О ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

April 11, 2012 by admin Комментировать »

Слободянюк А. А., Хрусталев А. Ф. Севастопольский национальный технический университет г. Севастополь, Украина Тел.: (0692) 235168; e-mail: ped@sevgtu.sebastopol.ua

Аннотация – в статье рассматриваются способы, формы и методы обучения студентов технических университетов по дисциплинам физико-математического цикла, являющимися одними из базовых в процессе формирования будущего инженера.

I.  Введение

Национальная доктрина развития образования Украины в XXI столетии определила цели и приоритеты дальнейшего совершенствования всех ее звеньев с учетом новых социально-экономических условий. В частности система образования должна обеспечивать «подготовку людей высокой образованности и морали, квалифицированных специалистов способных к творческому труду, профессиональному росту, освоению и внедрению наукоемких и информационных технологий, мобильности и конкурентоспособности на рынке труда» [1, С. 5].

II.  Основная часть

Активизация обучения студентов

Проблема поиска новых средств, форм и методов обучения студентов остается одной из актуальных в современной высшей школе. Последнее связывают, прежде всего, с развитием у обучаемых интеллектуальных, моральных и физических сил направленных на овладение умениями и навыками учебной деятельности.

На старших курсах, сказанное выше, может быть реализовано: в ходе работы с интеллектуальными тренажерами, моделирующими инженерные функции; в процессе использования информационных и педагогических технологий, включающих интерактивное видео, медиа и мультимедиа; при проведении занятий типа программно-ролевых, стратегических и кооперативных игр.

Вместе с тем, для студентов «младших» курсов интерес к обучению следует формировать на основе «узнаваемых» для них дидактических принципов: доступность, наглядность, связь с жизнью. Важным условием, как в первом так и во втором случае, является учет уровня развития студентов, а также создание эмоционального и мотивационного «комфорта» в обучении [2].

Физика

Эффективное изучение курса общей физики можно реализовать с помощью принципа наглядности. Известно, что около 80% информации об окружающем мире человек получает через зрительные каналы восприятия в виде образов. В этой связи нами предложен метод решения так называемых «наглядных» задач, которые отличаются от традиционных тем, что условие в них представлено в виде схематического рисунка и краткого пояснения к нему. Студенты самостоятельно, на основании анализа изображенной ситуации, производят необходимые измерения, затем выполняют расчет. Другой пример, при котором «вербальная» информация сведена к минимуму, это – условие задачи в виде динамической модели. В нашем случае это – динамические наглядные задачи (ДНЗ). В такой задаче формулировка условия осуществляется через определенный видеоряд (видео или мультимедийный «ролик»), демонстрирующий динамику изучаемого процесса. Студенты видят на экране условие, более зримо представляют процесс, что способствует развитию логики, актуализации знаний и переносу их в область практики [3].

Определенный интерес для будущего инженера представляют задачи с профессиональной ориентацией. Так, по теме «Кинематика и динамика поступательного движения» предлагается справочный материал по судовым измерителям скорости (лагам). При этом студенты получают в качестве раздаточного материала копии диаграмм самописца лага и определяют искомые величины.

Для усиления мотивации к некоторым задачам мы предлагаем использовать историческую справку, другую полезную информацию. Например, задача о нахождении максимального гироскопического давления на опоры подшипников быстроходной турбины при килевой качке сопровождается рассказом о том, как академик А. Н. Крылов, будучи главным строителем флота, отстранил от работы профессора политехнического института, не сумевшего рассчитать гироскопические моменты, действующие на опоры подшипников. В задачах по теме «Движение заряженных частиц в магнитном поле. МГД – генератор» можно предложить информацию, связанную с испытанием судовых конструкций и отсеков на непроницаемость и герметичность, а также на расчет упора, создаваемого МГД-движетелем в морской воде. Решение физической задачи по теме лабораторного практикума, как правило, помогает студентам установить, будет ли полученный при их решении результат совпадать с тем, который рассчитан при эксперименте. При этом важным дополнением является реферативная работа студентов. Ориентировочный список тем рефератов с краткими к ним комментариями предлагается уже на первых лабораторных занятиях. Темы адресованы, прежде всего, на специальности тех факультетов, где в дальнейшем будущему инженеру могут быть полезны знания по конкретным разделам физики. В частности разделы «Волновая и квантовая оптика» могут быть полезны при изучении проблемы синтеза антенных решеток; интерференции морских волн на различного рода неоднородностях рельефа; применения лазеров в технике и медицине.

Еще одним примером организации процесса обучения по физике могут быть комплексные учебные программы (КУП). КУП – логически построенная система связей в рамках избранной темы между теоретическим материалом лекции, практическим решением задач, лабораторным практикумом. Например, материал по теме «Явление дифракции», излагаемый на лекции, закрепляется решением достаточно простых многовариантных задач по дифракции на щели, круглой диафрагме. Кроме фрагментов из кинофильма и телезаставок, на лекции используется также комплекс демонстраций на различных препятствиях или решетках, амплитудной и фазовой зонных пластинках. Далее теоретический материал используется при выполнении лабораторных работ [4].

Математика

Изучение математики в высшей технической школе часто связывают с овладением студентами дедуктивным методом. Именно в этом случае у студентов формируются логика последовательного изучения материала, происходит знакомство с взаимосвязями компонентов знаний в системе, осуществляется закономерный переход от усвоенных знаний к новым. Таким образом, дедуктивный метод способствует развитию наглядно-образного, абстрактного и логического мышления. [5, с. 5]

Вот почему, мыслить «математическими образами», а говоря современным языком «математическими моделями», помогает студентам овладевать конкретными, интеллектуально-творческими навыками будущей профессиональной деятельности. Наши наблюдения показывают, что овладение студентами дедуктивным методом происходит наиболее осознанно и зримо в тех случаях, когда математические модели включают материал, имеющий яркую эмоциональную окраску, а также историческую, нравственную и практическую значимость. Так например, построение и исследование математических моделей объектов, явлений и процессов помогло нашим авиаконструкторам, в годы Великой Отечественной войны решить проблему возникновения опасных вибраций (флаттер), которые вызывали мгновенное разрушение самолетов в воздухе. Кроме того, при взлете или посадке самолета его колеса начинали «вилять» из стороны в сторону (явление шимми), что нередко вызывало их катастрофы.

