Особенности формирования компетенций при изучении отражения акустических волн Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Sorokin Alexey Nikolaevich FORMATION OF COMPETENCIES .

pedagogical sciences

УДК 378.147

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОТРАЖЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

© 2018

Сорокин Алексей Николаевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и информационных технологий Саратовский национальный исследовательский государственный университет, Балашовский институт (412300, Россия, Балашов, ул. Карла Маркса, 29, e-mail: asasda1@yandex.ru)

Аннотация. В статье приводится информация об особенностях проведения лабораторных работ по изучению отражения акустических волн с точки зрения формируемых у студентов компетенций при их выполнении. Приводится описание практической части двух лабораторных работ, связанных с определением коэффициента отражения звуковой волны от различных поверхностей и изучением особенностей возникновения и использования на практике ультразвукового фонтана. Анализируются особенности выполнения заданий студентами для освоения компетенций образовательных программ при выполнении указанных лабораторных работ. Приводятся общие формулировки, которые показывают связь выполняемых студентом действий при выполнении этих работ с общекультурными или универсальными, профессиональными или общепрофессиональными компетенциями. В статье отмечается, что работа, выполняемая студентом при проведении указанных занятий, является основой для формирования и упрочнения сформированности довольно большого спектра компетенций формулировки которых различаются при сохранении заложенного в них смысла. В завершении статьи приводится вывод о формировании большинства компетенций математического, естественнонаучного, технического и информационно-коммуникационного характера при проведении указанных в статье лабораторных работ, а также об активной отработке навыков использования освоенных компетенций при отчете по выполненным лабораторным работам.

Ключевые слова: отражение акустических волн, лабораторная работа, общепрофессиональные, профессиональные, общекультурные, универсальные компетенции, ультразвуковой фонтан, практическая часть лабораторной работы, отчет по лабораторной работе.

FORMATION OF COMPETENCIES DURING THE STUDY OF THE REFLECTION

OF ACOUSTIC WAVES

© 2018

Sorokin Alexey Nikolaevich, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of physics and information technologies Saratov State University, Balashov Institute (412300, Russia, Balashov, Carl Marx Street, e-mail: asasda1@yandex.ru)

Abstract. The article provides information about the features of laboratory works to study the reflection of acoustic waves from the point of view formation of students' competencies. The description of the practical part of the two laboratory works are present. These works are related to the determination of the reflection coefficient of the sound wave from different surfaces and the study of the features of the emergence and use in practice of the ultrasonic fountain. Features of performance of tasks of the specified laboratory works by students for forming of competences of educational programs are analyzed. Overall formulations are given that show the connection of the student's actions in the performance of these works with general cultural or universal, professional or general professional competencies. The article indicate that the work performed by the student during these solution of tasks is the basis for the formation and enhancement of the formation of a fairly large range of competencies. The formulations of different competences save maintaining the meaning inherent in them. The conclusion is the formation of the majority of competencies of mathematical, natural science, technical, information and communication character during the laboratory work performing. These shown the development of report on the laboratory work make active development of skills of using the acquired competencies.

Keywords: reflection of acoustic waves, laboratory work, general professional, professional, general cultural, universal competence, ultrasonic fountain, practical part of laboratory work, report on the laboratory work.

Во многих научных работах [1-17] проводится анализ особенностей формирования различных компетенций, а также указывается, что выпускники по любому направлению подготовки или специальности характеризуются не столько перечнем изученных дисциплин, записанных во вкладыше к диплому, сколько набором компетенций, освоенных ими для получения диплома. Под компетенциями понимаются определенные позна-вательно-деятельностные навыки, позволяющих выполнять определенные функции в процессе деятельности по профессии. В некоторых научных изысканиях [18-24] приводятся сведения о различных исследованиях, проводимых студентами при выполнении лабораторных работ. В [1] анализируется полезность лабораторных занятий с точки зрения формируемых на этих занятиях компетенций. Становится очевидной необходимость анализа проводимых лабораторных занятий с точки зрения формирования на них компетенций.

