Интегрированное изучение курса физики и профессиональных дисциплин будущими машинистами локомотива

искусств и художественного образования, факультета педагогики и методики начального образования, факультета русского языка и литературы. Выявились определённые проблемы:

- неприспособленность большинства аудиторий для проведения занятий с использованием мультимедиа,

- отличие цветопередачи монитора компьютера и проекторов,

неумение студентов вести конспект учебного занятия, проводимого с использованием мультимедийных презентаций, и ряд других. Это потребовало оперативной корректировки презентаций. В целом, опыт внедрения презентаций в практику проведения занятий по естественнонаучной картине мира представляется нам положительным. Мы считаем, что данное направление необходимо продолжать и развивать в дальнейшем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Донских, С. А. Разработка и использование презентаций по теоретической механике / С. А. Донских, В. Н. Сёмин, П. В. Моисеев // Вестник Таганрогского государственного педагогического института. - 2012. - № 1. Физико-математические и естественные науки. - С. 92.

2. Донских, С. А. Мультимедийный дидактический комплекс по механике жидкостей и газов / С. А. Донских,

B. Н. Сёмин // Информационно-коммуникационные технологии учителя физики и учителя технологии: мат-лы шестой Всерос. науч.-практ. конф. / Москов. гос. обл. соц.-гум. ин-т. - Коломна, 2013. - Ч. 1. -

C. 103.

3. Донских, С. А. Разработка видеолекций по теоретической механике / С. А. Донских, В. Н. Сёмин // Вестник Таганрогского государственного педагогического института. - № 1. Физико-математические и естественные науки. - 2011. - С. 147-152.

4. Режим доступа: http://www.i-exam.ru/

УДК 371 ББК 74.47

А. Г. Лойторенко, М. Г. Макарченко

ИНТЕГРИРОВАННОЕ ИЗУЧЕНИЕ КУРСА ФИЗИКИ И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН БУДУЩИМИ МАШИНИСТАМИ ЛОКОМОТИВА

Аннотация. В данной статье рассматривается проблема низкого уровня усвоения физики обучающимися колледжа. Проанализированы причины отсутствия мотивации изучения физики. Выявлена и обоснована целесообразность создания интегрированного курса физики и профессиональных дисциплин с целью формирования общих и профессиональных компетенций обучающихся.

Ключевые слова: интеграция, интегрированный курс физики, общие и профессиональные компетенции, машинист локомотива.

A. G. Loitorenko, M. G. Makarchenko

INTEGRATED STUDY OF PHYSICS COURSE AND PROFESSIONAL DISCIPLINES TO FUTURE DRIVERS OF THE LOCOMOTIVE

Abstract. In this article is examined the problem of the low level of mastering physics by the trainers of college. The reasons for the absence of the motivation of the study of physics had been analyzed. The need of creating the integrated physics course and professional disciplines for the purpose the forming the general and professional scopes of trainers had been revealed and substantiated.

Key words: pedagogy, synthesis, integration, the integrated physics course, general and professional scopes, engineman.

Современный уровень развития железнодорожного транспорта требует подготовки высококвалифицированных компетентных специалистов, что отражено в Законе об образовании, и Федеральном Государственном Образовательном Стандарте третьего поколения (ФГОС), где сформулированы общие и профессиональные компетенции, которыми должен обладать машинист локомотива. На основе ФГОС и примерной программы учебной дисциплины, рекомендованная экс-

пертным советом и утверждённая Минобразования РФ, на основании письма Департамента государственной политики и нормативно-правового регулирования в сфере образования Минобрнауки России от 29.05.2007 № 03-1180: «Основным результатом деятельности образовательного учреждения должна стать не система знаний, умений и навыков сама по себе, а набор ключевых компе-тентностей в интеллектуальной, гражданско-правовой, коммуникационной, информационной и прочих сферах. При этом российское образование не отказывается от традиционных целей, но они получают новое звучание. При сохранении фундаментальности образования предполагается увеличить его практическую и жизненную значимость...».

