Специализированные проблемно-ориентированные фонды физико- технологических эффектов и особенности их применения в учебном процессе

задачную ситуацию. В процессе решения задач важно подчеркивать, что удачно проведенный поиск заканчивается нахождением идеи решения задачи, что доставляет ученику эстетическое удовольствие, эмоциональное удовлетворение и побуждает к осознанию проведенной деятельности, возвращению к ней2.

При решении задач используются и эвристические приемы, которые в вузе должны рассматриваться студентами с профессиональных позиций. Так, будущий учитель должен уметь подбирать и составлять элементарные задачи для формирования навыков применения отдельных теорем, определений, навыков, необходимых для решения более сложных задач. Формированию таких умений способствует выполнение специальных упражнений на составление задач. Обучение эвристикам должно быть предусмотрено и в задачах, предлагаемых для студентов.

Наметившаяся в последнее время тенденция на увеличение доли самостоятельной деятельности учителя в проектировании и конструировании процесса обучения математике свидетельствует о важности формирования у будущего учителя математики умения составлять математические задачи. При составлении задач можно учитывать следующие положения: в условии последующей задачи используется результат решения предыдущей; в решении задачи используется результат решения предыдущей; условия задач одинаковы, а требования различны; требования задач одинаковы, а условия задач зависят от условия исходной задачи. Составляя задачи, студент вычленяет различные связи математических объектов и этапов решения самой математической задачи. Это позволяет ему выделять действия, адекватные конкретным математическим понятиям, теоремам, задачам, методам, а также действия, адекватные тем, которые составляют приемы учебной деятельности по усвоению теорем, понятий, методов. В дальнейшем это будет способствовать включению этих действий в содержание математической деятельности школьников.

Решающее значение в составе общего умения решать задачи является умение студентов строить прогноз. Реализуется оно на самом ответственном этапе процесса решения задачи - поиске способа решения. Это умение будем называть прогностическим. Формирование у студентов прогностических умений значительно сокращает область поиска способов решения задач, позволяет осмысленно выбирать наиболее рациональные из них, видеть альтернативное решение проблем, выдвигать гипотезы, обнаруживать нерешенные проблемы.

Итак, в процессе организации деятельности студентов по решению геометрических задач в курсе «Элементарная геометрия» формируются такие методические умения, как умения решать задачи, умения обучать решению задач, умения составлять задачи, прогностические умения, умения, соответствующие эстетической и эвристической функциям методической деятельности учителя математики. Указанные умения относятся к группе методических умений учителя по организации учебного процесса, обучению различным способам деятельности, внедрению теоретических положений в практику.

УДК 53:37.012 ББК 484(2):В33

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ФОНДЫ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Н.В. Прохорова, аспирант кафедры физики Ивановского государственного энергетического университета,

М.Н. Шипко, доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедрой физики Ивановского государственного энергетического университета,

Г.А. Шмелева, кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики Ивановского государственного энергетического университета

В статье рассмотрены принципы разработки специализированных проблемно-ориентированных фондов физико-технологических эффектов. Эти фонды предназначены для синтеза физических принципов действия технических объектов и контрольно-измерительных приборов. Однако база данных физических эффектов может эффективно использоваться и для других учебных целей. Одним из возможных направлений применения фонда является тестирование уровня знаний студентов по физике в технических вузах.

Ключевые слова: физический принцип действия, физико-технологический эффект, тестирование, база данных физических эффектов.

THE SPECIALIZED PROBLEM-ORIENTED FUNDS OF PHYSICAL-TECHNOLOGICAL EFFECTS AND FEATURES OF

THEIR APPLICATION IN EDUCATIONAL PROCESS

Prokhorova N.V., Shipko M.N., Shemeleva G.A.

Principles of development of specialized problem-oriented funds of physical-technological effects are considered in article. These funds are intended for the synthesis of technical objects and devices of controls and measuring. However a database of these physical effects can be effectively used also in other educational purposes. One of possible directions of fund applications is testing of students' knowledge level on physics in technical institutes.

Keywords: physical principle of action, physical-technological effect, testing, database ofphysical effects.

2 Саранцев Г.И. Эстетическая мотивация в обучении математике: монография. -136 с.

ПО РАО, Мордов. пед. ин-т. - Саранск, 2003 . -

В Ивановском Государственном Энергетическом Университете (ИГЭУ) в течение нескольких лет в учебном процессе применяется автоматизированная система синтеза физических принципов действия (ФПД), разработанная в Марийском политехническом институте. Опыт эксплуатации данной системы выявил необходимость развития информационного обеспечения с учетом специфики предметных областей. Наиболее перспективным путем развития системы является создание специализированных фондов физико-технологических эффектов (ФТЭ). Фонд физико-технологических эффектов, переданный Марийским политехническим институтом (387 эффектов), содержит среди прочих почти все основные, фундаментальные и хорошо известные эффекты, имеющие место в электротехнике и теплотехнике, необходимые для научно-исследовательской работы инженеров и студентов. В настоящее время встала задача выделения из общего фонда ряда физико-технологических эффектов и расширения этого списка по определенным направлениям с целью создания специализированного фонда, используемого при подготовке студентов.