Поэтому в данной статье проводится анализ формируемых компетенций при выполнении лабораторных работ по изучению явлений, возникающих при отражении акустических волн.

Рассмотрим практическую часть лабораторной работы с точки зрения выполняемых студентом действий. В этой практической части указывается необходимая информация для составления отчета по выполнению

лабораторной работы и по фиксации результатов ее выполнения.

В лабораторной работе по определению коэффициента отражения акустической волны от различных поверхностей производятся измерения уровня отраженного излучения.

Студенты собирают установку для измерения уровня отраженного излучения (рис. 1). Лаборант или преподаватель проверяют правильность сборки.

Динамик Генератор

ПАДАЮЩАЯ ЗВУКОВАЯ ВОЛНА

Микрофон

hl

гзч

- -Оа&ц

Усилитель

Осциллограф

<1 УНЧ Го С О-

О вотщ'

Рис. 1. Схема измерительной установки После включения установки студенты определяют с помощью осциллографа (гальванометра) уровень сигнала на микрофоне, усиленный через усилитель (на всем протяжении измерений уровень усиления усилителя не изменяют) в отсутствии отражающей поверхности (акустический сигнал направляется на микрофон, располо-

педагогические науки

Сорокин Алексей Николаевич ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ...

женный в вместо отражающей поверхности) для трех значений частоты /1=100Гц, /2=1000Гц, /3=10000Гц и для двух произвольно выбранных значений частоты (вычисляются по формуле/4 5=п/0, где п - номер группы, в которой студент выполняет работу, определяется по тетради о проведении лабораторных работ). Записывают полученные значения амплитуды А0.

Затем определяют уровень отраженного сигнала, учитывая выполнение закона отражения акустической волны от различных отражающих поверхностей, используя установку, изображенную на рисунке 1. В качестве отражающих поверхностей используют фанеру, картон, бумагу, металл (алюминий), картон с покрытием из плотной бумаги. Уровень отраженного сигнала измеряют для пяти значений частоты /-/ Измерения проводятся три раза для каждого значения частоты и записываются средние значения измеренной амплитуды напряжения А1.

Потом производят вычисление значений коэффициента отражения по формуле:

* = ^

Ао

Строят графики зависимостей коэффициента отражения от частоты для различных отражающих поверхностей.

В лабораторной работе по исследованию явлений при возникновении ультразвукового фонтана происходит изучение возможностей применения ультразвука для создания ультразвукового жидкостного фонтана и получения эмульсии. Собирается установка для проведения измерений. Установка состоит из генератора, подключенного к пьезопреобразователю, закрепленному на дне сосуда с акустической линзой, заполненного водой. Пространство между преобразователем и дном сосуда также заполняют водой. Измерительная установка собирается преподавателем перед проведением экспериментов.

Студенты, перестраивая частоту генератора в диапазоне от 800кГц до 2МГц. После этого замеряют его высоту от уровня жидкости в стакане (И), не допустив разбрызгивания, и фиксируют значение частоты (/), на которой он получен. Вычисляют изменение уровня жидкости в стакане по формуле: БИ=И.1-И.2.

В формуле И.1, И.2 - высоты жидкости при выключенном и включенном генераторе (И.1 достаточно зафиксировать один раз, если при проведении опытов не будет разбрызгивания).

Изменяя частоту и фиксируя ее значения, студенты получают ультразвуковой фонтан для пяти различных значений частоты. Измеряют высоту (И), получаемого фонтана и изменение уровня жидкости в стакане БИ. По полученным данным строят график зависимости И(/).

Далее определяют передаваемую с помощью ультразвука мощность, не учитывая разогревающего действия ультразвуковой волны по формуле:

Ри = 6

t

. Из этой формулы получаем: £ = £0 —.

И

При подъеме конуса была совершена работа против силы тяжести, так как подъем осуществляется ежесекундно, то время /=1с, а искомая работа может быть найдена из определения работы: Л = mgdИ , учитывая, что

т = рБ , получим

= 1 рSИgdИ .

Проинтегрировав это выражение по высоте И и учи тывая выражение из определения для мощности:

А

г

Ри =

получим расчетную формулу (1).