Вследствие рекомендаций Минобразования РФ и с учётом новых ФГОС, разработанная мной программа курса физики содержит профессиональный компонент и ориентирована на реализацию федерального компонента государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по физике на базовом уровне в пределах основной образовательной программы начального профессионального образования с учетом профиля получаемого профессионального образования. Это должно приводить к результату:

• во-первых, показывать, что физика служит теоретической базой для овладения методикой и технологией данной профессии;

• во-вторых, повысить интерес обучающихся к физике и усилить мотивы ее изучения за счет иллюстраций профессиональной значимости курса физики.

Но в действительности у основной массы обучающихся наблюдается снижение интереса к физике и снижение уровня обученности, так как чисто механический перенос материала профессиональных дисциплин не даёт качественно новых изменений в преподавании физики.

Традиционный образовательный процесс профессиональной подготовки будущих машинистов локомотива можно охарактеризовать следующим образом:

1) два образования - базовое полное и профессиональное - обучающиеся получают не «параллельно», а одно за другим;

2) теоретическая подготовка и по теоретическим, и по общеобразовательным предметам опережает практическую подготовку;

3) материально-техническая база частично укомплектована необходимыми средствами обучения для профессиональных дисциплин - «бумажное» изучение преобладает над «реальным общением» с техникой;

4) особое, часто негативное, отношение обучающихся к предметам общеобразовательного цикла ввиду педагогической и частично социальной запущенности обучающихся.

А. Как правило, интересы обучающихся, пришедших получать среднее профессиональное образование, ограничены только предметами профессионального цикла. Уровень знаний обучающихся по предметам общеобразовательного цикла очень низок, а, следовательно, понижена мотивация к изучению этих предметов, материал которых по программе 10-11 классов достаточно сложен [1, 139].

Б. Курс естественнонаучных дисциплин, в частности курс физики для профессий социально-экономического профиля, имеет избыточное количество информации, а содержание курса для профессий технического профиля (например «Машинист локомотива) по его отдельным разделам недостаточное.

Говоря о профессии «Машинист локомотива», отметим, что курс физики является базовым для большинства дисциплин профессионального цикла, таких как «Устройство, техническое обслуживание и ремонт узлов локомотива (электровоза), «Общий курс железных дорог» и др.

В самом деле, машинист локомотива должен знать устройство локомотива, иметь навыки построения и чтения графических документов; производить наладку работы различных систем и узлов локомотива. Ему нужно знать устройство двигателя электровозов постоянного и переменного тока, их ремонт, характеристики и свойства комплектующих деталей. На практике обучающийся должен быстро выполнять математические вычисления, производить расчеты с применением знаний из физики, технической механики или электротехники. Так же он должен выполнять наладочные и контрольные функции, быстро и безошибочно определять изменения, происходящие при работе локомотива. Чтобы доводить ремонтные работы до конца, от современного рабочего требуются знания производственного процесса в целом, его научно-технические основы и компьютерная грамотность. Обучение такого рабочего должно включать в себя уже не только специальную и общетехническую подготовку, но и полное среднее образование. Для того чтобы выполнять свои должностные обязанности, выпускнику потребуются прочные знания дисциплин профессионально-технического цикла, основу которых составляют физические законы, теории, явления. Следовательно, изучение физики в колледже по профессии «Машинист локомотива» - необходимая часть теоретической профессиональной подготовки.

Всё вышеперечисленное и личный опыт позволили выявить основные противоречия указанного образовательного процесса:

1) между объективно непрерывным увеличением объёма материала по физике и профессиональных дисциплин и субъективными возможностями обучающихся в условиях сокращения количества часов, отведённых на курс и по учебному плану;

2) между усвоением обучающимися разобщенных по учебным дисциплинам знаний и умений и необходимостью их комплексного применения в профессиональной деятельности машиниста локомотива;

3) между необходимостью целенаправленного формирования профессиональной компетентности обучающихся в процессе обучения физике и отсутствием научно обоснованной модели ее обновления и реализации;

4) между потребностью в обучении, содержащем профессионально значимый компонент и недостатком доступных учебных пособий, объединяющих курс физики с предметами профессионального цикла.

Данные противоречия свидетельствуют об актуальности проблемы усвоения физики на уровне необходимом для осмысления ряда профессиональных дисциплин. Отсюда вытекает и цель исследования: поиск путей и методов усвоения общеобразовательных дисциплин, в частности физики, на уровне необходимом для качественного овладения профессией «Машинист локомотива».

