МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
реклама
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема» Факультет информационных и промышленных технологий Предметно-цикловая комиссия общепрофессиональных технических дисциплин Формирование алгоритмической основы освоения специальных дисциплин в процессе профессионального обучения техников-механиков специальности «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования» Составитель: Бередух Е. А., преподаватель высшей категории г. Биробиджан 2014 год 2 Оглавление Введение 1. Предпосылки разработки методологии формирования алгоритмической основы обучения специальным дисциплинам 1.1. Сущность формирования профессиональных компетенций обучающихся в среднем профессиональном образовании 1.2. Алгоритм как основа освоения дисциплин, развития учебной мотивации и профессиональных компетенций обучающихся 1.3. Формирование учебных алгоритмов на основе решения заданий по физике 2. Методика формирования и применения алгоритмической основы при освоении специальных дисциплин Заключение Список литературы 3 Введение Вопрос о пользе применения алгоритмической основы при обучении специальным дисциплинам обучающихся технических специальностей учреждений СПО связан со сложностями освоения общетехнических инженерных знаний и навыков на средних и старших курсах обучения. Уровень базовых знаний у вчерашних абитуриентов различен, это связано с количеством часов, выделенных на изучение математики и физики учебными программами в каждой школе, наличием или отсутствием квалифицированного педагога, индивидуальными способностями к репродуктивному восприятию учебного материала, мотивации на получение будущей специальности. Значительная часть студентов младших курсов практически всех специальностей, реализуемых в учреждениях СПО, считают, что профессиональные знания и умения, навыки, общие и профессиональные компетенции они начнут приобретать только при изучении специальных дисциплин. умозаключения Подобные глубоко ошибочны. Освоение профессии начинается с понимания круга проблем своей области техники и технологии, овладения навыками будущей специальности. Все перечисленные факторы актуальны особенно на начальном этапе обучения, когда еще не сформирован понятийный аппарат у недавних школьников. Методологические и теоретические аспекты формирования алгоритмической основы освоения специальных дисциплин в процессе профессионального обучения техников-механиков практически не освещен в методической литературе и периодической печати, информационных источниках. Принципы, закономерности, формы и методы профессионального и практико-ориентированного образования отражены в работах Беспалько В.П., Давыдова В.В., Загвязинского В.И., Скакун В.А.. 4 Общие вопросы применения алгоритмов и создания алгоритмической основы, формирования умения решать задачи по физике рассматриваются в работах Балаш В.А., Гутман В.И., Мощанского В.Н., Игропуло В.С., Вязникова Н.В., Пойя Д.. Элементы создания и применения алгоритмических основ решения технических и инженерных заданий дисциплин специальных циклов профессиональной подготовки освещены в специальной учебной литературе авторов-практиков Ермакова А. С., Иванова В.П., Ивченко В.А., Олофинской В.П,, Покровского Б.С., Скирута М.А., Комиссарова О.Ю. и др. Историко-логический анализ научных и методических источников, современного состояния российского среднего профессионального образования и опыт практической деятельности позволил выявить следующие противоречия: - между различным уровнем базовых знаний по естественнонаучным и точным дисциплинам абитуриентов и студентов технических и и развитием логического мышления у и сложностью освоения специальных общепрофессиональных дисциплин на основе традиционных методик обучения; - между быстро изменяющимися требованиями общества к профессиональному и личностному развитию выпускников технического профиля и традиционными технологиями, методиками обучения, в должной мере не обеспечивающими формирования профессиональных компетенций в процессе профессиональной подготовки; - между отсутствием в среднем профессиональном образовании технологий, способствующих развитию у обучающихся логического мышления, соответствующих проектировочно-алгоритмических умений, и широким внедрением в производство современного оборудования, основанного на информационных технологиях, требующего от работника 5 необходимости самостоятельного поиска технологических и технических решений производственных заданий. С учетом выделенных противоречий и проблемы недостаточной подготовки абитуриентов по дисциплинам естественнонаучного цикла актуально рассмотрение темы формирования алгоритмической основы освоения специальных дисциплин в процессе профессионального обучения техников-механиков специальности «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования» (по отраслям). 6 1. Предпосылки разработки методологии формирования алгоритмической основы обучения специальным дисциплинам 1.1. Сущность формирования профессиональных компетенций обучающихся в среднем профессиональном образовании Основной задачей образовательных учреждений среднего профессионального образования является удовлетворение потребностей личности в получении профессионально-ориентированного образования. Основой формирования профессиональных компетенций выпускников является умение в кратчайшие сроки находить и умело применять необходимые технические понятия, формулы, термины, схемы для решения разноплановых и комплексных, интегрированных заданий на основе алгоритма. Кроме того, применение алгоритмов (последовательностей) позволяет сделать доступным решение задач по физике, заданий по общетехническим и специальным дисциплинам профессиональных модулей практически для всех обучающихся. Алгоритмическая основа позволяет обучать учащихся, независимо от уровня их подготовки по дисциплинам естественнонаучного цикла. Интенсивные темпы развития науки и модернизация технологий, технологического оборудования в новых социально-экономических условиях рыночной экономики и информационных технологий создали предпосылки условий, при которых обучающийся в течение всего периода обучения должен не только получить знания, умения и навыки по получаемой специальности, но и научиться самостоятельно обновлять эти знания на основе быстро меняющейся и увеличивающейся в объеме информации для того, чтобы быть в курсе новинок научно-технического прогресса, быть востребованным на рынке труда в течение всей своей профессиональной деятельности. По мнению В.И. Загвязинского «… во 7 всем мире в период глубоких преобразований в образовании назревают две противоположные тенденции - тяга к технологизации и стремление к творчеству» [6]. Основной задачей обучения специальностям технического профиля в учреждениях СПО является практико-ориентированное обучение – подготовка обучающихся к будущей производственной деятельности. Это одновременно освоение базовых знаний по общетехническим, специальным дисциплинам профессиональных модулей и формирование первичных профессиональных умений, навыков. В последнее время возрастает потребность в специалистах выпускниках среднего звена, способных применять приобретенные во время учебы знания в условиях частой смены технологий и интенсивно изменяющихся условий промышленного производства. Техник-механик должен обладать общими и профессиональными компетенциями в соответствии с ФГОС, на их основании планировать свою деятельность, принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. Объектами профессиональной деятельности выпускников являются: промышленное оборудование; материалы, инструменты, изготовления, конструкторская технологические восстановления и и технологическая сборки процессы узлов, документация. ремонта, механизмов; Соответственно, каждая специальность требует овладения специфическими умениями, получаемыми в процессе активных методов обучения и направленных на формирование умений и навыков. Подход к обучению техников-механиков должен быть комплексным и целенаправленным. Обучение с учреждениях СПО предполагает не только приобретение базовых знаний по осваиваемой специальности, но и общее развитие, расширение уровня интеллекта, получение умений и навыков, выходящих за пределы решения конкретных профессиональных функций. 8 Специалистам среднего звена приходится в трудовой деятельности решать широкий спектр интеллектуальных задач (аналитических, проектировочных, конструкторских, организаторских), предполагающих обоснованный выбор стоящих перед профессионалом задач. Подобные задания практически всегда носят комплексный межпредметный характер и решаются в течение продолжительного периода времени. В ходе проведения практических занятий по математике и физике у обучающихся постепенно формируются умение решать задания, в последующем используемые для решения общетехнических, специальных и профессиональных задач по дисциплинам профессиональных модулей. Так на практических занятиях по технической механике происходит обучение алгоритмам расчетов элементов различных конструкций и машин, на инженерной и компьютерной графике обучающиеся осваивают навыки выполнения чертежей и схем, в дальнейшем полученные комплексные умения применяются при выполнении курсового проектирования. Наиболее важны практические занятия при изучении специальных дисциплин, так как их содержание направлено на формирование профессиональных умений. Овладевать навыками и секретами профессионального мастерства можно и нужно с первых дней обучения при последовательном изучении естественнонаучных и точных, общенаучных и специальных дисциплин, в частности, с физики. Именно физика занимает фундаментальную основу в подготовке техников. Современные исследования педагогов в области профессионального образования практически всех направлений подготовки и специальностей дают неутешительный вывод о том, что в последние десятилетия у обучающихся и студентов резко снизились навыки в решении задач. Этот фактор частично связан с тем, что информационное поле молодых людей насыщено информацией, получаемой без особых умственных усилий из 9 информационных источников, не проводя поиска необходимых знаний через осмысление и систематизацию. Отсутствие ассоциативного мышления при получении «клиповых» знаний – это только отрывочная информация, самостоятельное решение заданий не формируется, в лучшем случае происходит репродуктивное восприятие без логических связей. Наиболее эффективной формой для формирования алгоритмической основы освоения является практическое занятие. Одной из основных задач практических занятий по общетехническим и специальным дисциплинам, в частности, практических занятий по физике и технической механике, является именно формирование умения решать задачи. При внимательном сравнении алгоритмов решения разного рода заданий по различным дисциплинам отчетливо видно, что их различие между собой состоит только в содержании и цели, а алгоритмическая структура решения практически одинакова. Входе проведения практических занятий обучающиеся овладевают умениями применения измерительной техники и инструментов, работы с нормативной, справочной и технической