Деркач Елена Ивановна

Статья «Развитие технического мышления студентов в процессе обучения физике как необходимое условие для подготовки технически грамотного специалиста»

Материал опубликован 26 September 2022

Развитие технического мышления студентов в процессе обучения физике

как необходимое условие для подготовки технически грамотного специалиста

Деркач Елена Ивановна -
преподаватель ГБПОУ «Сахалинский горный техникум»

Аннотация: в статье рассматриваются особенности работы на занятиях физики по формированию технического мышления обучающихся.

Ключевые слова: техническое мышление, междисциплинарные связи.

Физика в системе СПО – необходимое дидактическое средство политехнических знаний, умений и навыков студентов. Взаимосвязь физики с будущей специальностью и производственной деятельностью обучающихся как никогда актуальна. Конкретные знания по физике помогаютвыпускникам техникума решать производственные задачи в профессиональной деятельности.

Физика – базовый предмет, который изучается на первом курсе. За один год обучения студенты должны получить знания, соответствующие ФГОС СПО. Физическая наука, являясь ведущей наукой о природе, служит основой современных технологий. Знания по физике являются важными для профессиональной деятельности, связанной с наукой, техникой и технологией производства.

В последнее десятилетие появился ряд работ, посвященных педагогическим условиям формирования и развития технического и творческого мышления в профессиональном образовании (О.А. Булавенко, М.В. Мухина, В.Д. Симоненко, П.Ф. Филиппов и др.).

"Техническое мышление" рассматривается как профессиональное качество личности, сформированное равноправным взаимодействием понятийных, образных и практических элементов мыслительной деятельности в процессе оперативного решения задач в системе "человек - технический объект".

Цель – теоретически обосновать, разработать и апробировать методическую систему развития технического мышления студентов в процессе обучения физике.

Задачи:

Осуществлять связь физики с дисциплинами профессионального цикла.

На основании изученных педагогических технологий, разработать систему творческого ведения уроков физики, добиваясь положительных результатов обучения.

Разработать методические материалы, сопутствующие успешному развитию технического мышления обучающихся.

В настоящее время существует противоречие между необходимостью развития технического мышления студентов и отсутствием достаточно разработанной педагогической системы, позволяющей эффективно решить эту проблему. Это является основанием считать, чторазвитие технического мышления и интеграция физики в будущую профессиональную деятельность актуальна.

Причины противоречий:

сокращение количества часов по дисциплине;

несогласованность учебных планов;

слабая подготовка обучающихся.

Проблему можно решить, установив междисциплинарные связи физики с дисциплинамипрофессионального цикла.Студенты смогут убедиться в том, что те теоретические знания, которые они получают на физике, непременно пригодятся в их будущей профессиональной деятельности. Как это можно сделать.

Iэтап. Отбор существующего, «перекликающегося» с физикой содержания курса профессиональных дисциплин, его систематизация.

Анализ программы провожу по следующей схеме:

отрасли и объекты производства, где будут работать студенты;

изучаемые темы и вопросы;

содержание дисциплин профессионального цикла, анализ технологического материала;

физические явления, понятия, законы,теории, лежащие в основе технологических процессов и технических объектов.

Этот анализ помогает сориентироваться в темах изучаемых профессиональныхдисциплин.Так как процесс обучения опирается на различные дидактические средства, наглядные пособия, в том числе электронные, то проводится и их изучение, систематизация.

IIэтап.Планирование.

Составляется таблица «Взаимосвязь дисциплин профессионального цикла и физики» (Приложение 1).

IIIэтап.Поурочное планирование(Приложение 2).

На этом этапе нужно учитывать:

Время, когда материал проходят на уроках физики и дисциплинах профессионального цикла.

Если на занятиях дисциплин профессионального цикла обучающиеся знакомятся с совокупностью разнородных физических явлений, которые еще не изучались на физике, то вопросы тем программы объединяются при рассмотрении одного сложного технологического механизма.Появляется возможность их комплексного изучения с учетом применимости в будущей профессиональной деятельности.

Желательно отдавать предпочтение активным формам работы на занятии.

Если материал изучался на уроках дисциплин профессионального цикла, то преподаватель физики может изложить его сам или поручить этосделать студентам (заранее) в виде сообщения, презентации, реферата и т.д. При этом нет необходимости подробно описывать конструктивные технические решения, важно выяснить физические основы.