Основными концепциями разработки специализированных фондов являются следующие. Основу фонда составляют наиболее общие фундаментальные физические законы, такие как основные законы электростатики, постоянного тока, электромагнетизма, термодинамики и статической физики. В базовый фонд включено 60 эффектов по каждой теме. Это количество эффектов является оптимальным для первичной работы пользователей с фондом ФТЭ.

Развитие современной техники сопровождается поисками и созданием новых рабочих сред, позволяющих разрабатывать оригинальные технологические процессы и конструкции технических устройств [1]. С другой стороны, научные исследования в области переноса энергии (тепла) и массы вещества направлены на установление взаимосвязей относительно независимых процессов. В качестве примера рассмотрим применение специализированного фонда ФТЭ для специальности «Инженер-электрофизик». Изучение взаимодействия электромагнитных полей с жидкими газообразными средами в последние десятилетия привлекло внимание широкого круга исследователей. Особый интерес вызывает магнитная жидкость (МЖ), взаимодействие которой с внешним магнитным полем обусловлено ее специфическими магнитными свойствами. К настоящему времени показана перспективность использования МЖ для поддержания теплового режима ряда технических устройств, генерирующих при работе магнитное поле. Все это обусловливает необходимость включения в специализированный фонд ФТЭ тех эффектов, объектом в которых являются МЖ или магнитореоло-гические суспензии.

Достигнутые в последние годы успехи в криогенной технике и создании сверхпроводников, способных сохранять сверхпроводимость в полях свыше 10000 Гс и проводить ток с плотностью 100 А/мм2, открыли реальные возможности использования явления сверхпроводимости для получения сильных магнитных полей в электротехнических устройствах: соленоидах и магнитных системах, электрических машинах, трансформаторах и т. д. Использование сверхпроводниковых материалов позволяет создать малогабаритные и эффективные устройства с минимальными джоулевыми потерями в обмотках. В последнее

время появился ряд проектов линий электропередач с использованием криогенного охлаждения токоведущих жил, выполненных из сверхпроводников или чистых металлов. Очевидно, что наполнение специализированного фонда по электротехнике по этому направлению является весьма целесообразным.

Высокая точность и относительная конструктивная простота некоторых квантовых измерительных преобразователей и стабилизаторов тока и напряжения дают основание рассчитывать на широкое их применение в измерительных системах. Поэтому планируется пополнять фонд эффектами, на которых основаны эти преобразователи (тормозное излучение, атомный парамагнитный, ядерный квадрупольный резонанс и др.). Таковы основные направления развития специализированного фонда ФТЭ для инженеров и студентов.

При проектировании новых контрольно-измерительных теплотехнических приборов стало ясно, что фонд ФТЭ, переданный в ИГЭУ Марийским политехническим институтом, не выполняет задачу поиска ФПД для ряда специальностей прежде всего потому, что не содержит ряд физических законов и явлений, необходимых для специалистов, и в то же время включает информацию, мешающую поиску нужных ФПД. В фонде также не предусмотрен учет входных (выходных) воздействий, широко используемых в технике (расход, количество вещества, концентрация, влажность и т.д.). В ИГЭУ был создан дополнительный фонд ФТЭ для специальностей электрофизика и теплотехника. Специализированные фонды ФТЭ содержат порядка 60 наименований ФТЭ, охватывающих широкий круг физических явлений и законов, важных для решения поисковых задач, связанных с теплотехническими измерениями, конструированием датчиков уровня расхо-домерных устройств и т.д. В этот фонд наряду с известными из общего курса физики ФТЭ, на которых основаны уже существующие датчики и приборы, включены дополнительные. К таким ФТЭ относятся, например, эффекты, описываемые законом Пуазейля, а также связанные с зависимостью между расходом и перепадом давления у сужающих устройств, зависимостью температуры кипения жидкости от внешнего давления и т.д. Список ФТЭ составлен с учетом мнения специалистов, с использованием специальной литературы. Этот фонд ориентирован на задачи, связанные с поиском ФПД для датчиков уровня жидкости и расходомерных устройств. Специализированный фонд ФТЭ дает возможность студентам получить данные о диапазонах изменения входных (выходных) физических величин. Данный фонд не является абсолютно полным. Целесообразность его дополнения теми или другими ФТЭ выявляется по мере работы с фондом.

Использование фонда ФТЭ целесообразно для проведения различных тестирований, т.к. его структура позволяет выделять три основных уровня общности физических закономерностей: понятия, законы или явления, а также применение законов в технических устройствах. Такая структура теста, на наш взгляд, позволит определить уровень знаний и возможность их применения при изучении других предметов, связанных с будущей профессиональной деятельностью.

Литература

1. Автоматизация поискового конструирования / под ред. Половинкина А.И. - М.: Радио и связь, 1981.