Построив математические модели указанных явлений, коллектив учёных, возглавляемый известным ученым М. В. Келдышем, провел исследования катастроф самолетов, и установил причины их разрушения, как результат неточного расчета. Тем самым были спасены жизни многих лётчиков и боевые машины.

Примером экологической значимости математической модели может служить таблица «непотопляемости», или математическая модель живучести судна.

Известно, что корпус корабля разделен водонепроницаемыми перегородками на отсеки, чтобы при пробоинах вода не залила корабль полностью. Если в каком-то отсеке образуется пробоина, и он заполняется водой, то для уменьшения крена приходится сознательно заполнять водой отсеки с противоположного борта. Однако были нередко случаи, когда судно переворачивалось и погибало.

Корабел и математик, академик А. Н. Крылов предложил рассчитать еще на стадии проектирования судна, как скажется на его крене затопление каких-то отсеков, и какие отсеки с противоположной стороны необходимо затопить для выравнивания. Результаты таких расчетов и были сведены в таблицу «непотопляемости», которыми до сих пор снабжаются суда всех флотов мира.

А, если такая таблица предотвращает катастрофу танкера с огромным количеством нефти, которая не выливается в море, то это уже будет свидетельствовать и о большой её экологической значимости [6, с. 42-43].

Умение проектировать и представлять процессы и явления в форме математической модели способствует решению задач в других науках. Так, математическая модель, позволяющая путем вычислений устанавливать ход светил как в будущем, так и в далеком прошлом, проливает свет на известное историческое события, описанные древнегреческим историком Геродотом, о том, что когда воевавшие между собой лидийцы и мидяне сошлись на поле боя, началось неполное солнечное затмение. Противники истолковали затмение как знамение богов, повелевавших прекратить войну, и они заключили мир.

Историкам не была известна точная дата этого события. Они относили его ко времени между 626 и 583 годами до н. э. Вместе с тем на основе указанной выше модели было определено, что описанное Геродотом сражение произошло 28 мая 585 года до н. э.

Известны другие выразительные примеры математических моделей, о которых в частности рассказывает в романе «Война и мир» писатель А. Н. Толстой (том III). В частности, речь идет о приеме, составляющем сущность анализа бесконечно малых (т. е. математического анализа, основы которого теперь излагаются при изучении дисциплины «Алгебра и начала анализа»). Высказанные соображения используются писателем для более глубокого понимания законов «исторического движения». Там же Л. Н. Толстой указывает: «Для человеческого ума непонятна абсолютная непрерывность движения. Человеку становятся понятно законы какого бы то ни было движения только тогда, когда он рассматривает произвольно взятые единицы этого движения».

Укажем также на использующую математический язык характеристику ценности человека, предложенную Л. Н. Толстым. Эта характеристика – дробь, в числителе которой находятся достоинства человека, а в знаменателе – его мнение о себе. Чем больше действительных достоинств у человека, тем больше дробь, но чем больше его мнение о себе, тем дробь меньше. Конечно, в рассматриваемом случае – дробь, как и любая другая математическая модель, имеет свои границы применимости, исключающие случаи, при которых человек почти без достоинств, но без самомнения имел бы очень большую ценность.

Наконец, отметим, что математическая модель, представляющая золотую пропорцию широко применяется в живописи и архитектуре при создании целостной гармонической формы, наиболее полно выражающей содержание произведения [7, С. 6].

III.  Заключение

Дальнейшее совершенствование активизации учебной работы студентов технических университетов является одним из важных аспектов реформирования системы высшего образования. Последнее должно обеспечить высокую конкурентоспособность и востребованность будущего инженера. Значительное место в решении этого вопроса, как было показано выше, отводится дисциплинам физико-математического цикла.

IV. Список литературы

[1] Нац1ональна доктрина розвитку осв1ти Украши у XXI CTonirri. К.: “Шктьний св1т”, 2001.- 24 с.

[2] Формирование творческой личности будущего инженера / В. С. Кагерманьян, В. К. Маригодов, А. А. Слободянюк, М. Г. Гарунов: Под ред. А.Я. Савельева. — М.: Изд-во НИИВО, 1993,— 295 с.

[3]  Топилина Н. В. О некоторых аспектах активизации познавательной деятельности студентов (на примере «Общей физики») // Постметодика, № 2-3 (40-41), 2002,

с. 126-127.

[4]    В. В. Варакин, Ю. Е. Бушуев и др. Комплексные учебные программы // Специалист, 2003, №9, с. 33-35.

[5]    Професшна oceiTa: Навч. noci6 / За ред. Н.Г. НПчкало.

К.: Вища школа, 2000. — 380 с.

[6]    Математика и научно-технический прогресс. – М.: Знание, 1972. —64с.

[7]    Ковалев Ф. В. Золотое сечение в живописи. Учебное пособие. – К.:Вища школа,1989. – 143 с.

FUNDAMENTAL STUDENTS TRAINING IN TECHNICAL UNIVERSITIES

Khrustalev A. F., Slobodyanyuk A. A. Sevastopol National Technical University Sevastopol, Ukraine

Abstract – Discussed are the methods of students training in physics and mathematics, as a basic subjects in the course of forming a future engineer.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты