Креативное занятие с применением методологии НФТМ-ТРИЗ в дисциплине «Механика материалов и конструкций»

4. Шалагинова Л.В. Психология лидерства. СПб.: Речь, 2007. - 464 с.

5. Шевченко М.Ф. Как стать успешным? Программа занятий для старшеклассников. - СПб.: Речь, 2007. - 208 с.

КРЕАТИВНОЕ ЗАНЯТИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОЛОГИИ НФТМ-ТРИЗ В ДИСЦИПЛИНЕ «МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ»

Лукьянов Михаил Николаевич

Старший преподаватель кафедры «Сопротивление материалов», Университет машиностроения,

г. Москва

Рабичева Татьяна Сергеевна

студент, Университет машиностроения, г. Москва

АННОТАЦИЯ

В работе представлена разработка формирования инженерного мышления студентов в процессе изучения курса «Механика материалов и конструкций» с применением технологий НФТМ-ТРИЗ, необходимого для проведения расчетов и проектирования конструкций на основе условий прочности, жесткости и устойчивости, а также овладения методикой экспериментальных исследований и проведения испытаний. Приведено описание структурного креативного лекционно-практического занятия по теме «Определение напряжений и перемещений в балке при плоском поперечном изгибе». ABSTRACT

The paper presents the development of the formation of engineering thinking of students in the study of the course "Mechanics of Materials and Structures" by technologies NFTM-TRIZ required for the calculation and design of structures based on the terms of strength, stiffness and stability, as well as mastering the technique of experimental research and testing. The description of the structure of creative lectures and practical classes on "Determination of stresses and displacements in the beam at a plane transverse bending."

Ключевые слова: Креативное занятие, НФТМ-ТРИЗ, творческое мышление

Keywords: Creative activity, NFTM-TRIZ, creative thinking

Процессе профессиональной подготовки студентов подразумевает развитие креативного мышления, под которым понимается способность человека к конструктивному, нестандартному мышлению [6].

Творческое мышление связывают обычно не только с расширением уже поставленной кем-то задачей, но и со способностью самостоятельно увидеть и сформулировать проблему. Техническое творчество реализуется в результате инженерной деятельности, направленной на разработку новых технических решений на основании известных закономерностей [3]. Эффективным средством развития творческого мышления преодоление проблемных ситуаций, многовариантный поиск решения, но наиболее действенным является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).

В данной работе представлен план креативного лекционно-практического занятия по дисциплине «Механика материалов и конструкций» с использованием блочной системы (НФТМ-ТРИЗ). НФТМ-ТРИЗ -это практико-ориентированная система образования [4]. Креативное лекционно-практическое занятие включает в себя блоки: мотивация, содержательная часть, психологическая разгрузка, универсальный развивающий объект (УРО), перерыв, интеллектуальная разминка («о-креатив») содержательная часть, компьютерная интеллектуальная поддержка, резюме. Последовательность блоков четко определена и представлена в информационной карте (табл. 1). В результате креативного лекционно-практического занятия студент получает знания по практическим приемам проведения расчетов на прочность и жесткость, выбору оптимальных вариантов решения, осваивает методику самостоятельного решения с получением конечного

числового результата. Эффективность проведения креативных лекционно-практических занятий с применением системы НФТМ-ТРИЗ основана на том, что студенты сами предлагают варианты решений задач и самостоятельно определяют пути достижения этих решений.

Данная методика помогает студенту всесторонне анализировать исходные данные и вскрывает потенциальные возможности известного знания как инструмента для решения задачи.

Основные идеи НФТМ-ТРИЗ [5]

1. Предусматривает замену репродуктивной деятельности студентов в учебном процессе на поисковую творческую познавательную деятельность, отказ от готовых знаний и образцов. Переход от школы памяти к школе мышления.

2. Студент из объекта обучения (традиционная система) становится субъектом развития (творческой личностью), а знания - средством реализации некоторой созидательной деятельности.

3. Базируется на новых дидактических принципах как дополнении классических. Они являются основанием инновационной структуры креативных занятий. Они направлены на формирование творческой личности ее физического и нравственного здоровья, креативности, интеллекта, профессионализма.

4. В корне меняет традиционно сложившуюся педагогическую технологию на креативную и дает для этого новые средства для ее организации и реализации в учебном процессе - информационная карта для студента и информационная карта для преподавателя.

5. Вводит в учебные планы для студентов новый междисциплинарный цикл дисциплин по методологии технического творчества.

6. Расковывает мышление, поднимает Интерес к конкретным учебным предметам, раскрывает и развивает творческие способности студентов посредством методик применения специальных развивающих комплектов «О-креатив» и Универсальных развивающих объектов (УРО).

7. Перестраивает содержание изучаемых курсов в направлении практико-ориентированного освоения материала.

Целью креативного лекционно-практического занятия является формирование творческой личности, обладающей способностями создавать абсолютно новые изделия, творчески мыслить и приобретать, необходимые в различной деятельности.

Структурная схема занятия [5]:

БЛОК 1 Мотивация (удивление).

Однажды, выходя из подъезда дома, вы обнаружили, что во дворе дома начался ремонт канализационных коммуникаций, и ночью была выкопана траншея для укладки труб обойти и перепрыгнуть, которую вы не можете, а никакого мостика работники по халат-

ности не сделали. Двор завален досками (балками) различной длины и площади поперечного сечения. Вам необходимо срочно попасть в Университет на занятия по дисциплине «Механика материалов и конструкций». Что Вы будете делать???

Принимается любое решение данной проблемы.

В рамках данного блока, студентам предлагается некая проблемная, жизненная задача, которая легка для понимания, вызывает удивление, тем самым мотивируя студента к обучению, приобретению новых знаний.

БЛОК 2 Содержательная часть - 1

Студенты высказали множество предположений по решению задачи (мозговой штурм). После обсуждения всех вариантов был выбран один. Предлагается подобрать доску подходящей длины и размера поперечного сечения, чтобы иметь возможность перейти по ней через траншею.

В данном случае доска будет работать на плоский поперечный изгиб (рис. 1).

Г

™к~2 ^

Рис 1. Расчетная схема

Плоским изгибом, называется такой вид деформации при котором внешние нагрузки лежат в одной из главных плоскостей инерции балки и вызывают в поперечном сечении изгибающий момент, поперечную и продольную силы [7].

Балка - брус, в основном работающий на изгиб.

Плоский поперечный изгиб - вид плоского изгиба, при котором в поперечном сечении возникает только изгибающий момент и поперечная сила.

Изгибающий момент - Мх, [Нм]

Поперечная сила - Qy, [Н]

Правила знаков:

Изгибающий момент является положительным, если стремится изогнуть балку выпуклостью вниз и отрицательным, если выпуклостью вверх.

Поперечная сила является положительной, если стремится повернуть балку по ходу часовой стрелки и отрицательной, если против хода.

После определения, с помощью метода сечений, величин внутренних силовых факторов, проведем прочностной расчет балки по нормальным и касательным напряжениям.

Условие прочности по нормальным напряжениям:

М—— м

"тих

где с - нормальное напряжение Мх - изгибающий момент;

Шх = ^— момент сопротивления изгибу прямоугольного сечения;

[с] - допускаемое нормальное напряжение.

Условие прочности по касательным напряжениям:

О 9*

_ Чу мах^х -|

^тих ТГ — 1Т.1

Ух

где т - касательное напряжение;

Ру - поперечная сила;

Ыг3

]х = - главный осевой момент инерции прямоугольного сечения;

Ь - ширина поперечного сечения;

5;* - статический момент половины площади поперечного сечения относительно оси;

[с] - допускаемое касательное напряжение.

Проведя расчеты, получим необходимые размеры поперечного сечения доски или набора досок для безопасного пересечения траншеи.

В данном блоке даются основные положения теоретического курса, определения и зависимости, законы необходимые для формирования системного мышления и решения заданной задачи.

БЛОК 3 Психологическая разгрузка

Отвлечемся от рассматриваемой темы и сделаем небольшую разминку для рук и глаз

Упражнение 1. С силой сжимать и разжимать пальцы, пока они не устанут.