В качестве причин указанного положения дел укажем следующие.

1. В традиционной программе практически отсутствует принцип межпредметного синтеза.

2. Низкая мотивация учебной деятельности у обучающихся, связанная с изучением физики. Снижение уровня обученности и качества знаний по физике.

3. Отсутствие учебников, содержащих связь физики с профессиональной и практической деятельностью обучающихся.

Для подтверждения этого вывода и уточнения его особенностей были проведены дополнительные исследования в виде анкетирования обучающихся и бесед с ними. Для выявления указанных причин учащимся второго курса было предложено ответить на вопросы:

1. Вызывает ли профессия машинист локомотива интерес, и какие знания по физике с их точки зрения могут им понадобиться как будущим квалифицированным специалистам?

2. Какими профессиональными умениями и знаниями должен обладать машинист?

3. Достаточны ли знания, полученные в начальном профессиональном образовании для Вашего успешного личностного, профессионального и карьерного роста в профессии машиниста?

4. Каким уровнем профессионального образования должен обладать специалист (начальным, средним или высшим)?

5. Какие разделы курса физики наиболее важны для будущих машинистов?

6. Необходимы ли с их точки зрения знания сущности физических процессов, протекающих в основных узлах локомотива?

7. Какой материал вызывает больший интерес, более понятен и лучше усваивается учащимися: содержащий информацию, связанную с их будущей профессией или материал из учебника физики?

8. Какие практические задания более полезны для формирования умения решать физические задачи: содержащие вопросы, решение которых помогает разрешать проблемы в профессиональной деятельности или традиционные задачи из учебника физики?

9. Какие разделы курса физики вызывают наибольшие трудности для изучения и почему?

10. Каким Вы видите учебник по физике, необходимый именно будущему машинисту локомотива, работающему на высокотехнологичном современном железнодорожном транспорте?

Анализ результатов опроса выявил следующее:

45 % обучающихся считают, что знания физических процессов в электровозе необходимы квалифицированному специалисту (30 % обучающихся считают, что не нужны, 25 % затруднились с выбором ответа).

70 % обучающихся считают существующий учебник по физике лишенным качественных проблемных задач, практических вопросов и упражнений, связанных с профессией «Машинист локомотива» (20 % считают учебник доступным для понимания, 10 % не имеют определённой точки зрения по данному вопросу).

30 % обучающихся не смогли увидеть связь разделов курса физики и предметов профессионального цикла (50 % не видят связи с физикой, 20 % не ответили на данный вопрос).

78 % обучающихся признают, что наибольшую трудность в изучении вызывают именно те темы и разделы, которые не связаны с профессией, а, следовательно, не вызывают устойчивого интереса (22 % обучающихся считают физику трудной дисциплиной в целом).

45 % обучающихся считает, что слияние (интеграция) курсов физики и предметов профессионального цикла усилит связь теории и практики и будет способствовать не просто обучению общеобразовательной дисциплине - физике, но обучение дисциплине через развитие профессиональных знаний и навыков (25 % не видят смысла в интеграции курсов физики и профдисциплин, так как это усложнит восприятие профдисциплин, 10 % обучающихся считают, что слияние физи-

ки с профдисциплинами необходимо, так как это приведёт к уменьшению общей нагрузки на обучающихся).

65 % обучающихся считают, что традиционный учебник физики труден для понимания, так как перегружен выводами формул и скорее формирует у учащегося комплекс неполноценности, а не способствует усвоению материала (45 % считают, что учебник не нужен вообще, так как достаточно информации, полученной на лекции и в Интернете).

Анализ результатов анкетирования, вышеприведённых данных и бесед с обучающимися позволил сделать важные выводы.

• большинство обучающихся колледжа не осознают необходимости изучения общеобразовательных дисциплин, в число которых входит физика;

• в результате поверхностного изучения физики, общепрофессиональных и специальных дисциплин у обучающихся слабо формируются знания и умения, позволяющие им правильно ориентироваться при выполнении профессиональных заданий практического характера. Применять знания по физике как основы быстрого принятия решений в проблемных ситуациях, связанных с будущей специальностью;

• обучающиеся не умеют переносить знания, полученные при изучении физики, для объяснения технологических процессов, изучаемых в профессиональных дисциплинах и, следовательно, не способны глубоко их осмысливать. Можно утверждать, что у будущих машинистов локомотива не сформированы образы физических процессов, протекающих в узлах локомотива, а, значит их знания (по разным дисциплинам) не связаны в систему.