Затем студенты определяют силу радиационного давления, приводящую к выбросу жидкости, используя

следующую формулу: рл , /=1с.

/7 =_И—

г И

Определить КПД работы установки, достаточно однократно зафиксировать значения тока I и напряжения и на питающем установку устройстве, по формуле:

П =

Л.

I ■ и

■ 100%

В формуле г=1с, г=1000 кг/м3 - плотность воды, g=9,8м/с2 - ускорение свободного падения, К - внутренний радиус цилиндра, в котором уменьшается высота уровня жидкости вследствие ее подъема в ультразвуковом фонтане.

При получении расчетной формулы предполагалось, что фонтан можно представить в виде конуса. Объем конуса Vk - это объем Уь, на который поднялась вода в этом конусе, а, следовательно, опустилась в цилиндре с радиусом К и площадью £0 на высоту Б И: о

V = т = Уи =

После выполнения указанного порядка действий студенты оформляют отчет по каждой лабораторной работе, содержащий информацию об основных этапах выполнения экспериментальной части и теоретических расчетов, чертежей, выводов о проделанной работе.

После подготовки отчета по выполненной лабораторной работе преподавателем задаются вопросы об особенностях выполнения экспериментов и проведения расчетов в лабораторной работе, о сущности протекающих физических явлений при проведении экспериментов и о работе различных технических устройств, входящих в состав измерительных установок.

При выполнении каждой лабораторной работы студенты проводят различные действия по сборке и монтажу различных технических и экспериментальных систем. Они выполняют разнообразные экспериментальные исследования с использованием измерительной техники, формируя и совершенствуя умение работать с измерительной техникой, умение пользоваться нормативной документацией. Студенты при подготовке отчетов выполняют расчеты и обработку различных экспериментальных и технических данных. При выполнении таких расчетов они активно используют различные математические методы точных и приближенных вычислений для получения не только аналитического, но и графического вида экспериментальных зависимостей. Потом студенты формулируют выводы по поставленным в лабораторной работе целям, в которых приводят оценку степени их достижения, а также правильности полученных по результатам экспериментов и расчетов данных. При выполнении всех этапов лабораторной работы студенты активно используют коммуникативные навыки для организации работы коллектива, так как при выполнении работ предполагается их выполнение в условиях малых групп, состоящих из 2-3 человек с самостоятельным распределением обязанностей между студентами в рамках данной группы. При подготовке ответов на вопросы по особенностям экспериментального исследования физического процесса, изучаемого в лабораторной работе, студентами выполнялся поиск необходимой информации в различных источниках (справочная литература, Интернет) и ее анализ для успешного отчета.

Балтийский гуманитарный журнал. 2018. Т. 7. № 4(25)

303

Sorokin Alexey Nikolaevich

FORMATION OF COMPETENCIES .

pedagogical sciences

При выполнении лабораторных работ, в том числе описанных в данной статье, у студентов формировались различные общекультурные или универсальные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции, входящие в состав различных программ бакалавриата естественнонаучных направлений подготовки.

Таким образом, при проведении данных лабораторных работ студентам удается освоить большое количество действий и получить практику применения ранее полученных знаний, а также проверить качество самостоятельно добываемой информации из открытых источников. Все это приводит к формированию большинства компетенций, связанных с математическими вычислениями, с применением знаний естественных и технических наук, с проведением различных исследований, с повышением коммуникативных навыков. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Белашов П.Д. Сущность понятия «компетенция» и «компетентность» в научной литературе //XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. Т. 2. № 6 (28). С. 79-84.

2. Власенко С.В., Хрущев В.А. Формирование профессиональной компетентности в работе с детьми группы риска студентов специальности «Социальная педагогика и самопознание» //Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2015. № 2 (11). С. 21-25.

3. Гаврилова М.И., Одарич И.Н. Развитие профессиональной компетентности будущего специалиста как качества личности // Карельский научный журнал. 2015. № 1 (10). С. 36-38.

4. Голохвастова Е.Ю., Коростелев А.А. Педагогические условия формирования общих компетенций у студентов-экологов // Карельский научный журнал. 2014. № 3 (8). С. 26-29.

