала преподавателем. Применение разработанных опорных сигнальных листов на кафедре «Прикладная механика» ТИПСЭАД показало, что усвоение учебной дисциплины студентами повышается до 90,1%, в то время как в контрольных группах результат составляет в среднем 65-68%).

Можно сделать вывод, что метод опорных сигналов действительно способствует улучшению освоения технических дисциплин студентами и может быть рекомендован для широкого внедрения в учебный процесс.

Список литературы

1. Лаврентьев Г.В., Лаврентьева Н.Б., Неудахина Н.А. Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов. Барнаул: Издательство Алтайского государственного университета, 2004. 146 с.

2. Савчук В.Л. Электронные средства сбора, обработки и отображения информации: Учебное пособие. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. 174 с.

3. Эйнис С.М. Материалы и технология машиностроения. Кишинёв: Лумина, 1990. 240 с.

4. Шаталов В.Ф. Эксперимент продолжается. М.: Педагогика, 1989. 336 с.

ОСВЕЩЕННОСТЬ УЧЕБНЫХ АУДИТОРИЙ Курдюкова Е.А.

Курдюкова Елена Анатольевна - старший преподаватель, кафедра техносферной безопасности, Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко, г. Тирасполь, Республика Молдова

Аннотация: в данной статье рассматривается освещенность учебных аудиторий как фактор внутренней среды помещений и ее соответствие нормативным требованиям. Проводится анализ влияния пониженной освещенности на зрительную работоспособность студентов, а также способы снижения зрительного дискомфорта.

Ключевые слова: внутренняя среда, освещенность, нормативные требования, зрительная работоспособность, зрительный дискомфорт.