Как указывает Л.Я. Зорина, знания, не будучи связаны в систему, перегружают память обучающихся и быстрее забываются [2, 20]. Все это отрицательно сказывается на эффективности процесса обучения в целом и обучении физике в частности.

Данные проблемы послужили основой для выбора темы этой статьи, задача которой ответить на вопрос: «Каким должен быть современный курс физики, позволяющий эффективно формировать в процессе учебной деятельности профессионально значимые качества будущего машиниста локомотива?».

Ответ на этот вопрос заключается в интеграции курса физики и курсов спецдисциплин. Все вышесказанное и результаты изучения основных закономерностей интеграционных процессов в науке, техники и социальной сферах свидетельствуют о целесообразности интеграции указанных курсов.

Особенности интеграционных процессов отражены в ряде известных педагогических исследований (А.П. Беляева, М.Н. Берулава, В.Д. Семенов, Н.К. Чапаев, И.П. Яковлев и др.). Интеграция курса физики с предметами профессионального цикла имеет важное значение как для практической деятельности преподавателей, так и для обучающихся. Объективной основой интеграции общего профессионального образования, по мнению М.Н. Берулавы, выступают интеграционные процессы, имеющие место в науке, технике и производстве: «Предметное же построение учебного плана создает опасность изоляции в сознании ученика знаний одного предмета от знаний другого, навыков и умений, даваемых в одном учебном предмете, от специфических навыков и умений, формируемых при изучении другого» [1, 58].

Интеграция (лат. integer - «целый») - восстановление, восполнение. Объединение частей в целое, причем, не механическое соединение, а взаимопроникновение, взаимодействие. Результатом интеграции должно быть формирование у обучаемых качественно новой целостной системы профессиональных компетенций.

Интеграция предполагает устранять противоречия между быстро растущим объёмом знаний и возможностью их усвоения. В условиях быстрого роста объёма информации возможность её восприятия и осмысления резко уменьшается. Будущее образования связано с синтезом разных учебных дисциплин, и прежде всего разработкой интегрированных курсов, взаимосвязью и даже взаимопроникновением в дисциплины других циклов.

Научные основы интеграции.

Интеграция как явление появилась в науке, в фундаментальных и прикладных её отраслях. Она возникла на фоне своей противоположности - дифференциации наук и их отраслей, растущего объёма знаний и требований к ним. Основные отличительные характеристики любой интеграционной модели - системность, комплексность, целостность, синтез и гармония.

В педагогике выделяются следующие направления интеграции:

• формирование комплексных междисциплинарных профессиональных и квазипрофессиональных проблем и направлений исследований;

• перенос идей, законов, принципов, концепций из области знаний по физике в область спецдисциплин при их взаимодействии;

• использование понятийно-концептуального аппарата, методов и средств спецдисциплин в физике;

• сближение физики и прикладных наук, теоретических и эмпирических;

• выработка эксплуатационных средств, способов и форм использования локомотива.

Типы, виды и уровни педагогической интеграции.

В рамках педагогической интеграции выделяют общенаучный и частнонаучный способы интеграции. Первый связан с использованием в учебном процессе общенаучных форм и средств познания. К нему относятся следующие типы интеграции:

• понятийный (источником интеграции являются общие для нескольких предметов понятия);

• предметно-образный (формирование целостных представлений о предметах, явлениях, человеке, мире);

• проблемный (разные предметы связываются общими проблемами);

• методический тип (интеграция происходит при помощи общих видов, способов деятельности);

• методологический (объединение разных фактов, явлений, теорий, концепций единым образом и картиной мира).

Интеграция в современной образовательной среде идёт по нескольким направлениям и на разных уровнях (внутрипредметном и межпредметном).