литературой, составления технической документации; выполняют чертежи и технические расчеты, работают с таблицами и схемами; решают комплексные междисциплинарные задания. Для подготовки выпускников СПО к предстоящей производственной деятельности очень важно в процессе всего периода обучения развить интеллектуальные умения – аналитические, проектировочные, конструкторские. Поэтому характер предлагаемых к решению заданий должен быть должен быть подобран так, чтобы обучающийся был поставлен перед необходимостью анализировать ситуации, проектировать на основе выполненного анализа дальнейшей деятельности, намечать конкретные алгоритмы решения практических задач. Анализ производственных ситуаций, решение ситуационных производственных 10 задач – это сложные комплексные задания. Необходимо научить обучающихся решать сначала простые задания, постепенно усложняя их. Среди сложных задний условно можно выделить: - сквозные задачи, проходящие через весь курс дисциплины; - комплексные междисциплинарные, связывающие несколько учебных дисциплин; - целевые комплексные задачи, проходящие через несколько дисциплин и направленные на достижение конкретной цели. Целесообразно применять решение по индивидуальным заданиям, в которых конкретизируется учебное или производственное содержание, связанное с процессом производства или проектирования. Применение алгоритмизации в процессе обучения и решения заданий позволяет овладеть методикой проектирования конкретных процессов, проведения сложнейших технических расчетов, выполнения чертежей и схем, составления технической и нормативной документации. Студенты должны быть поставлены перед необходимостью анализировать и сравнивать, оценивать данные и проектировать варианты решений представленных задач, систематизировать материал, составлять алгоритмы решений и логические схемы, систематизировать информацию, делать обобщения и формулировать выводы по полученным решениям. Основой для планирования тематики практических заданий являются квалификационные требования, общие профессиональные компетенции, заявленные в ФГОС. 11 1.2. Алгоритм как основа освоения дисциплин, развития учебной мотивации и профессиональных компетенций обучающихся Всю сознательную жизнь человек решает различные задачи. В школе и учебном заведении (независимо от уровня) это делают по заданию преподавателей, на производстве — выполняя служебные обязанности, а в быту — в силу жизненной необходимости. Однако мало кто задумывается над тем, какой смысл вкладывается в термин «задача». А если кто-либо и задает себе такой вопрос, то ответ на него получает с большим трудом. Трудность эта заключается в самом ответе, в его многозначности. По характеру работы специалистам – техникам чаще всего приходится решать различные производственные задачи: технологические, конструкторские, часто это нетиповые и неповторимые задачи. Обычно для этих задач приходится не только искать способ решения, но и предварительно формулировать их для себя и других членов коллектива, составлять условия и требования заданий. Формирование готовности осмысления – это получение опыта самостоятельной работы. Умение эффективно решать производственные, технологические задания — профессиональное качество, необходимое для каждого технического работника. В учебном заведении особое значение придают формированию умения решать познавательные (умение учиться), экспериментальные (умение самостоятельно проводить эксперименты) и расчетные учебно-производственные задания на основе алгоритмов предложенных преподавателем или самостоятельно разработанных решения. Чем раньше вырабатывается важное для дальнейшей учебы и работы умение, тем устойчивее и разностороннее будет сформировано умение решать задачи, и тем лучше будет подготовлен к самостоятельной профессиональной деятельности техник - механик. 12 При внимательном рассмотрении решений разного рода задач и заданий по различным дисциплинам можно отчетливо видно, что различие их между собой состоит только в содержании и цели, а по структуре деятельности, необходимой для решения, все они практически одинаковы. Сравнительный анализ деятельности по решению инженерно-технических и учебных заданий констатирует, практических что и они имеют общую структуру и при решении любой задачи необходимо выполнять одни и те же четыре принципиально важных этапа, характеризующие алгоритм выполнения. 1. Изучение (анализ) содержания задачи, краткая запись условий и требований. 2. Поиск способа (принципа) решения и составление его плана. 3. Выполнение решения, проверка правильности и его оформление. 4. Обсуждение (анализ) проведенного решения, сортировка и отбор информации, необходимой для дальнейшей работы. Наличие общих признаков (алгоритма решения) позволяет в процессе решения учебных задач освоить общий подход к решению всех заданий, ознакомиться с основными особенностями каждого из этих четырех этапов процесса решения и овладеть в результате умениями, необходимыми для решения производственных задач. Ученые-психологи используют термины «задача», «задание» в трех различных значениях. При этом все они исходят из теории деятельности, предложенной известным советским психологом академиком АПН СССР А. Н. Леонтьевым. Под термином «задача» подразумевают ситуацию, требующую от человека (субъекта) некоторого действия, направленного на нахождение неизвестного на основе использования его связей с известным. В зависимости от условий, в которых находится субъект, возможны следующие три случая. 13 1. Стандартные задания - субъект обладает способом (алгоритмом) этого действия, т. е. способ решения задачи уже известен решающему. 2. Нестандартные (поисковые, творческие, проблемные) - алгоритм этого действия в принципе существует, но субъект им не обладает. Способ решения имеется, но он не ясен решающему, он должен найти этот способ сам. 3. Оригинальные задачи - алгоритм этого действия неизвестен не только субъекту, но и науке. Ученые-педагоги понятию «задача» дают свое толкование. «Задача — это необходимость сознательного поиска соответствующего средства для достижения некоторой цели» — так сформулировал сущность понятия «задача» известный американский педагог-математик Д. Пойа [11]. Советский педагог Т. А. Ильина считает, что задача — это словесная формулировка проблемы, принятой к разрешению. Многие авторы терминам «задача» и «задание» дают различные определения, но все они сходятся во мнении о том, что задача — это ситуация, которая требует от субъекта целенаправленного умственного действия. Психологи считают, что всякая деятельность должна иметь мотив, а каждое действие — преследовать какую-то цель. Возникает вопрос: с какой же целью люди решают задачи? «Задачи для того и даются, чтобы их решать: получать правильные ответы на поставленные на них вопросы». Ответ на этот вопрос неоднозначен. Производственник, кем бы он ни был — ученым, конструктором, инженером, техником, рабочим, перед которым поставлена конкретная задача, конечно, должен ее решать в рамках служебных обязанностей. Вторичной целью может быть .принятие наиболее общего, экономически более выгодного решения. В результате решения задания ученым, конструктором, инженером, рабочим создается духовная или материальная ценность. 14 Психологические исследования, направленные на совершенствование учебного процесса важное место отводят разработке способов алгоритмизации обучения. Мыслительный процесс состоит из ряда умственных операций, чаще всего многие из них не осознаются, иногда о них просто не подозревают. Для эффективного обучения эти операции необходимо выявлять и специально им обучать, что не менее значимо, чем обучение самим правилам. Без освоения операционной стороны мышления знание правил оказывается бесполезным, так как обучающийся не в состоянии их применить. Выполнение умственных действий подобно выполнению трудовой деятельности. Например, изготовить деталь невозможно без выполнения технологических операций. Так же нельзя решить математическую, физическую или любую другую задачу без выполнения ряда интеллектуальных операций. Под алгоритмом в педагогической психологии понимают точное, общепонятное описание определенной последовательности интеллектуальных операций, необходимых и достаточных для решения любой из задач. Согласно теории В.П. Беспалько: Алгоритм – такое предписание, которое определяет содержание и последовательность операций, превращающих исходные данные в искомый результат. … Основными свойствами алгоритма являются: 1. Определенность (простота и однозначность операций). 2. Массовость (приложимость к целому ряду задач). 3. Результативность (обязательное подведение к ответу). 4. Дискретность (членение на элементарные шаги).» [2]. Из вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что алгоритмом обучения называют такое логическое построение, которое описывает содержание и структуру мыслительной деятельности обучающегося при решении задач данного типа и служит практическим руководством для выработки навыков или формирования понятий. 15 Главная цель решения задач и заданий студентами — учебная, подготовка к практической деятельности. Сам результат решения задачи не может служить главной целью в процессе производственного обучения . Главное для обучающихся в процессе решения каждого конкретного научиться чему-то новому, связанному с изучаемой дисциплиной, узнать и усвоить новые факты, а в процессе решения задач в целом овладеть новыми методами, накопить определенный опыт и приобрести устойчивые умения и навыки решения задач практического характера. Цели при решении задач у производственников и обучающихся совершенно разные. Жизнь предлагает задачи, решение которых невозможно подогнать под ответ, напечатанный в конце задачника. Она обычно предлагает вопросы на темы, которые мы «не проходили». Решение отдельных производственных задач требует усилий большого числа специалистов разного профиля. Часто задания из-за производственной необходимости должны решаться в крайне сжатые сроки и в чрезвычайной обстановке. Решение производственных задач должно отличаться исключительно высокой точностью и аккуратностью. Любая небрежность или неточность при решении приводит к потере значительных материальных ресурсов и созданием чрезвычайной обстановки. Для решения производственных задач нужны не только глубокие и прочные знания, применять их в нестандартных условиях, но и умение способность работать в коллективе и решать продуктивно задачи в крайне сжатые сроки. Перечисленные качества не врожденные — их нужно долго, упорно целенаправленно формировать в процессе учебы. Начинать такую работу необходимо на первом курсе. Достижению этой цели служат практические занятия по физике, математике, химии и другим учебным дисциплинам на основе алгоритмов. 