Упражнение 2. Развести прямые пальцы и, начиная с мизинца, последовательно (веерообразным

движением) сжать все пальцы в кулак (5-7 повторений).

Упражнение 3. Сжать пальцы в кулак. Попробовать разгибать и сгибать отдельно каждый палец. Стремиться к тому, чтобы все остальные оставались собранными в кулак (5-7 повторений).

Упражнение 4. Вытянуть руку вперед и поднять вверх указательный палец. Сфокусировать взгляд на пальце

Упражнение 5. Быстро моргать глазами в течении 20 сек.

Упражнение 6. Проведем дыхательные упражнения. Глубоко вдохните на 2 сек. Задержите дыхание и выдохните.

Данный блок занятия необходимо для отдыха студентов, отвлечения от программного материала, восстановления организма.

БЛОК 4 Универсальный развивающий объект

Студентам предлагается собрать из предложенных частей головоломку

X

Рис.2 Схема головоломки

Система оригинальных заданий необходима для развития мыслительной деятельности, преодоления инерции мышления и познавательно-психологических барьеров. В данном блоке должна обязательно быть задействована моторика для вовлечения в работу определенных участков мозга.

БЛОК 5 Интеллектуальная разминка

Попробуйте решить небольшие задачки, не требующие специальной подготовки:

Задача Одному плотнику предстояла задача заделать прямоугольную дыру в деревянном полу. Дыра была 12 футов в длину и 2 фута в ширину (см. рис.3) У плотника в наличии был только один лист деревянной плиты размером 8 на 3 фута. Будучи искусным и находчивым плотником, он сумел распилить этот лист плиты на две части и заделать дыру. Как ему это удалось?

Рис. 3 Условие задачи

Данный блок предназначен для развития мыслительной деятельности и повышения мотивации студента и подготовки его к дальнейшему обучению, привлечения внимания к дисциплине.

БЛОК 6 Содержательная часть-2

Проблемная ситуация:

На ферме, под воздействием большого количества снега, выпадающего на крышу, разрушаются балки перекрытия, а также покрытие крыши, что приводит к тому что влага попадает на балки, вызывая их гниение и коррозию, что приводит к преждевременному разрушению и невозможности эксплуатировать здание. Особенно это опасно в период оттепели, когда влага впитывается в снег, от чего он становится еще тяжелее.

Удаление снега с крыш и ведется с помощью лопат, однако это долгое и утомительное занятие, связанное с большими физическими нагрузками и опасностью повреждения при падении с крыши. Также уборка снега с помощью лопат приводит к повреждению покрытия крыши и его преждевременного разрушения. Что делать???

В описании проблемной ситуации присутствуют ответы на все вопросы:

Что? - разрушение кровли и перекрытия

Когда? - зимой при нагрузке от снега

Где? - на ферме

Почему? - из-за большого веса снега и попадания влаги на балки

Какие потери? - разрушение крыши здания и невозможность его эксплуатировать.

Студентами проводится мозговой штурм данной ситуации и предлагаются различные варианты решения данной задачи.

В рамках данного блока расширяется теоретическая база студента по программному материалу. Студенты самостоятельно решают проблемную задачу, предлагают различные варианты, ищут оптимальное решение.

БЛОК 7 Компьютерная интеллектуальная поддержка.

Студенты переходят в компьютерный класс. Проводится компьютерное моделирование процесса изгиба данных и визуализация результатов для лучшего понимания материала.

На данном этапе занятия студенты проводят компьютерную симуляцию решения предложенной задачи и могут видеть изменение решения при выборе иных параметров.

БЛОК 8 Резюме

Студенты высказывают свое мнение о проведенном занятие. «Что понравилось? Что не понравилось? Что узнали нового?» Высказывают свои пожелания. Проводится также тайное голосование о проведенном занятии. На листе бумаги каждый студент анонимно ставит «+» либо «-», листочки складываются в специальный контейнер, для дальнейшего анализа преподавателем. На данном этапе студенты учатся оценивать свои действия и действия окружающих. Данная методика позволяет оценить потребности обучающихся и скорректировать дальнейшее обучение для улучшения мотивации и лучшего развития профессиональных компетенций и креативного инженерного мышления.