Интеграция способствует обеспечению доступности содержания каждого предмета; устранению излишне усложненного и второстепенного материала; позволяет более эффективно использовать учебное время за счет исключения дублирования знаний в различных школьных предметах; помогает активизировать познавательную деятельность обучающихся на всех этапах урока; способствует соединению полученных знаний разных предметов в единую систему, что влияет на формирование целостной картины мира, устраняет многопредметность учебного плана, «второ-степенность» предмета, облегчая систему контроля; меняет мотивацию обучения; создает возможность применения современных форм организации обучения; формирует условия для свободного развития личности, личной безопасности и свободному использованию знаний в повседневной жизни.

Для реализации введения в обучение интегрированного курса физики и предметов профессионального цикла необходимо разработать новое программно-методическое обеспечение междисциплинарной интеграции физики и специально-технических дисциплин, составить познавательные задачи по физике с техническим содержанием, выполнить и внедрить в практику работы преподавателей физики методические рекомендации по изучению основных разделов физики, раскрывающие основы учебной технологии интегративного курса физики и профессионально-технических дисциплин.

Разработанная программа по физике и вышеназванные материалы могут использоваться в образовательном процессе не только средней профессиональной школы, но и общеобразовательных школ, учебно-производственных комбинатов. Например, фрагмент программы интегрированного курса может иметь вид (табл. 1):

Таблица 1

№ Тема. Учебные элементы

Тема Механика

1 Скорости на железной дороге (маршрутная, эксплуатационная, конструкционная). Условия равномерного движения локомотива

2 Допустимые ускорения на железной дороге

3 Тормозной путь поезда

4 Кинематика движения колесной пары

5 Движение вагонов на сортировочных горках

6 Сила трения на железнодорожном транспорте. Трение качения, трение скольжения. Сцепление колеса с рельсом

7 Динамика движения локомотива. Ускорение при трогании. Предельная масса поезда

8 Динамика движения поезда на поворотах, опрокидывание вагона на повороте. Роль люлечного подвешивания при криволинейном движении поезда

9 Величина момента силы, создаваемого локомотивом. Сравнение различных способов торможения. Ширина колеи и устойчивость поезда

10 Столкновение вагонов. Образование и движение сцепок

11 Использование кинетической и потенциальной энергии локомотива в целях экономии электроэнергии. Движение под уклон. Мощность поездов

Окончание таблицы 1

12 Механическая работа локомотива

13 Движение поездов в туннелях

14 Колебания подвижного состава

15 Допустимые колебания на железнодорожном транспорте

16 Колебания мостов

17 Автоколебания проводов контактной сети

18 Система рессорного подвешивания на электровозе. Принцип действия и назначение гидравлических амортизаторов в системе рессорного подвешивания

19 Вред и польза колебаний на ж/д

20 Шумы на ж/д

21 Ультразвуковая дефектоскопия

Тема 2 Молекулярная физика и термодинамика

1 Роль давления воздуха в управлении пневматическими автотормозами. Назначение вентиляционных устройств на электровозе. Изопроцессы в компрессорной установке локомотива

2 Система пневматического торможения

3 Работа компрессоров на электровозе как пример адиабатического сжатия воздуха. Назначение компрессора

4 Перевозка кислот

5 Перевозка газообразных веществ

6 Поездка на воздушной подушке

7 Рефрижераторные вагоны

8 Водяная система обогрева вагонов. Системы отопления пассажирских вагонов

9 Топливо для тепловозов

10 КПД локомотивов

11 Капиллярная дефектоскопия. Использование капиллярных явлений в системе смазки электровоза

12 Роль капиллярных явлений в жизни ж/д. Учёт капиллярных явлений и смачивания материалов при строительстве железнодорожного пути

Выводы:

1. Современный обучающийся - будущий машинист локомотива сознательно и подсознательно нуждается принципиально в другом изложении курса физики. Курс физики для него сегодня не может иметь статус только общеобразовательного предмета.

Курс физики - это база основных профессиональных курсов направления «Машинист локомотива».

2. Основополагающую роль физики в изучении профессиональной дисциплины обучающийся может увидеть, если в изучение физических процессов будет интегрирована профессиональная информация, лежащая в основе формирования профессиональных компетенций.

3. Создание интегрированного курса направлено на формирование у обучающихся целостных образов будущей профессиональной деятельности с учётом физических процессов, происходящих в узлах локомотива.