16 1.3. Формирование учебных алгоритмов на основе решения заданий по физике Под инженерным мышлением понимается способность находить глубокие связи между математикой и физикой, с одной стороны, и различным техническим применением этих наук — с другой; предвидеть возможность применения тех или иных знаний на практике и превращать научные идеи в технические схемы, модели, конструкции. Многие технические и профессиональные решения, идеи и модели можно выразить только математически. Ричард Фейнман, Нобелевский лауреат по физике говорил: «Если вас интересует истинная природа физического мира, сегодня для нас единственный способ понять его использовать логическое мышление. … Если мы говорим о физике, то незнание математики – серьезное препятствие к пониманию этого мира». Только самостоятельно решая задачи, можно перевести знания на уровне воспроизведения на уровень знаний-умений и далее знаний трансформаций (уровень творчества). Отсутствие умения решать задачи очень часто приводит к тому, что даже самые совершенные знания не находят применения, забываются и исчезают. Решая задачи по физике, в особенности практического характера и профессионально направленные, обучающиеся обращаются к инженерно-техническим справочникам и специальной литературе, пользуются понятиями и терминами избранной специальности, приучаются к физическому подходу и проблемам отрасли техники, в которой предстоит работать. Таким путем можно приобрести нужные профессиональные знания и умения, начиная с первого курса и формировать, совершенствовать в течение всего периода обучения в учреждениях среднего специального образования. Одной из предпосылок для применения приемов алгоритмизации в обучении является учение об ориентировочной основе умственных действий. По мнению П.Я. Гальперина слабость существующих методик 17 заключается в том, что знания, навыки усваиваются не в процессе действия. Не через посредство рационально организованных действий, а больше как произвольное, механическое запоминание или как длинная цепь проб и ошибок. Одним из важнейших направлений в осуществлении подготовки техников является формирование профессиональных умений, профессиональной деятельности. образовании практика предусматривает у которые них в процессе обеспечивают Сложившаяся дисциплинарного овладения в обучения готовность отечественном преподавания обучающимися к не комплексными профессиональными умениями в процессе изучения отдельных дисциплин. Профессиональная же деятельность требует интеграции знаний, полученных по различным дисциплинам, объединения их в конкретном трудовом приеме. На это должно быть направлено последовательно организованное практико-ориентированное обучение, осуществляемое на практических занятиях, при выполнении курсового проектирования, в процессе прохождения производственной практики. Практические занятия необходимы и профессионально важны. Вопервых, без них невозможно полноценное изучение физики, которая по выражению академика Л. А. Арцимовича есть «фундамент новой техники, мастерская смелых технических идей, опора обороны и движущая сила непрерывного индустриального прогресса». Сформировать у обучающихся стойкие знания об особенностях эксплуатируемых материалах, машин реализуемых и механизмов, технологических применяемых процессах, сырье и специфике организации труда на конкретном производстве возможно только на основе заданий метапредметного производственных ситуаций. характера, анализа конкретных 18 К сожалению, учащиеся обычно не обращают должного внимания на начальный и заключительный этапы решения задачи и, забывая о главной цели решения учебных задач, основное свое внимание уделяют поиску ответа и оформлению решения задачи. Об этом свидетельствуют результаты исследований психологов и методистов, выполненные в последние годы. Ими было установлено, что основными причинами несформированности у учащихся общих умений решения задач являются: - неумение анализировать содержание задачи, проникнуть в ее сущность, ориентироваться в ситуациях, сформулированных в тексте задачи; задачи, отсутствие анализа собственной деятельности после решения необходимого для того, чтобы выделить существенные в структуре решения, извлечь информацию для решения других задач. С другой стороны, эти же исследования показали, что, умение обучающихся не находится в прямой зависимости от числа решенных задач. Вы можете перерешать большое количество отдельных задач, но до тех пор, пока у Вас не будет сформирован общий подход к решению: к анализу содержания задачи, поискам и осуществлению плана решения, проверке правильности и оформления решения и, наконец, к обсуждению и анализу проведенного решения, самостоятельно решать задачи Вы не научитесь. Вопрос о полезности алгоритмизации задач, предлагаемых при обучении физике, обусловлен двумя обстоятельствами. Во-первых, обучение физике в техникуме должно быть отличным от обучения физике в школе. Для выпускников среднего профессионального образования основным профессиональным навыком является умение достаточно быстро находить необходимые технические документы (СНиПы, ГОСТы, технические регламенты и т. п.), умело их использовать. 19 Основная задача обучения является получение профессиональных знаний и умений. Самостоятельно разработать алгоритм решения задач определенного типа - это значит продемонстрировать умение решать задачи этого типа. Дать конкретные советы по составлению задач сложно, так как их содержание может быть самым разным. Можно только указать общие правила и примеры, помогающие выполнить задание. Алгоритм решения определенного класса физических задач призван быть также своего рода рецептом, следовательно, обучение алгоритмам и умению ими пользоваться вполне согласуется с общей целью подготовки специалиста технического профиля. Причина, по которой рекомендуют разработку алгоритмов решения физических задач в учреждениях СПО, связана с общим состоянием отечественного образования. Не является секретом тот факт, что подготовка по физике на всех уровнях образования низка. Как показывает опыт, применение рецептов (алгоритмов) позволяет сделать доступным решение физических задач для подавляющей части обучаемых. Алгоритмизация не решает все проблемы с физическими задачами. Физические задачи, как, и сами физические явления, многогранны, разнообразны и в общей своей массе не могут быть алгоритмизированы. Введение конечного количества алгоритмов решения физических задач существенным образом сужает их круг, лишает комплекс используемых задач указанной выше многогранности. Таким образом, при выполнении определенных условий, введение в процесс обучения алгоритмов решения физических задач оказывается полезным для формирования алгоритмической основы изучения всей иерархии общепрофессиональных и специальных дисциплин. Это условие связано с тщательной продуманностью, обоснованностью отбора того класса заданий, решение которых предполагается алгоритмизировать. 20 В техническом образовании определяющей должна быть мысль о том, что физика большинства научная основа всей современной техники и промышленных новой техники. На этом технологий. необходимо Физика - научная акцентировать база внимание обучающихся с первого занятия по физике и до экзамена. Если поставить стержнем обучения физике технические применения физических явлений в соответствии с реализуемой специальностью, например, механику, электрикам – электричество и магнетизм. механикам – То с выбором материала (примеров) трудностей не будет – все отрасли техники выросли из разделов науки физики. Но при подобном подходе теряется системность и требуется техническая эрудиция многим отраслям техники. от преподавателя по Науку интересуют знания, а технологии – только результат. Поэтому для будущих техников эффективнее оперировать не техническими примерами, а техническими функциями физических явлений. В теории решения инженерных задач создана методика функционально ориентированного поиска (ФОП). Цель ФОП – выявление существующих эффективных технических решений, реализующих ту функцию, которая требуется для устранения недостатков технической системы. Фактически ФОП есть метод (или механизм) поиска и переноса физических решений инженерных задач. Такая ориентировка будущих техников-механиков способствует формированию интереса к изучению физики, и как следствие - к специальным дисциплинам, связанным с физикой. Задачи по физике решают для того, чтобы научиться решать задачи жизни, науки, техники. Решение физических задач формируют творческие способности учащихся, вырабатывают волю, аккуратность, наблюдательность и другие хорошие качества. Успешное решение физических задач - залог успехов в понимании физики. Решение 21 физических задач играет большую роль в формировании навыков самостоятельной работы. Оно вполне представительно характеризует уровень усвоения знаний. Чтобы осознать, что сформировать умения физическая задача - решения заданий, это ситуация, необходимо требующая от обучающихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Существуют логический, математический, экспериментальный способы решения задач. Методика обучения этим способам основана на алгоритмических или полуалгоритмических моделях. Алгоритмика важна и при решении творческих задач, но там работают эвристические алгоритмы. В дореволюционном образовании физических задач практически не было. В современных учебных заведениях всех уровней физические задачи являются необходимым условием усвоения физики. Задача - ситуация, с которой приходится иметь дело в учебной и практической деятельности, когда необходимо определить неизвестное на основе знания его связей с известными. Под физической задачей понимают ситуацию (совокупность определенных факторов), требующую мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Основная цель, которую ставят при обучении решению задач – глубокое понимание физических закономерностей. Решение физических задач в процессе обучения учеников и студентов физике способствует более отчетливому формированию физических понятий. Оно создает и укрепляет навыки и умения в применении физических законов к объяснению явлений природы и к решению практических вопросов, закрепляет знание и применение наименований физических величин. 22 Задачи можно классифицировать по различным признакам. Бывают задачи абстрактные и конкретные, с производственным и историческим содержанием, занимательные. Дидактически есть задачи тренировочные, контрольные, творческие. По способу задания условий: текстовые, графические, задачи-рисунки, задачи-опыты. По трудности есть задачи простые (содержат одно-два действия), сложные, комбинированные. Есть также задачи количественные, качественные, экспериментальные. И все они - задачи по физике. Большинство учебных задач целесообразно решать алгоритмическими способами. Под алгоритмом подразумевается некий определённый для данного круга задач порядок выполнения операций. Это совокупность точных правил и закономерностей, показывающих, как нужно использовать знания и умения, чтобы получить решение или достичь цели. По словам создателя системного программирования, академик А.Ершов, «алгоритм позволяет не угадывать решение или находить его от случая к случаю, а приходить к нему закономерно, следуя точным правилам». Чётко сформулированный алгоритм не создаёт какой-либо «неопределённости» в действиях: одно действие строго следует за другим, – в этом красота алгоритма. Решение задач – одно из средств развития мышления. Неумение решать задачи создаёт у учащегося (студента или ученика школы) отрицательное отношение к физике. Алгоритмическая основа дает план решения, позволяя конкретизировать имеющиеся знания, заставляет обучающегося любого уровня думать. Алгоритмическое предписание указывает, что надо делать, а вот как делать – каждый решает сам. Каждый преподаватель должен четко осознавать, что излишнее увлечение алгоритмизацией может дать «обратный» эффект – выработать стереотип мышления, шаблон, лишить человека самостоятельности, 23 творчества. Поэтому предлагаемый метод необходимо рассматривать как один из методов в общем комплексе привития навыков решения задач по физике. Алгоритм – это последовательность операций, применяемых по строго определенным правилам. Алгоритм решения учебных задач по физике без освоения и применения основ физических закономерностей сформировать невозможно. Решение учебных задач – не самоцель, цель – умение мыслить физически. Физические задачи подразумевают: наличие проблемности с одной стороны, с другой стороны - любая физическая задача есть модель реальной ситуации. Алгоритм пригоден для решения задач по многим дисциплинам. Его надо тщательно изучить и неуклонно применять на практике. Поэтому структуру алгоритма полезно изучить и тщательно. Проанализировать, потренироваться в его использовании. Алгоритм решения заданий по физике - последовательность обязательных действий, состоящая из следующих этапов решения: 1. Аналитическая стадия 1.1. Анализ условий задачи. Условие задача надо очень внимательно прочесть не менее трех раз, и представить себе, о чем идет речь. 1.2. Запись условий задачи. Применяем традиционный способ, данные – столбиком, с переводом единиц в СИ. 1.3. Выяснение вопроса - что надо найти? Это очень важно – заранее представить ответ. Какую физическую величину ищем? В каких единицах она будет выражена? 2. Синтетическая стадия 2.1. Разработка графической модели задачи ( выполнение рисунка, схемы). Основа схемы – система отсчета (СО) и в ней – наглядное представление того, что есть существенного в условии задачи. На 24 графической модели сверх эскизного рисунка обязательна «физическая разметка». Векторы сил, скоростей, движение зарядов, параметры термодинамических систем и так далее. Типовая ошибка – мелкомасштабный эскиз, где нет возможности что-то рассмотреть, дополнительно нужен наглядный нанести неучтенные образ задачи, детали. создание На этом шаге графической модели – шаг обязательный, даже если эта модель предельно проста. 2.2. Создание математической модели задачи. Необходимо записать формулами то, что есть в задаче, тщательно заменить вербальную формулировку математической. Далее в виде уравнений записывают, что было, что происходит и что будет в анализируемой модели. Какие величины сохраняются? Полезным будет обращение не только к памяти, но и к «шпаргалкам» - учебнику или собственным конспектам. Иногда на этом шаге появляются «лишние» уравнения, или неизвестные величины. Для большинства учебных задач полная математическая запись условий образует систему уравнений, вполне достаточную для получения ответа в общем виде. Аналитическая и синтетическая стадии – это этапы понимания и преобразования условий, их перевод на язык физических представлений и на абстрактный язык математики. 3. Оперативная стадия 3.1. Преобразование математической модели в ответ на задачу. Решение систем уравнений в общем случае относится к математической подготовке обучающихся. Искать надо именно ту величину (неизвестное), что обозначена в записи ответа. Во всех уравнениях фигурируют размерные величины. Иногда число уравнений получается на одно меньше, чем число неизвестных, хотя содержание задачи полностью «переведено в уравнения». В таких случаях определяют не сами величины, 25 а их отношения через отношения других величин. Ответ надо получить в общем виде. 3.2. Проверка размерности ответа. Очень полезно приучать самих себя к тому, что контроль размерности полезен на всех стадиях решения задачи, но проверка размерности ответа – операция обязательная. 3.3. Получение численных значений. Подстановка числовых значений известных параметров и сами вычисления при наличии калькулятора обычно принципиальных трудностей не вызывают. Исключением являются лишь экзамены, где стрессовые состояния иногда провоцирует самые невероятные арифметические ошибки. Иногда сказывается и низкая математическая культура как абитуриентов, так и обучающихся, их неумение обращаться с показателями степени, логарифмами, экспонентами и даже корнями. 4. Дидактическая стадия Проводят анализ решения. Первокурсники, абитуриенты и старшеклассники по стилю мышления мало чем отличаются друг от друга. Они свыклись с мыслью, что учиться их заставляют, и по инерции даже сознательные обучающиеся ещё очень долго остаются «подневольными». Это относится и к «технарям», и к гуманитариям. Познающей личностью студент становится значительно позднее. Постшкольное абитуриентское восприятие учебного процесса первокурсником – это вполне естественный, природный этап в становлении личности. Но чем он короче – тем лучше. Психологическая мотивация к обучению, уважение к собственной личности не могут возникнуть в одночасье, по внешней команде. Мотив должен поступить изнутри. Для этого нужно время, но его мало. Школа все-таки больше приучает к покорности через принуждение, необходимости самосовершенствования. чем к осознанию 26 Принятие на вооружение принципа алгоритмизации физических задач требует от преподавателя разработки определенной методики и значительной доля настойчивости, чтобы убедить обучающихся о том, что практическое занятие предназначается для освоения алгоритма позволяет успешно решать задания разнообразной специфики. и 27 2. Методика формирования и применения алгоритмической основы при освоении специальных дисциплин Общие цели средне-специального профессионального образования конкретизируются выпускников и характеристикой требованиями к профессиональной результатам деятельности освоения основной профессиональной образовательной программы в форме общих и профессиональных компетенций (ФГОС СПО), которые необходимо формировать при проектировании и осуществлении учебно- воспитательного процесса. В соответствии с Федеральным Государственным стандартом среднего профессионального образования основу теоретического и практического обучения по специальностям технического профиля составляет освоение профессиональной подготовки по дисциплинам общепрофессионального цикла, дисциплинам профессиональных модулей. Основу общепрофессионального цикла составляют дисциплины, обеспечивающие изучение научных основ техники и технологии машиностроения и межотраслевых технологий. Общепрофессиональные дисциплины решают задачи политехнического образования в рамках специальностей дисциплины производственной служат теоретической сферы. и Общепрофессиональные практической основой для родственных специальностей технического профиля, содержат техникотехнологические основы для освоения специальных дисциплин. Применение элементов алгоритмизации при изучении отдельных тем дисциплин общетехнического и общепрофессионального блоков позволяет создать у студентов устойчивые знания и умения при решении заданий, частично повторяющихся и усложняющихся от дисциплины к дисциплине. Профессиональные умения и навыки обучающихся формируются постепенно, в течение всего периода обучения. Этим обусловлена 28 необходимость логической разработки основы и решения решения учебных взаимосвязанной и ситуационных системы заданий, определенного педагогического подхода к реализации основной цели обучения применительно ко всем модулям профессионального обучения. Рассмотрим особенности изучения общепрофессиональных дисциплин на примере отдельных взаимосвязанных тем дисциплины «Техническая механика» и формирование алгоритмической основы решения заданий, так как целью изучения разделов дисциплины является получение практических навыков решения типовых задач. Дисциплина «Техническая механика» является базовой практически для всех общеобразовательных и специальных дисциплин. Она основана на знаниях и умениях, освоенных при изучении математики и физики в процессе общеобразовательного обучения. Так как у обучающихся сформирован различный начальный уровень подготовки, отличаются как уровень восприятия и усвоения, так и общий уровень развития, то наиболее сложные темы дисциплины необходимо подать в удобной для усвоения форме. Представить в алгоритмической форме можно только некоторые базовые типы заданий. Основой для освоения разделов «Изгиб» в сопротивлении материалов, «Расчет валов и осей» в деталях машин, в частности при выполнении курсового проекта, являются задачи по расчету балочных систем на определение реакций в опорах балки. Базовое понятие при проведении технических расчетов конструкций – понятие момента силы относительно точки. Понятие момента силы относительно точки ввел Леонардо да Винчи. Сила, действующая на тело, может не только поступательно смещать его, но и поворачивать вокруг какой-нибудь точки. Сила, не проходящая через точку крепления тела, вызывает вращение тела относительно точки, поэтому действие такой силы на тело оценивается моментом. Так как силу 29 можно переносить вдоль линии ее действия, то вращательный эффект этой силы не зависит от того, в какой точке эта сила приложена, а определяется расстоянием h от точки О до линии действия силы. Моментом силы относительно точки численно равен произведению модуля силы на расстояние (плечо силы) от точки (центра момента) до линии действия силы. Центр момента – точка, относительно которой определяется момент. Плечо силы относительно точки h ( l ) – кратчайшее расстояние (перпендикуляр) опущенный из центра момента на линию действия силы. Момент силы относительно точки определяется по формуле: M o ( F ) F h (Нм), где F - модуль силы (Н); h ( l ) – плечо силы относительно точки (м). Если у обучающегося отсутствует пространственное мышление, то наиболее эффективным способом является применение схем для определения правила знаков моментов сил и реакций, относительно точек закрепления (опор). (рис. 1). Рис. 1. Правило знаков момента силы относительно точки 30 Правило знаков при определении момента силы относительно точки (центра момента): Момент считается положительным, если сила стремится вращать свое плечо (разворачивает тело) против часовой стрелки. Момент силы отрицателен, если сила разворачивает тело по часовой стрелке. Знак момента для одной и той же силы может изменяться в зависимости от расположения центра момента (одна и та же сила может давать как положительный, так и отрицательный момент). Необходимо учесть при объяснении материала допущения, принятые в теоретической механике и сопротивлении материалов для моментов сил. Момент силы относительно точки (центра момента), лежащей на линии действия этой силы, равен нулю, так как в этом случае плечо силы равно нулю. Момент силы относительно точки не меняется при перенесении силы вдоль линии ее действия, так как модуль силы и плечо остаются неизменными. Наиболее эффективным фактором для запоминания и усвоения материала является справочная карточка, которую каждый обучающийся выполняет для себя в качестве наглядного пособия, помогающего формировать собственный алгоритм решения заданий. Помимо правил знаков целесообразно на карточке выполнить схему видов опор балок и возникающих в них реакций (рис. 2.). Рис. 2. Виды опор балок и их реакций: а- жесткая заделка; б- двухопорная балка 31 Так как к задачам на определение в процессе обучения обучающиеся возвращаются неоднократно в нескольких учебных дисциплинах специального и профессионального блоков, необходимо четко выделить базовые понятия, необходимые для формирования алгоритма решения задач. Каждое из базовых понятий подробно раскрывается и сопровождается схемой, макетом. К основным понятиям, используемым при создании примерного алгоритма, относятся нижеперечисленные определения и допущения статики, применимые к расчету опорных реакций. Опоры и опорные реакции балок Объектом решения большинства задач статики служат балки и балочные системы. Балка - конструктивная деталь в виде прямого бруса, закрепленная на опорах в двух или более точках, и изгибаемая приложенными к ней силами. Высота сечения и поперечные размеры балок незначительны по сравнению с длиной. Разновидности балочных систем Шарнирно-неподвижная опора. Допускает только поворот вокруг оси шарнира и не допускает никаких линейных перемещений в горизонтальной плоскости. Неизвестная по величине и направлению реакция заменяется двумя составляющими реакции, направленными вдоль осей координат (опора В на рис. 2. б.). Шарнирно-подвижная опора. Допускает поворот вокруг оси шарнира и линейное перемещение параллельно опорной плоскости. Реакция такой связи будет направлена перпендикулярно опорной плоскости и неизвестна только по модулю (опора А на рис. 2.б.) реакция приложена в центре шарнира. Жесткая заделка (защемление). Не допускает перемещений и поворотов. Для такой опоры определяют составляющие реакции и реактивный момент относительно точки защемления (заделки) (рис. 2.а.). 32 Так как условия равновесия произвольной плоской системы сил выражено тремя уравнениями, то с их помощью можно определить реакции опор только в том случае, если число реакций связи не превышает трех. Балка статически определима, если она опирается на следующие опоры: а) три непараллельных шарнирно-прикрепленных стержня; б) имеет две опоры – шарнирно-подвижную и шарнирнонеподвижную; в) опирается на две гладкие поверхности, одна из которых с упором; г) опирается в трех точках на гладкие поверхности; д) жестко заделана в стену или защемлена специальным приспособлением Примерный алгоритм решения задач на определение опорных реакций балки имеет вид: 1. Определить количество опор в заданной балочной системе; 2. Определить и указать количество и предварительное направление реакций для каждой из опор балки; 3. Применить принцип освобождаемости от связей и представить балку свободным телом (заменить действие опор балки их реакциями); 4. Составить три уравнения равновесия для заданной балки , удобнее всего – два уравнения моментов сил относительно центров моментов и одно уравнение проекций сил на ось 𝑥 или 𝑦. 5. Выразить из полученных в п.4 уравнений искомые реакции и определить значение искомых опорных реакций; 6. Составить проверочное уравнение равновесия относительно точки, ранее не использованной при решении; 7. Подставить в проверочное уравнение п.6 все заданные и полученные значения. Если решение выполнено верно, то в итоге 33 подстановки в ответе должен получиться нулевой результат. Обучающийся сам себя может проверить, если алгоритм составлен верно, то полученный ответ наглядно подтверждает правильность рассуждений и последовательность проведения расчетов. Пример решения задания на определение реакций жесткой заделки одноопорной балки рассматривается для формирования алгоритма решения заданий различных типов в зависимости от способа закрепления опор. Одноопорная балка с жестким защемлением (рис. 3.)нагружена сосредоточенными силами и моментом (парой сил).определить реакции заделки. Рис. 3. Расчетная схема балки 1. Составляем расчетную схему балки (рис. 3.). 2. Действие жесткой заделки в точкеА заменяем реактивным моментом МА и двумя составляющими реакциями, направленными вдоль осей 𝑥 и 𝑦. Направление момента и реакций выбирают произвольно, если в результате расчетов значение реакции будет получено с отрицательным знаком, то направление реакций и момента меняют на противоположное. 3. Составим три уравнения равновесия для рассматриваемой балки: ∑𝑛0 𝐹𝑘𝑥 = 0; ∑𝑛0 𝐹𝑘𝑦 = 0; ∑𝑛0 𝑚𝑘𝐴 = 0. ∑𝑛0 𝐹𝑘𝑥 = −𝑅𝐴𝑥 + 30 × 𝑐𝑜𝑠60° + 20 × 𝑐𝑜𝑠90° = 0; 𝑅𝐴𝑥 = 30 × 𝑐𝑜𝑠60° + 20 × 𝑐𝑜𝑠90° = 15кН. ∑𝑛0 𝐹𝑘у = 𝑅𝐴𝑥у − 30 × 𝑠𝑖𝑛60° − 20 × 𝑠𝑖𝑛90° = 0; 𝑅𝐴𝑥у = 30 × 0,866 + 20 × 1 = 45,98кН. 34 ∑𝑛0 𝑚𝑘𝐴 = −𝑀𝐴 − 30 × 3 × 𝑠𝑖𝑛60° + 100 − 20 × (3 + 5 + 2) × 𝑠𝑖𝑛90° = 0; 𝑀𝐴 = 377,94кН × м Знаки полученных реакций положительны, следовательно, направления реакций выбраны верно. 4. Для проверки правильности решения составим уравнение моментов сил относительно точки 𝐵, ранее не использованной при решении: ∑ 𝑚𝑘𝐵 = −𝑀𝐴 + 𝑅𝐴𝑦 × 10 − 30 × 7 × 𝑠𝑖𝑛60° + 100 = 0. 5. Подставляем значения полученных реакций в проверочное уравнение равновесия и определяем правильность решения: −377,94 + 45,98 × 10 − 210 × 7 × 𝑠𝑖𝑛60° + 100 = 0; −559,8 + 559,8 = 0. Решение выполнено верно. Освоение алгоритма решения заданий на определение опорных реакций балок считается наиболее сложным на начальном этапе освоения общепрофессиональных дисциплин. Важнейшим фактором при проведении аудиторных занятий и выполнении домашних заданий обучающимися является контроль за пошаговым решением предложенных заданий и помощь в решении со стороны преподавателя. Организация процесса обучения общетехническим дисциплинам в учреждениях СПО в отличие от ВУЗов позволяет детально рассмотреть все этапы решения в соответствии с примерным алгоритмом, внести своевременные коррективы в зависимости от способа закрепления опор балок, сформировать базовые навыки при выполнении расчетов. В высшем образовании подобные процессы выносятся на самостоятельное рассмотрение студента. Приложением законов статики к решению практических заданий является раздел дисциплины «Сопротивление материалов», изучение 35 которого основано на базе знаний и умений, освоенных при изучении раздела «Теоретическая механика». Основные положения сопротивления материалов Сопротивление материалов – это раздел технической механики, в котором изучаются методы расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость. Сопротивление материалов является достаточно сложным для освоения разделом технических наук. Обучающимся сложно систематизировать значительный объем материала, сформировать навыки расчета балок и построения эпюр при всех возможных видах существующих деформаций и их сочетаниях. В сопротивлении материалов используют знания, полученные при изучении физики, теоретической механики, материаловедения и математики. В свою очередь, сопротивление материалов является базой для изучения таких дисциплин, как: детали машин, технология обработки материалов, технологическое оборудование и др. Любые создаваемые конструкции, независимо от сложности и назначения, должны быть не только прочными, но и недорогими, простыми в изготовлении и обслуживании, с минимальными затратами материалов, труда и энергии. Обучающиеся знакомятся с основными видами деформаций, изучаемых в сопротивлении материалов: растяжение-сжатие; срез и смятие; кручение и изгиб. Необходимо акцентировать внимание на базовых понятиях о видах выполняемых расчетов, гипотезах и допущениях. Виды расчетов На прочность – обеспечивает целостность конструкции. На жесткость – обеспечивает деформации конструкции под нагрузкой в пределах допустимых норм. 36 На выносливость – обеспечивает необходимую долговечность элементов конструкций. На устойчивость – обеспечивает сохранение необходимой формы равновесия и предотвращает внезапное искривление длинных стержней. Для обеспечения прочности конструкций, работающих при ударных нагрузках (при ковке, штамповке и др.) проводят расчет на удар. Приступая к расчетам конструкций, определяют факторы, существенные для задачи, все остальное мысленно отбрасывают, так как решение технических задач с полным учетом всех свойств реальных объектов невозможно. Элементы конструкции при работе испытывают внешнее воздействие, оцениваемое величиной внешней силы. К внешним силам относят активные силы и реакции опор. Под действием внешних сил в детали возникают внутренние силы упругости, стремящиеся вернуть телу первоначальные форму и размеры. Внешние силы определяют методами теоретической механики, а внутренние – основным методом сопротивления материалов, методом сечений. В сопротивлении материалов тела рассматривают в равновесии. Для решения задач используют уравнения равновесия теоретической механики для тел в пространстве. Систему координат связывают с телом, чаще всего продольную ось детали обозначают 𝑧, начало координат совмещают с левым краем и размещают в центре тяжести сечения. Основой расчета элементов конструкций в сопротивлении материалов является метод сечений. Его применение позволяет построить алгоритмическую основу рассмотрения практически всех видов основных деформаций. Освоение теоретического материала закрепляется выполнением практических занятий. Изложение материала ведется в строгой последовательности с алгоритмической основой расчета 37 элементов конструкций, от простого к более сложному. Это позволяет обучающимся с недостаточной подготовкой при тщательном выполнении заданий в соответствии с представленной алгоритмической основой освоить навыки выполнения простейших расчетов, построения эпюр и выбора по результатам выполнения задания из справочных материалов необходимых конструкций, удовлетворяющих условиям прочности. Метод сечений Физический смысл метода: брус мысленно рассекают на две части, одну из которых отбрасывают. Оставшаяся (отсеченная) часть будет находиться в равновесии. Внутренние силы упругости, возникающие в которых отбрасывают сечении бруса, не только уравновешивают внешние силы, действующие на отброшенную часть, но и заменяют действие отброшенной части на оставшуюся часть. Если все тело находится в равновесии, то и каждая его часть находится в равновесии под действием внешних и внутренних сил. Внутренние силы определяются из уравнений равновесия, составленных для рассматриваемой части тела. Алгоритм метода сечений: 1.Рассекаем условно тело поперек плоскостью. 2.Рассматриваем равновесие одной из частей (в зависимости от вида деформации). 3.Составляем уравнения равновесия. 4.Определяем внутренние силовые факторы. Метод сечений позволяет определить только величину и направление внутренних силовых факторов, но не дает возможности определить характер их распределения по поперечному сечению. Внутренний силовой фактор – это равнодействующая величина внутренних сил упругости. При простых видах деформации в поперечных сечениях бруса могут возникать один – два внутренних силовых фактора. 38 В сопротивлении материалов рассматривают следующие простые виды деформаций и их сочетания: растяжение (сжатие); сдвиг (срез); кручение; изгиб; изгиб с кручением; кручение с растяжением (сжатием). Сложнейшим для рассмотрения и восприятия обучающимися является раздел сопротивления материалов, изучающий изгиб прямого бруса. Изучение раздела «Изгиб» строится на базе освоенного ранее определения опорных реакций балок. Целесообразно рассмотрение теоретического материала начать с изучения правила знаков при определении внутренних силовых факторов – поперечной силы 𝑄𝑦 (рис. 4) и изгибающего моментаМи (рис. 5.), возникающих на границах участков нагружения и в опорах (точках закрепления). Особое внимание уделяют правилам и методам построения эпюр продольных сил и изгибающих построения эпюр используется моментов. Теоретический способ в качестве основы для проверки правильности решения задания. Рис. 4. Правило знаков для поперечной силы Рис. 5. Правило знаков для изгибающего момента Алгоритм проверки заданий на изгиб позволяет легко выявить ошибки решения задания, он был сформирован более пятидесяти лет назад теоретиками сопротивления материалов и используется в технических 3 учебных заведениях всех уровней (СПО и ВПО). Обучающийся должен сам сформировать алгоритм решения предложенного индивидуального задания с определенным видом заделки на основе предложенного образца решения подобной задачи, изученных правил определения и расчета поперечных сил и изгибающих моментов, правил построения эпюр. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов строят, предварительно разделив балку на участки нагружения и составляя уравнения, выражающие изменения поперечной силы 𝑄𝑦 и изгибающего момента Ми по участкам. Границами участков нагружения (характерными точками) являются сечения, в которых приложены внешние нагрузки (моменты и силы). Построение эпюр продольных сил и изгибающих моментов ведется двумя способами. Способ 1 (практический) – сначала составляют аналитические выражения для поперечных сил и изгибающих моментов для каждого участка, и затем по полученным из уравнений значениям строят эпюры. При этом способе последовательно по участкам нагружения рассматривают внутренние силовые факторы в сечениях. Силовые факторы определяют из условий равновесия отсеченной части. Для каждого участка записывают уравнения внутренних силовых факторов, используя следующие правила для поперечной силы 𝑄𝑦 и изгибающего моментаМи : 1.поперечная сила численно равна алгебраической сумме проекций внешних сил на ось Oy; 2.изгибающий момент численно равен алгебраической сумме моментов внешних сил, действующих на отсеченную часть, относительно нейтральной оси, совпадающей с осью Ох; 3.используют общепринятые знаки для определения поперечных сил и изгибающих моментов (Рис. 4, 5). 4 Способ 2 (теоретический) – эпюры строят по характерным точкам и значениям поперечных сил и изгибающих моментов на границах участков. При этом учитывают следующие правила: 1. эпюры моментов строят на сжатом волокне, т. е. положительные моменты и положительные поперечные силы откладывают вверх от оси, а отрицательные – вниз; 2. в сечении, где приложена сосредоточенная сила, значение поперечной силы меняется скачкообразно, скачок равен модулю этой силы; 3. в сечении, где приложен момент (пара сил) значение изгибающего момента меняется скачкообразно, скачок равен моменту пары; 4. на участке, где нет распределенной нагрузки, эпюра моментов – наклонная прямая линия, а эпюра поперечных сил – прямая, параллельная оси; 5. на участке, где приложена равномерно – распределенная нагрузка, эпюра моментов представляет собой параболу, а эпюра поперечных сил – наклонную прямую; 6. на конце балки изгибающий момент равен нулю, если в этой точке не приложен момент (пара сил); 7. при построении эпюр для консольных балок за начало координат выбирают конечную точку консоли; 8. в сечении, соответствующем заделке, поперечная сила равна вертикальной реакции заделки, а изгибающий момент – реактивному моменту; 9. на участках, где изгибающий момент постоянен, поперечная сила равна нулю; 10. в точках, где поперечная сила равна нулю, значение момента принимает экстремальное значение (min или max). 5 Последовательность построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов 1.Под нагруженной балкой строят расчетно-графическую схему. 2.Используя три уравнения: ∑ 𝐹𝑖𝑋 = 0; ∑ 𝐹𝑖𝑌 = 0; ∑ 𝑀(𝐹𝑖 ) = 0 определяют реакции опор балки (проверка правильности решения обязательна). 3.Используя метод сечений, определяют значения поперечных сил в характерных точках, точках, где приложены внешние нагрузки (удобнее всего разбивать балку слева направо). 4.По полученным значениям поперечных сил 𝑄𝑦 строят эпюру. Под балкой проводят прямую, параллельную ее оси, от этой прямой в характерных точках сечения откладывают в масштабе значения поперечных сил. 5.Используя метод сечений, определяют величину 𝑄𝑦 и Ми в тех же характерных точках и по полученным значениям строят эпюру изгибающих моментов. 6.Проверяют эпюры 𝑄𝑦 и Ми в характерных точках сечений балки по основным положениям теоретического метода. Пример решения задания по расчету двухопорной балки на изгиб рассматривается для освоения алгоритмической основы решения задач в зависимости от вида примененных опор. Задание: для заданной двухопорной балки (рис. 6) определить реакции опор, значения поперечных сил и изгибающих моментов, подобрать размеры круглого поперечного сечения из условия прочности при изгибе. Дано: м.[𝜎и ] = 160МПа. 𝐹1 = 18кН, 𝐹2 = 30кН, 𝑀1 = 20кН ∙ м, 𝑀2 = 10кН ∙ 6 Рис. 6. Схема расчета балки на изгиб: а – схема балки; б – расчетно-графическая схема балки; в – эпюра поперечных сил по участкам; г – эпюра изгибающих моментов 1. Строим расчетно-графическую схему (Рис. 6,б). 2. Определяем опорные реакции балки в соответствии с ранее приведенным алгоритмом решения и проверяем их найденные значения. Опорные реакции балки 𝑅𝐵𝑥 = 0, 𝑅𝐵𝑦 = 10кН, 𝑅𝐷 = 22кН. Проверка ∑ 𝐹𝑦 = 0 − 𝐹1 + 𝑅𝐵𝑦 + 𝐹2 − 𝑅𝐷 = 0 −18 + 10 + 30 − 22 = 0 −40 + 40 = 0 Условие равновесия статики выполняется, следовательно, реакции опор балки определены верно:𝑅𝐵𝑥 = 0, 𝑅𝐵𝑦 = 10кН, 𝑅𝐷 = 22кН. 3. Определяем значение поперечных сил в характерных точках: О, В, С, D. Значения поперечной силы различны а одной и той же точке, так как рассчитываются до приложения силы и после ее приложения (слева и справа). 𝑄𝑂 = −𝐹1 = −18 кН, 𝑄𝐵 слева = −𝐹1 = −18 кН, 7 Q B справа = −F1 + R By = −18 + 10 = −8 кН, Q c слева = −F1 + R By = −18 + 10 = −8 кН, Q c справа = −F1 + R By + F2 = −18 + 10 + 30 = 22 кН, Q D слева = −F1 + R By + 𝐹2 = −18 + 10 + 30 = 22 кН 4. По полученным в п.3 значениям поперечной силы строим эпюру поперечных сил слева направо (рис. 6, в). 5. Определяем значение изгибающих моментов в характерных точках: О, В, С, D. Значения изгибающего момента имеют два значения в точке приложения внешних моментов (слева и справа). 𝑀и = 0 𝑀и 𝐵 = −𝐹1 ∙ ОВ = −90 кН ∙ м, 𝑀и С слева = −𝐹1 ∙ ОС + 𝑅𝐵𝑦 ∙ 𝐵𝐶 = −18 ∙ 9 + 10 ∙ 4 = −122 кН ∙ м, 𝑀и С справа = −𝐹1 ∙ ОС + 𝑅𝐵𝑦 ∙ 𝐵𝐶 + 𝑀2 = −18 ∙ 9 + 10 ∙ 4 + 10 = −112 кН ∙ м, 𝑀и 𝐷 = −𝐹1 ∙ О𝐷 + 𝑅𝐵𝑦 ∙ 𝐵𝐷 + 𝑀2 + 𝐹2 ∙ 𝐶𝐷 = −18 ∙ 15 + 10 ∙ 10 + 10 + 30 ∙ 6 = 20кН ∙ м = М1 . 6. По полученным значениям строим эпюру изгибающих моментов слева направо (рис. 6, в), скачек эпюры на величину 𝑀2 происходит в точке приложения момента С. 7. Вычислим размеры поперечного сечения из условия прочности на изгиб: 𝜎и = 𝑀и 𝑚𝑎𝑥 𝑊𝑥 ≤ [𝜎и ]. Максимальный изгибающий момент возникает в точке С слева 𝑀и С слева = −122 кН ∙ м. Момент сопротивления сечения изгибу для круга: 𝑊𝑥 = 𝜋 𝑑3 32 = 0,1𝑑3 , подставим это выражение в условие прочности, преобразуем и определим диаметр круглого сечения: 3 𝑀 3 122∙106 𝑑 ≥ √ и 𝑚𝑎𝑥] = √ = 195мм. 0,1[𝜎 0,1∙160 и 8 Задачей изучения специальных дисциплин как основы профессионального блока является приобретение обучающимися знаний о конструкциях машин, производственных механизмов, процессов, аппаратов; применяемых сырье технологии и материалах; организации и экономике производственного процесса; организации труда и технического обслуживания, проведения ремонтно-восстановительных работ применительно к осваиваемой специальности и отрасли производства. Организация и методика изучения специальных дисциплин определяется спецификой их содержания и межпредметных связей дисциплин профессиональных модулей. Особенностью специальных дисциплин являются: - значительный объем материала, связанного с применением полученных знаний и умений в условиях производства; - многокомпонентная структура и разнообразие изучаемых объектов; - взаимосвязь с практическим обучением по основе и содержанию; - органичное сочетание теоретического и прикладного материала; - необходимость оперативного обновления содержания учебного материала в соответствии с внедряемыми технологиями и региональным компонентом; - значительный объем материала, требующего лабораторного, практического исследования и применения. Более всего алгоритмическая основа применима в дисциплинах «Технология отрасли» и «Технологическое оборудование», «Организация ремонта промышленного оборудования». Основой алгоритмов этих дисциплин является метод письменного инструктирования, разработанный на рубеже двадцатых – тридцатых голов прошлого века Центральным институтом труда (ЦИТ). Инструкционные карты до сих пор используются 9 на промышленных предприятиях для наглядного иллюстрирования технологического процесса обработки. Технология отрасли Технология производства швейных изделий основывается на системном подходе к технологическому процессу обработки изделия и выбору оборудования для реализации пооперационной обработки узлов (технологической последовательности). При изучении технологии отрасли (на основе технологии швейного производства) обучающиеся изучают основные узлы швейных изделий, способы их обработки возможности применения швейного оборудования в соответствии с его специализацией и технологическими возможностями. Алгоритмическая основа построения последовательности обработки позволяет применить изученные способы поузловой обработки. Характерной чертой современного рынка поставки и комплектования швейного оборудования для промышленных предприятий является комплектная поставка потребителю всего необходимого комплекта машин с отработанной технологией пошива изделий. Обучающийся систематизирует технологию производства того или иного изделия в соответствии с ассортиментом изделий, подбирает основное и альтернативное оборудование, приспособления по всем неделимым переходам и операциям. Подобный подход к обучению специальной дисциплины производственную ставит ситуацию, обучающегося позволяет постепенно в реальную сформировать профессиональные навыки по выбору технологического оборудования для реализации технологического процесса, работе с каталогами оборудования и запасных частей. Наиболее интересен в качестве производственной ситуации производственный процесс пошива классической мужской сорочки (рис. 7). Сорочки считаются достаточно сложным и трудоемким в обработке 10 швейным изделием, в котором задействовано значительное количество разнообразного оборудования. Рекомендуется использовать в процессе машины, прессы и установки универсального назначения, желательно одного или нескольких производителей с применением электронного управления процессом. последовательность Обучающиеся обработки и последовательность