Для плана конкретного урока составляю временную его структуру, отбираю наиболее эффективные средства, рассматриваю целесообразность их применения, определяю какое значение данная тема имеет при формировании профессиональных компетенций. При недостатке иллюстративного или программного материала провожу поиск в Интернете. Из найденных материалов составляю презентацию для визуализацииработы машин и механизмов или показываю видеоматериалы. Происходит более успешное усвоение программного материала и понимание важности физики для освоения специальности или профессии.

Использование проблемных, частично-поисковых и исследовательских методов проведения уроков физики при тесном сотрудничестве с педагогами профессиональных циклов, позволяют формировать техническое мышление обучающихся – важного качества для дальнейшей работы на производстве.

Физика – основа подготовки технически грамотного специалиста.

Литература

1. Гурова, Л.Л. Психология мышления. [Текст]/ Гурова Л.Л.- М.: ПЕР СЭ, 2005, 135 с.

2 . Баксанский , О. Е. Проблемное обучение: обоснование и реализация // Наука и школа. - 2010 г. - 1 - с.19-25

3. Ильницкая, И.А. Проблемные ситуации.- М.,- 2015- с.356

Приложение 1

Взаимосвязь дисциплин профессионального цикла и физики

Вопросы из программы специальных дисциплин

Понятия, явления и законы физики, лежащие в основе устройства технических объектов и действия технологических процессов

Средства наглядности

Механизмы теплового двигателя: гильзы дизелей, цилиндры (гильзы) двигателей с воздушным охлаждением, головка блок-картера дизеля, поршень, компрессионные и маслосъемные кольца. Поршневой палец, шатун, коленчатый вал, шатунные вкладыши, маховик. Работа кривошипно-шатунного механизма.

Учет теплопроводности различных материалов, из которых изготовлены блоки головки цилиндров и поршень; увеличение поверхности теплоизлучения – ребра снаружи цилиндров в головке.

Сила трения борьба с ней.

Шлифовка внутренней поверхности гильз, запрессовка бронзовой втулки в верхнюю головку шатуна, установление вкладышей в нижнюю ее головку, смазка деталей.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма (основные понятия механики).

Природа сил, действующих на детали и узлы кривошипно-шатунного механизма

Инертность, ее зависимость от массы: маховики обладающие большой массой, обеспечивают прохождение поршня через «мертвые точки».

Механические свойства твердых тел, из которых изготовлены детали кривошипно-шатунного механизма.

Деформация: сжатие, растяжение, изгиб шатуна; двутавровая форма шатуна, и ее физическое обоснование (средние слои шатуна деформации не подвергаются и не влияют на его прочность).

демонстрационный щит «Кривошипно-шатунный механизм» (последний относится к двигателям СМД-14 и Д-50); модель и учебный кинофильм «Двигатель внутреннего сгорания», учебный фильм «Механические свойства твердых тел»; детали и узлы двигателя (модели).