4. Физические и технические законы, функционирующие в устройствах локомотива, служат основой обоснования большинства эксплуатационных инструкций. Следовательно, образы физических процессов следует рассматривать как логико-рациональные основы эксплуатационных инструкций.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Берулава, М. Н. Интеграция общего и профессионального образования // Советская педагогика. - 1990. -№ 9. - С. 57-60.

2. Зорина, Л. Я. Слово учителя в учебном процессе / Л. Я. Зорина. - М.: Педагогика, 1984. - 28 с.

3. Дорибидонтова, А. А. Визуализация теоретических фактов как средство взаимосвязи геометрии с профессиональными дисциплинами (на примере профессии «Сварщик») // Вестник ТГПИ. - 2009. - № 1. -С. 138-146.

4. Шмидт, Е. А. Лекция «Интегрированный урок» / Е. А. Шмидт. - Волгоград: ВГАПК РО, 2008.

5. Шушарин, А. В. Физические основы технологических процессов на железнодорожном транспорте: учеб. пособие / А. В. Шушарин. - Челябинск: Изд-во Челябин. ин-та путей сообщения, 2006. - 270 с.

УДК 359.12 ББК 22.38

В. И. Переверзев, И. В. Переверзев О ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИНАХ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ФОТОНЫ

Аннотация. Цель статьи - показать, что частоту, массу, расстояние между фотами и объёмную плотность фотонов света необходимо определять на основе исследования интерференции, фотоэффекта и давления.

Ключевые слова: фотон, фот, масса, частота, заряд.

V. I. Pereverzev, I. V. Pereverzev ABOUT PHYSICAL VALUES, DESCRIBING PHOTONS

Abstract. The aim of the article - to show, that the frequency, mass, the distances between phots, and cubic density of the light photons is necessary to define on the interference of the photo effect and pressure investigation basis.

Key words: photon, phot, mass, frequency, charge.

Построение элементарных частиц вещества [1] состоит в последовательном сближении и дальнейшем присоединении сначала двух электронов и одного позитрона, а затем двух позитронов и одного электрона (либо наоборот); потом снова двух электронов и одного позитрона и т.д., которые сами состоят из огромного числа МЭЧ, имеющих одинаковые массы и равные по величине, но противоположные по знаку электрические заряды с определённым пространственным распределением (структурой и движением). Элементарная частица, образующаяся после k-го присоединения электронов и позитронов по схеме два-один, имеет массу

т = к(3т. -тв),шш т = кАт,

где Ше - масса электрона (позитрона); Ше - масса выбрасываемой электронейтральной порции

МЭЧ. Процесс образования новой частицы сопровождается изменением структуры и движения системы МЭЧ и присоединяемых электронов и позитронов, и частицы, к которой они присоединяются. При этом результатом каждого нечётного присоединения является образование элементарной частицы с положительным или отрицательным зарядом q, по модулю равным заряду электрона, а чётном - электронейтральной частицы. На основе данной формулы находим, что в результате 725-го присоединения образуется протон (антипротон). Так как масса протона определена с наибольшей точностью, то знание его тик позволило установить, что разность масс Д/77 имеет значение 23, 07101167- 1(Г31 кг, а тв- значение 4,257590325-10~31кг.

Электронейтральность выбрасываемой порции МЭЧ [2] свидетельствует о том, что её следует рассматривать фотоном-диполем, состоящим из двух фотов с равными массами

тв

УПф = —, одинаковыми по величине, но противоположными по знаку зарядами ц. расстояние

2

м

между которыми I. Как фотон, выбрасываемая порция МЭЧ двигается со скоростью 3Т08— вдоль

с

прямойлинии. Схема два-один указывает на то, что фоты фотона-диполя должны иметь заряды, по

2 2 тф д2

модулю равные заряду электрона. Силы гравитационного У —— и электрического к —— притя-

/ /

жения стремятся сблизить фоты. Этому препятствует центробежная сила 4тг V т ,! , обусловленная вращением фотона-диполя с частотой V вокруг оси, проходящей через его центр масс и перпендикулярной к плоскости, содержащей ось I и прямую распространения. По второму закону Ньютона

,2 2

Tyi, 7 а