для выбранного примера для изучения последовательности на ее базовую основе формируют швейного изделия. В качестве конструкции обработки изучают может рубашки быть и составления предложен комплект рекомендуемого швейного оборудования фирмы Durkopp-Adler (Германия) для поузловой обработки (табл. 1.). Рис. 7. Конструкция мужской сорочки 11 Таблица 1 Технологическая последовательность и рекомендуемое оборудование для поузловой обработки мужской сорочки Опе раци и (поз ици и на рис. 7.) Содержание операций Рекоменду емоеоборудование, класс Произв одитель ность, шт./сме ну (480 мин) Альтернати вноеоборудование, класс Произво дительно сть, шт./смен у (480 мин) 1 Настрочить манжеты на жесткуюпродклад ку с огибанием среза прокладки 861-10 – автоматизированна я установка со швейной головкой цепного стежка 2000 1650 1750 2 Обтачать манжеты по контуру 971-8 – пресс для манжет 1200 3 Вывернуть и запрессовать манжеты Проложить отделочную строчку по краю манжет Обметать петли на манжетах 1960-8 – пресс для манжет 1200 271-140342 У27 – универсальная швейная машина челночного стежка с реечным транспортером 272-740642 У 102 – универсальная швейная машина челночного стежка с реечным игольным транспортером - 275-140342 Е2 14001500 - - 577-1111 Е 114/22 – петельный полуавтомат челночного стежка 564-1/01 – пуговичный полуавтомат цепного стежка 271-140342 Е27 34003500 - - 34003500 - - 36003700 - - 973-205 Е1 – швейный полуавтомат цепного стежка 1963-1 – пресс для воротников 20002100 4 5 6 Пришить пуговицы на манжетах 7 Застрочить срез стойки воротника с огибанием прокладки Обтачать отлет воротника 8 9 Вывернуть и запрессовать отлет воротника 1000 272-740642 Е102 275-140342 Е4 - 11001200 - 9001000 - 12 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Проложить отделочную строчку по краю манжет и отлета воротника Подрезать излишки шва, маркировка середины воротника Соединить отлет воротника со стойкой Промежуточный контроль Проложить строчку по шву соединения отлета со стойкой Подрезать неровности притачного края стойки воротника Маркировка Обметать петлю на стойке воротника Выполнить обтачной шов на кармане Застрочить цельнокроеную планку на левой полочке 20 Подрубить края правой полочки 21 Настрочить карман на полочку 22 Обметать петли на полочке 275-140342 Е6 Рабочий стол, ручной инструмент 13001400 - 275-140342 Е2 500600 Рабочий стол - 275-140342 Е2 17001800 272-140342 Е40 - 275-140342 Е40 272-140342 Е40 13001400 - 500- 600 17001800 Машина краеобметочного стежка - - - Маркировочный инструмент, стол 577-1111 Е114/22 - - - 6000 - - 271-140342 Е27 3000 - - 1962 – автоматическая установка со швейной головкой цепного стежка 26002700 861-10 – автоматизированна я установка со швейной головкой цепного стежка 806-121101 Е6 – швейный полуавтомат с электронным управлением 841-27 – швейный полуавтомат челночного стежка 16001700 244-115555 Е20/22 двухигольная швейная машина челночного стежка 1962-12 273-140342 Е11 2500 - 10001100 577-1111 Е1114/22 1000 30003500 - 900-950 13 23 24 25 26 Пришить пуговицы к правой полочке Промежуточный контроль Настрочить этикетку на подкокетку Стачать кокетку и подкокетку со спинкой 27 Настрочить кокетку на спинку 28 Обработать нижнюю часть шлицы рукава Обработать верхнюю часть шлицы рукава Стачать плечевые срезы Втачать рукава в пройму 29 30 31 32 33 34 35 Настрочить шов рукава Стачать боковые срезы и срезы рукавов Застрочить низ сорочки Притачать манжеты к рукавам с электронным управлением, с автоматическим перемещением полочки от петли к петле 564-1/01 11001200 - - - - - 271-140342 Е27 12001300 - - 550-15-5 – автоматизированна я швейная машина цепного стежка с укладчиком полуфабриката 273-140342 Е9 – швейная машина челночного стежка с дополнительным роликом продвижения материала 271-140342 Е20 800850 Рабочий стол 173-141521 Е2 – швейная машина цепного стежка 800-850 1001100 - - 15001600 - - 975-1-5 Е1 1000 - - 271-140342 Е22 650750 450500 - - - - 600700 350400 - - - - 900950 350400 - - - - 244-115555 Е27/10 или двухигольная машина с приспособлением 275-140342 Е2 244-115555 Е27/10 или двухигольная машина с приспособлением 275-140342 Е8 272-140342 Е10 14 36 37 38 Втачать воротник в горловину сорочки Пришить пуговицу к стойке воротника Обрезать концы нитей. конечный контроль 272-140342 Е40 400450 - - 564-1/01 21002200 - - - - - Рабочий стол Технологическое оборудование Технологическое оборудование легкой промышленности насчитывает большое число типоразмеров и наименований. Машины, эксплуатируемые в легкой промышленности, имеют сложную структуру механизмов, высокие скорости и ускорения перемещения звеньев и значительные динамические нагрузки на элементы конструкций. Оборудование отраслей легкой промышленности изучают по действующим машинам, макетам оборудования и механизмов, плакатам и различным типам кинематическим). схем (конструктивным, структурным и Машины имеют по базово-семейный принцип конструкций и состоят из модульных механизмов. Например, швейные машины состоят из четырех основных механизмов: иглы, челнока (петлителя), нитепритягивателя (нитеподатчика), перемещения материалов), дополняемых механизмами отклонения, специализации и автоматизации. Детали механизмов оборудования легкой промышленности имеют сложное конструктивное исполнение, соответственно, представить конструктивную схему механизма в собранном состоянии проблематично даже для специалистов – практиков, не говоря уже об обучающихся третьего курса. Изучать по структурным схемам конструкцию, принцип действия и основные регулировки оборудования сложно и малоэффективно. В практике обучения и освоения наиболее эффективны 15 для усвоения упрощенные (кинематические плоские или пространственные) схемы механизмов и машины в целом. Кинематические схемы представляют собой упрощенное изображение деталей механизмов в соответствии с принятыми в ГОСТ условным изображениям. При составлении кинематических схем учитывают следующие правила: - расположение деталей на схеме должно соответствовать их расположению в машине; - необходимо учитывать действительные взаимосвязи деталей; - схема должна давать представление о характере преобразования движения; - должны быть учтены конструктивные особенности детали, определяющие регулировки в машине (прорези в деталях, места скрепления деталей и др.); - нельзя усложнять схему конструктивными подробностями деталей и деталями, не влияющими на характер движения, регулировки и взаимодействие механизмов. Пространственная кинематическая схема выполняется в системе координат XYZ, где ось OY расположена вертикально, ось OX проведена под углом 7 от горизонтали вверх, а ось OZ – под углом 41 от горизонтали вниз. Построение схемы начинают с изучения конструкции механизма, его деталей, их взаимного расположения и движения в машине, имеющихся регулировок. При построении плоской кинематической схемы все детали проецируются на вертикальную плоскость, параллельную плоскости вращения кривошипа. Действие механизма по кинематической схеме рассматривают в следующей последовательности: 16 - определяют положение рабочего органа машины и кинематическую цепь (цепи) деталей, сообщающих рабочему органу движение от главного вала; - изучают процесс передачи движения рабочему органу, начиная от маховика главного (распределительного) вала машины; - составляют логические цепочки работы механизмов машины. Регулировки в механизмах машины возможны в местах соединения деталей через стягивающие винты на валах, осях и других несущих деталях. Места регулировок изображают удлиненными линиями в рычагах, регулировочными винтами, регулировочными гайками, кулачками и др. Алгоритмической основой для рассмотрения работы оборудования, независимо от конструкции и назначения, являются логические цепочки работы механизма. Ознакомление с методикой проводится в процессе изучения машин от простого к сложному. Обучающиеся уже на первом занятии могут составить логические цепочки простейших механизмов по образцу. Так как учебный материал является основой формирования профессиональных компетенций, то закрепление знаний происходит в ходе выполнения практических и лабораторных занятий. Каждый обучающийся выполняет задание индивидуально: выполняет кинематическую схему машины; определяет название позиций деталей, обозначенных на схемах; составляет логические цепочки работы механизмов и защищает работу. Поясняя на выполненной схеме установленные взаимосвязи. Составление логических цепочек формирует у обучающихся как навыки выполнения схем оборудования, так и умение читать схемы оборудования, независимо от назначения, это является частью профессионально-ориентированного обучения техников-механиков (независимо от специализации). 17 Методика логических цепочек сформирована преподавателями – практиками техникума информационных и промышленных технологий на личного основе опыта, полученного во время обучения в ВУЗах, профессиональной деятельности на предприятиях отрасли и в ходе педагогической деятельности, обратной связи с обучающимися. Примерный алгоритм выполнения практического занятия: 1. Выполнить в условном масштабе кинематическую схему швейной машины определенного класса. 2. Составить логические цепочки работы механизмов иглы, петлителя, перемещения материалов машины. 3. Выполнить кинематическую схему механизма, предложенного преподавателем с учетом обозначений, принятых в машиностроении. 4. Расшифровать обозначения позиций схемы в соответствии с предложенным вариантом задания (схема механизма машины другого класса). Пример построения логических цепочек работы механизмов на примере швейной машины конструктивно-унифицированного ряда 876 класса. (рис. 8). Логические цепочки машины 876 класса имеют вид Механизм иглы: маховик → главный вал → первое колено → шатун → коромысло → игольный вал → кривошип → шатун → державка → игловодитель → иглодержатель → державка → иглы. Механизм петлителя: Движение поперек линии строчки: маховик → главный вал→ второе колено→ шаровой шарнир→ шатун→ державка с шаровым шарниром→ поперечный вал→ державка с петлителем. Движение вдоль линии строчки: маховик → главный вал→ эксцентрик → шатун → поводок → поперечный вал→ державка с петлителем. 18 Механизм перемещения материалов: Движение подъема: маховик → главный вал→ эксцентрик → рычаг→ шатун-рамка →рычаг рейки →сухарик →дифференциальные рейки. Движение подачи: маховик → главный вал → эксцентрик → шатун → рычаг → вал подачи → коромысло → поперечный валик→ коромысло → рычаг рейки → сухарик→ дифференциальные рейки Рис. 8. Базовая швейная машина цепного плоского стежка КУР-876: И - иглы; Н – нитеподатчик; П-петлитель; Т- рейки; Л – лапки; 1, 9, 12, 22 –шатуны; 2,3,5,18,11 – коромысла; 4 – вал подачи;6 – игловодитель; 7,8 – нитеподатчики; 10 – игольный вал; 13 –главный вал;1 4 – нитенаправитель; 15 – кулачковый нитеподатчик;16 – шаровой шарнир; 19 – поперечный валик; 20 – поводок; 21 – эксцентрик; 23 – вилка поводка; 24, 25 – эксцентрики горизонтального и вертикального перемещения рейки Применение методики обучения составления алгоритма работы оборудования (логических цепочек) формирует у будущих выпускников общие компетенции (ОК 1- 9 ФГОС СПО по специальности 15.01.02), соответствующие основным видам профессиональной деятельности. Обучающиеся в ходе выполнения заданий постепенно получают 19 мотивацию на освоение будущей специальности, осваивая оборудование смежных отраслей легкой промышленности. Организация ремонта промышленного оборудования Областью профессиональной деятельности выпускников (техниковмехаников) на основании характеристики профессиональной деятельности выпускников (ФГОС) является организация и проведение работ по монтажу, испытанию, эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту промышленного оборудования и организация работы структурного подразделения. Основой проведения качественного ремонта является диагностирование оборудования, выявление неисправностей, нарушающих нормальную работу машин. Диагностика сводится к проведению ряда общих для всех отраслей машиностроения и промышленности следующих мероприятий: - проверка исправности оборудования (деталей, конструкции в целом), проводится при изготовлении, модернизации и сборке (бракованные детали заменяют); - проверка работоспособности оборудования (выполнение им своих функций), проводится при запуске в эксплуатацию и после проведения всех видов ремонтов; - проверка правильности функционирования оборудования (установление отрицательных последствий неисправностей, нарушающих правильную работу машин), проводится при техническом обслуживании на месте постоянной эксплуатации. Для поиска неисправностей необходима диагностическая информации, представляющая собой набор данных о параметрах работы машины в исправном и неисправном состояниях. Слесарь-ремонтник или наладчик. Обслуживающий оборудование, должен знать не только конструкцию машины и требования к ее наладке, но и эксплуатационные 20 параметры работы механизмов и агрегатов машины в исправном состоянии. При поиске неисправностей составляют перечень всех возможных неисправностей (СВН), он и является исходной информацией для проведения ремонтно-восстановительных работ. В общем случае диагностирование технического состояния машины сводится к решению частных задач, представляемых в виде классического разветвленного алгоритма (рис. 9.). Рис. 9. Структурная схема диагностирования технического состояния швейной машины Поиск возможных неисправностей может выполняться различными способами в зависимости от наличия ремонтной базы предприятия, ее оснащенности, наличия квалифицированного персонала. Обучающиеся профессиональных в ходе модулей освоения осваивают программ дисциплин методику проведения 21 диагностирования оборудования той или иной отрасли производства и машиностроения, закрепление теоретического и практического материала происходит во время прохождения всех видов практик, при выполнении курсовых проектов и отчетов по практике. Взаимосвязь дисциплин, входящих в профессиональные блоки позволяет обучающимся освоить методику проведения диагностики различными способами и сформировать собственный алгоритм поиска неисправностей и проведения диагностики. Необходимо ознакомить с особенностями, достоинствами и недостатками, условиями реализации каждого из способов диагностики оборудования. Основными способами поиска неисправностей из существующего для данного типа оборудования списка фактических неисправностей (СВН) являются апробированные в практической деятельности методики. 1. «Вслепую или интуитивно» - перебором в СНВ. Способ неэффективен и усложняет проведение работ, обычно применяется наладчиком, если другие способы не дали результата. 2. Методом исключения, от очевидной неисправности к менее вероятной (проверка версий). Способ применяется при несложных ремонтах и требует от наладчика определенного опыта ремонта данного класса оборудования в данных условиях эксплуатации. 3. Методом целенаправленного пошагового поиска на основе существующих алгоритмов причинно-следственных связей между неисправностями и отказами. Метод требует применения заранее разработанных для каждого класса оборудования алгоритмов поиска неисправностей. Метод эффективен при эксплуатации оборудования российского производства, так как типовые алгоритмы приводятся в паспортах машин и выполняются на типовой алгоритмической основе, разработанной ЦНИИШП еще в восьмидесятые годы прошлого века. 22 4. Использование блочно-модульного принципа диагностирования. Применяется при многосоставных сложных отказах и простых ремонтах. Основой метода является сведения о работе каждого устройства. Механизма, модуля, блока оборудования в исправном и неисправном состоянии и при работе оборудования на холостом ходу при известных параметрах функций работы механизмов. 5. Методика использования знаний о физических процессах, протекающих при эксплуатации оборудования и факторах, служащих причинами возникновения отказов. Способ применим при возникновении нестандартных ситуация, не предусмотренных списком отказов. 6. Метод проведения (технологов, конструкторов, консилиума специалистов предприятия механиков, энергетиков и других специалистов) для определения причины отказа в работе оборудования и некачественного выполнения технологической операции. Способ используется для диагностирования наиболее сложных нарушений работоспособности машин. Иногда привлекаются квалифицированные специалисты смежных предприятий так как неисправность может быть спровоцирована субъективными факторами (например, сбоем и ошибкой в разработанной программе технологического процесса). В процессе практико-ориентированного обучения обучающиеся осваивают работу с технической литературой, справочниками, техническими регламентами и стандартами для выбора инструментов и приспособлений для проведения ремонтно-восстановительных работ при эксплуатации оборудования. Для более целенаправленного выполнения и усвоения целесообразно применять опрос в форме составления алгоритма решения ситуационных заданий практико-производственного характера (рис. 10). Технология проблемного обучения на завершающих этапах обучения позволяет сформировать у выпускника на выходе из учебного заведения 23 комплексный подход к решению нестандартных производственных заданий с учетом возникшей ситуации при имеющихся ресурсах ремонтной базы. Рис. 10. Алгоритм обучения поиску причин проявления брака при развертывании пяти отверстий в корпусе насоса Будущий деятельность, выпускник, может широкопрофильные сформированной всего комплекса мотивированный разрешить на типовые профессиональные производственную и задачи нестандартные с помощью логической цепочки при последовательном изучении взаимосвязанных теоретической и практической базы. специальных дисциплин, их 24 Заключение Одним из компонентов современной информационно- производственной и технической культуры выступает алгоритмическое мышление, основным условием формирования которого является процесс создания алгоритмов решения (алгоритмизация) разноплановых учебных, технических и производственных и комплексных заданий. Для формирования умения составлять алгоритмы обучающихся необходимо научить следующему: находить общий способ действия; выделять основные элементарные действия, из которых состоит общее; планировать последовательность выделенных действий; правильно записать алгоритм. Основными алгоритмическую этапами в работе основу являются: преподавателя с опорой на подготовка теоретической и практической базы для успешной работы с алгоритмами; подведение каждого обучающегося к пониманию алгоритма, его структуры и технологии применения; самостоятельная работы обучающихся по применению алгоритмов; пооперационное применение алгоритма при решении доступных учебных заданий. Применение алгоритмов способствует умственному и интеллектуально-профессиональному развитию обучающихся в течение всего процесса профессионального обучения. В ходе анализа накопленного опыта педагогической деятельности преподавателей-практиков, реализующих обучение по профессиональным модулям дисциплин специального, общеобразовательного и профессионального циклов, сформировано консолидированное мнение о том, что особенностью учебного процесса в современных условиях является приоритет формирования профессиональных умений и навыков по отношению к профессиональным знаниям. Это особенно актуально при 25 существующей тенденции снижения мотивации к восприятию учебного материала, и увеличения количества обучающихся, имеющих репродуктивный уровень усвоения. Весь комплекс задач, связанных с изучением специальных дисциплин, алгоритмизации не поддается. Поэтому вопрос о том, поддерживать или не поддерживать принцип алгоритмизации, решается каждым преподавателем индивидуально с учетом степени подготовленности обучающихся. Для решения вопроса об алгоритмизации задач конкретным преподавателем требуется предварительное плодотворное создание методического обеспечения в течение длительного времени - некоторых методических указаний, с представленными алгоритмами и образцами заданий, решенных с их использованием. Усиление будущего внимания выпускника к разностороннему техника-механика, развитию вооружение личности прочными интегрированными знаниями, умениями и навыками для качественного выполнения работ по осваиваемой специальности является важнейшей задачей, определяющей достойное место в современных условиях и интенсивно изменяющихся запросах рынка труда. 26 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Балаш, В.А. Задачи по физике и методы их решения. Изд. 3-е, переаб. и испр. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1974. – 430 с. 2. Беспалько, В.П. Слагаемые педагогической технологии. – М.: Педагогика, 1989. – 192 с. 3. Гальперин, П.Я. Четыре лекции по психологии. – М.: КДУ,2000. – 112 с. 4. Давыдов, В.В.Теория развивающего обучения.- М:ИНТОР,1996.554с. 5. Ермаков, А.С. Оборудование швейных предприятий. В 2 ч.: учебник для нач. проф. Образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.- 240 с. 6. Загвязинский, В.И. Педагогическое творчество преподавателя. - М.: Педагогика, 2000. – 160 с. 7. Иванов, В.П. Технология восстановления деталей машин: учебник. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 458 с. 8. Ивченко, В.А, Техническая механика: Учебно-методический комплекс.- М: ИНФРА-М, 2004. – 160 с. 9. Игруполо, В.С., Вязников Н.В. Физика: алгоритмы, задачи, решения: Пособие для всех, кто изучает и преподает физику. – М.: Илекса, Ставрополь: Сервисшкола, 2002. – 592 с. 10.Олофинская, В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: учебное пособие. – М.: ФОРУМ, 2010. – 349 с. 11.Пойа, Д. Как решать задачу. – М.: Учпедгиз, 1959. – 207 с. 12.Покровский, Б.С. Общий курс слесарного дела: учебное пособие. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 80 с. 27 13.Скакун, В.А. Методика преподавания специальных и общетехнических предметов (в схемах и таблицах): Учеб. Пособие для нач. проф. Образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 128 с. 14.Скакун, В.А. Организация и методика профессионального обучения: учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2009. – 336 с. 15.Скирута, М.А., Комиссаров О.Ю. Инженерное творчество в легкой промышленности. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 184 с.