Список использованной литературы

1. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения.-Московский рабочий, 1973.- 208 с.

2. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука._- Петрозаводск: Скандинавия, 2004.- 2008 с.

3. Зиновкина М.М. Инженерное мышление. Теория и инновационные педагогические технологии. Монография М.: МГИУ, 1996.-283 с.

4. Зиновкина М.М. Креативное инженерное образование. Теория и инновационные креативные педагогические технологии. Монография. М.: МГИУ.-2003.- 372 с.

5. Зиновкина М.М. «Креативное образование XXI века. Теория и практика» монография с грифом УМО, М.: МГИУ, 2008г. - 306с.

6. Большой толковый словарь русского языка. Под ред. Кузнецова С.А. - СПб.: Норинт, 2000, -1536с.

7. Варданян Г.С., Андреев В.И., Атаров Н.М., Горшков А.А. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности: Учебник. - М., ИНФРА-М, 2011. - 638с.

8. Постановление правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 г №295 Об утверждении государственной программы РФ «Развитие образования на 2013 - 2020 годы»

9. Расчет статически определимых и статически неопределимых балок и рам. Учебное пособие с грифом УМО. -М., МГТУ «МАМИ», 2007 -132с.

10. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению 13.03.03 Энергетическое машиностроение

АЭРОБИКА КАК СРЕДСТВО ПОДГОТОВКИ К СДАЧЕ НОРМ ГТО

Михайлова Эльвира Ивановна,

профессор, ПИФКиСГБОУ ВО МГПУ г. Москва Михайлов Николай Георгиевич,

доцент, ПИФКиС ГБОУ ВО МГПУ г. Москва

Аннотация. В статье рассматривается возможность использования аэробных упражнений для подготовки дошкольников для сдачи норм ГТО.

Ключевые слова: ГТО, физические качества, аэробные упражнения.

Актуальность. Нормы ГТО становятся неотъемлемой частью системы физического воспитания. Abstract: The article deals with the possibility of using aerobic exercises for the preparation preschool children for passing GTO.

Keywords: GTO norms, physical qualities, aerobic exercises.

Для детей предусмотрена сдача норм ГТО в пяти возрастных группах: 1 ступень - 6-8 лет, 2 ступень - 9-10 лет, 3 ступень - 11-12 лет, 4 ступень - 1315 лет и 5 ступень - 16-17 лет. В каждой группе содержатся обязательные нормативы, которые можно сдавать по выбору. Содержание контрольных упражнений соответствует возрастным особенностям школьников.

Для успешной подготовки к сдаче норм ГТО необходимо выполнять такие физические упражнения, которые способствуют развитию основных физических качеств: силы, быстроты, выносливости, гибкости и ловкости. Среди различных видов двигательной активности аэробика занимает одно из ведущих мест по развитию различных функциональных систем организма и способствует развитию основных физических качеств. Эмоциональность аэробных упражнений, выполняемых под музыку, способствует увеличению объёма выполняемых упражнений.

Методика исследования. Целью данной публикации является демонстрация возможностей комплексов аэробных упражнений для подготовки к сдаче

нормативов ГТО детей старшего дошкольного возраста.

В экспериментальной части исследования участвовали две группы детей от 6 до 7 лет, которые были разбиты на контрольную и экспериментальную группу по 21 человеку каждая. Показатели статистической обработки результатов физического развития детей представлены в таблице 1.

Средние показатели роста у детей в контрольной группе были несколько выше и составили 1,185+0,130 м, а в экспериментальной группе -1,165+0,125 м, соответственно. Коэффициент вариации показателей в контрольной группе составил 4,3% против 4,0% экспериментальной группе.

Наоборот колебания веса отдельных участников экспериментальной группы были более значительны по сравнению с показателями детей контрольной группы (таблица 1). Статистически значимых различий между группами не обнаружено (р>0,05).