Приложение 2

Взаимосвязь физики с предметами профессионального цикла

Вопросы курса физики	Сведения из курса специального цикла	Наглядные средства, способствующие осуществлению межпредметных связей	Формы и приемы работы по реализации межпредметных связей
Основные положения МКТ Строение газообразных жидких и твердых тел	Вязкость топлива и масел определяется силами взаимодействия между молекулами и зависит от температуры. Сжатие воздуха поршнем в цилиндре дизеля и горючей смеси в цилиндре ДВС в 10-15 раз указывает на то, что между молекулами имеются промежутки. Повышение твердости поверхностного слоя деталей кривошипно-шатунного механизма путем цементации углеродом, то есть насыщения им поверхностного слоя стального изделия совершается в результате диффузии углерода в металл.	Учебные фильмы «Питание тракторного дизеля», «Молекулы и молекулярное движение». Модель ДВС Модель «Кривошипно-шатунный механизм»	Беседа о природе вязкости топлива и масел с использование демонстрационного опыта «Внутреннее трение в жидкости» и показ учебных фильмов. Показ опыта «Сжатие воздуха поршнем в цилиндре». Решение задачи: «Воздух в цилиндре дизеля сжимается в 15-20 раз. На какую особенность строения газов это указывает?». Беседа о физических основах цементации углерода в повышении твердости поверхностного слоя деталей таким путем.
Температура;ее изменение. Теплообмен. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы в газах. Свойства газов, их применение.	Изменение температуры в цилиндре дизеля в ходе его рабочих тактов. Температурный режим и система охлаждения, смазки ДВС. Устройство системы жидкостного и воздушного охлаждения. Температурный фактор и неравномерный износ цилиндров. Поршней и других деталей ДВС, влияние этого фактора на состояние смазки и топлива. Измерение параметров газа (P,V, T) в рабочих тактах ДВС. Роль термостата в системе жидкостного охлаждения дизеля. Измерители температуры в системе охлаждения.	Модель «Двигатель внутреннего сгорания», «Система смазки», учебный фильм «Тепловые двигатели», «Двигатели внутреннего сгорания», «Система охлаждения двигателя». Натурные объекты: термометр системы охлаждения, манометр системы смазки.	Беседа о температурном режиме ДВС при изменении его газовых параметров в рабочих тактах. Решение задач на расчет газовых параметров в конце рабочих тактов ДВС. Самостоятельная работа с учебником «Тракторы» и раздаточными материалами «Детали ДВС» для выяснения роли температурного фактора и его влияние на характер износа механизмов двигателя. Ответы на вопросы: каков температурный интервал нормальной работы двигателя? К каким последствиям ведут его перегрев и переохлаждение. Какие виды теплообмена в нем используется и где? Какую функцию выполняет термостат? Как устроены и где применяются датчик и дистанционный указатель температуры? Практическая работа «Изучение работы термостата». Самостоятельная работа по учебнику «Бульдозеры» «Принцип действия дистанционного термометра ДВС»
Испарение и кипение жидкостей	Испарение топлива в камере сгорания и топливном баке. Получение дизельного топлива и смазочных материалов из нефти путем перегонки.	Учебный фильм «Система питания дизелей»	На основе демонстрации опыта «Испарение различных жидкостей» проводится беседа о значении испарения топлива в камере сгорания ДВС, его роли в получении дизельного топлива, смазочных материалов.
Явления смачивания и капиллярности	Смазочное масло должно смачивать металл и образовывать на рабочей поверхности трущихся деталей прочную пленку. Капиллярный метод определения трещин в деталях машин.	Модель «Система смазки двигателя». Учебный фильм «Роль смазки».	Беседа с показом опыта «Смачивание и не смачивание твердых тел жидкостью». О значении смачивания и капиллярности в работе ДВС. Самостоятельная работа «Способы выявления скрытых дефектов у деталей ДВС».
Свойства твердых и жидких тел.Деформации, их виды, применение и учет в технике.	Особенности и свойства материалов, из которых изготовлены отдельные детали и узлы двигателя (кривошипно-шатунный механизм, поршневой палец (изготовлен из мягкой стали, т.к испытывает огромные деформации изгиба), ходовая часть трактора, пружины форсунки, регулятор частоты вращения вала, подвески и т.д). Виды деформации (растяжения, сжатия, сдвиг, изгиб, кручение) в рабочих деталях и в узлах ДВС, ходовой части, карданной передачи и их учет на практике. Сила упругости пружины в работе распределительного механизма, форсунки однорежимного и всережимного регуляторов.	«Кривошипно-шатунный механизм», «Движитель гусеничного трактора с подвесками», «Распределительный механизм», «Тормоза». Учебный фильм «Ходовая часть автомобиля». Учебный фильм «Деформации и их виды». Модель форсунки.	Беседа об использованных материалах, их свойствах и видах, встречающихся в узлах трактора, о деформациях, роли силы упругости в работе отдельных узлов. Самостоятельная работа с учебником «Бульдозеры» по выяснению из каких металлов и сплавов изготовленные важнейшие детали трактора и почему; какие требования к ним предъявляются; установлению видов деформации испытываемых главными узлами трактора во время его работы. Выполнения задания: предложите способ определения коэффициентов жесткости пружины подкачивающего насоса и выясните, к чему приводит уменьшение этого коэффициента. Экскурсия в ремонтную мастерскую угольного разреза с целью ознакомления с применяемыми способами изменения физико-механических свойств материалов при ремонте машин.
Внутренняя энергия. Превращение энергии. Принцип действия тепловых двигателей, их КПД. Применение на производстве. Тепловые двигатели и охрана природы.	1.Превращение энергии в ДВС. 2. Принцип работы ДВС (физические основы) 3. Виды ДВС: карбюраторные и дизельные. 4. Мощность и экономичность поршневых ДВС. 5. Тепловые двигатели в угольной промышленности.	Плакат «Двигатели внутреннего сгорания», таблица «Основные параметры двигателя внутреннего сгорания», учебный фильм «Бульдозеры»	Беседа о работе ДВС и их характеристиках. Демонстрация опыта «Воздушное огниво». Беседа о задачах современного этапа по совершенствованию техники использующей ДВС. Обсуждение проблем экологии.