5. Дугарова Т. Ц., Григорьева А. А. Модель формирования межкультурных компетенций у студентов исторического факультета // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2017. Т.6. №4 (21). С.54 — 58.

6. Карташевич Е.В. Организационная культура как основа ключевых компетенций персонала // Азимут научных исследований: экономика и управление. 2017. Т. 6. № 2 (19). С. 105-107.

7. Колодкина Н.Н., Черемухин А.Д. О множественности трактовок термина «компетенция» // Карельский научный журнал. 2016. Т. 5. № 4 (17). С. 24-28.

8. Комаров А.В., Брюханов Д.Ю. Влияние компетентностей руководителя на эффективность деятельности организации // Актуальные проблемы экономики и права. 2015. № 4 (36). С. 131-140.

9. Медведева В.В. О когнитивном аспекте формирования и развития культурологической компетентности учащегося в процессе изучения русской словесности // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2016. Т. 5. № 2 (15). С. 103-106.

10. Одарич И.Н. Формирование профессиональных компетенций бакалавров строительного профиля в вузе // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2016. Т. 5. № 3 (16). С. 99-103.

11. Померанцева Н. Г., Сырина Т. А. Особенности формирования иноязычной социокультурной компетенции средствами массовых открытых онлайн курсов //Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2017. Т.6. №4 (21). С.167— 170.

12. Сорокин А.Н. Формирование компетенций у студентов естественнонаучных специальностей и направлений подготовки при проведении лабораторных работ // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Воронеж: ВГЛТА, 2013. № 5 (5). С. 489-494.

13. Одарич И.Н., Коростелев А.А. Направленность учебного процесса на формирование профессиональных компетенций бакалавра с целью последующего выполнения им трудовых функций // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2017. Т. 6. № 3 (20). С. 162-165.

14. Фахертдинова Д.И., Кондратьев В.В., Осипова А.И. Методические особенности преподавания физики в строительном вузе // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т.17. №24. С.319-323.

15. Чиханова Е. В., Панов И. Г. Формирование профессиональной компетентности обучающихся творческих вузов с использованием современных технологий обучения // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2017. Т.6. №4 (21). С.246 — 249.

16. Яблонская Лю. В., Яблонская Ли. В. Компетентность как основа модели модернизации современного отечественного образования //Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2017. Т.6. №4 (21). С.263 — 265.

17. Ярыгин О.Н., Коростелев А.А. Системная динамика как основа современной управленческой компетентности // Актуальные проблемы экономики и права. 2014. № 4 (32). С. 196-205.

18. Семенюк Е. А. Организация лабораторного практикума при изучении физики в вузе [Текст] // Педагогика: традиции и инновации: материалы Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, октябрь 2011 г.).Т. II. — Челябинск: Два комсомольца, 2011. — С. 87-89.

19. Хацринова О. Ю. Лабораторные работы в инженерном вузе как средство развития мотивации познавательной деятельности студентов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т.16. №16. С.259-262.

20. Осипов П.Н. Лабораторный практикум в инженерном вузе: традиции и инновации // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т.17. №8. С.399-400.

21. Талхигова Х. С. Некоторые особенности проведения лабораторного практикума в вузе //Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 04 (58) Часть 3. С.59-60.

22. Талхигова Х.С. Учебный физический эксперимент // Международный научно-исследовательский журнал. № 10(41). С. 64-65.

23. Талхигова Х.С. Учебный физический эксперимент в условиях модернизации образовании // Сборник статей Международной научно-практической конференции «Современные технологии в мировом пространстве». Уфа: АЭТЕРНА. 2016. С.161-163.

24. Сорокин А.Н. Особенности изучения работы медицинских приборов в рамках лабораторного практикума // Новая наука: теоретический и практический взгляд: Международное научное периодическое издание по итогам Международной научно-практической конференции (04 октября 2016 г., г. Ижевск) В 2ч. Ч.1. Стерлитамак: АМИ, 2016. С.91-93.

Статья поступила в редакцию 07.11.2018 Статья принята к публикации 27.11.2018