Планирование "преподавание технической механики". Проблемы современного профессионального образования Инновационные технологии по технической механике для спо

Лютая Л.Ф.,

преподаватель общепрофессиональных дисциплин ГБПОУ «Брюховецкий аграрный колледж», ст. Брюховецкая Краснодарского края

ПРИМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»

Развитие техники и внедрение новых технологий в современном производстве предполагает повышение образовательного уровня, профессионального мастерства и мобильности современных специалистов. Современному обществу нужна личность, способная самостоятельно и творчески приобретать, усваивать и применять знания в изменяющихся условиях производства. Анализ современной поурочной системы обучения позволяет обнаружить ряд недостатков и противоречий. Усвоение учебной дисциплины при такой организации обучения растягивается на длительное время, в абсолют вводится не умение видеть закономерности, а знание конкретных правил, отдельных формул, изучаемый на уроках учебный материал отличается большой пестротой: калейдоскоп новых понятий, законов, правил, принципов, дат, явлений обрушивается на студентов едва ли не на каждом уроке. «Следствием такого "содержательного винегрета" является распыление внимания студентов на ряд предметов. Постоянная смена предметов, кабинетов, педагогов не позволяет студентам ни в один из них погрузиться полностью, не дает возможности остановиться на чем-то, задуматься поглубже над заинтересовавшим вопросом, предметом» . Разрешение этого противоречия требует перехода к иной организации обучения, которая бы максимально сближала учебный процесс с естественными психологическими особенностями человеческого восприятия, усвоения и запоминания информации. Этой задаче отвечает концентрированное обучение. «Цель концентрированного обучения заключается в ликвидации многопредметности учебного дня, калейдоскопичности ощущений и впечатлений при формировании знаний, раздробленности процесса познания. Эффективность учебного процесса при концентрированном обучении достигается благодаря реальному комплексированию всех компонентов процесса обучения: целевого, содержательного, контрольнооценочного. Концентрированное обучение отвечает духу демо-

кратизации и гуманизации образования, объединяет все составные части педагогического процесса, соответствует потребностям современной средней профессиональной школы» .

Дисциплина «Техническая механика» играет важную роль в формировании технического инженерного мышления будущего техника-механика, способствует формированию навыков самостоятельно ориентироваться в стремительном потоке научной и технической информации. Все возрастающий объем информации, применение новых методов проектирования конструкций требуют отбора необходимых сведений для подготовки специалистов определенного профиля. Экстенсивный путь простого увеличения количества учебного времени исчерпан. Достижение при изучении «Технической механики» таких целей, как целостность, логичность процесса познания, заинтересованность в обучении, разнообразие учебной деятельности в рамках классно-урочной системы с ее многопредметностью и рассредоточенностью процесса изучения дисциплины не дает желаемого педагогического эффекта. Для достижения этих целей преподавателю необходимо: систематизировать учебный материал; выделить основное, главное; структурировать его, использовав однотипность структуры формул и аналогичность законов, явлений; установить единство методов расчета в дисциплине «Техническая механика» и их практическую направленность; организовать самостоятельную работу студентов. «В вузах России накоплен положительный опыт концентрированного обучения отдельных дисциплин: педагогики (В.С. Безрукова, Екатеринбургский инженернопедагогический институт]; специальных предметов (В.М. Гареев и др., Уфимский авиационный институт; А.Т. Попов, Т.В. Давыдова, Магнитогорский горно-металлургический институт]» . Образовательная технология концентрированного обучения рассмотрена как один из подходов к организации обучения, позволяющий снять трудности, преодолеть которые в рамках традиционной классно-урочной системы организации обучения не всегда возможно.

«Концентрированное обучение - это технология организации обучения, при которой в течение короткого или длительного периода осуществляется концентрация энергии и рабочего времени учащихся на изучении одной или нескольких дисциплин» . Цель концентрированного обучения состоит в повыше- 64 -

нии качества обучения и воспитания учащихся (достижение системности знаний, их мобильности и т.д.) путем создания оптимальной организационной структуры учебного процесса. Цель концентрированного обучения заключается также в ликвидации многопредметности учебного дня, калейдоскопичности ощущений и впечатлений при формировании знаний, раздробленности процесса познания. Дидактико-методическое обеспечение процесса концентрированного обучения дисциплине «Техническая механика» включает: проектирование содержания дисциплины «Техническая механика» в условиях концентрированного обучения, методическое обеспечение концентрированного обучения дисциплине, подготовку педагога как условие реализации концентрированного обучения. Реализация в педагогическом процессе образовательной технологии концентрированного обучения дисциплине «Техническая механика» требует адекватного структурирования содержания учебной информации. Учебный процесс преподавания дисциплины проектируется модульным по содержанию и концентрированным по форме. Дидактические условия реализации концентрированного обучения дисциплине заключаются в подготовке содержания дисциплины к условиям концентрированного обучения по следующему алгоритму: анализ содержания предмета на необходимость и возможность систематизации и структурирования, выделение общих объектов изучения; узловых, стержневых вопросов; подготовка содержания предмета к условиям концентрации (построение структурной схемы предмета, формирование модулей (блоков] содержания); проектирование рабочей программы предмета (проектирование модулей изложения и понимания учебного материала и разработка временного аспекта концентрированного обучения); в разработке дидактико-методического обеспечения процесса концентрированного обучения. Основными средствам обучения являются блочно-модульная программа дисциплины, график погружения в дисциплину, дидактико-методическое обеспечение каждого блока. Модульная программа изучения дисциплины «Техническая механика» отражает содержательный компонент процесса обучения (содержание учебной информации), процессуальный компонент (формы и методы обучения], а также требования к умениям и навыкам студента по предмету и временной аспект. Изучение содержания модуля выстраивается в соответствии со структурной схемой модуля.

Структурная схема содержания учебного модуля раздела 2 «Сопротивление материалов»

Учебный материал структурируется на основе принципов целостности и системности. Выделяется «ядро» знаний (постулаты, законы, закономерности], вокруг которого формируется «оболочка» - материал прикладного характера. Структурированное таким образом содержание дисциплины требует и соответствующих средств для наглядного представления и формирования у студентов системных знаний. С этой целью широко используются опорные сигналы и конспекты, структурно-логические схемы, таблицы, учебные презентации. Концентрированное обучение позволяет в наибольшей степени разнообразить формы и методы изучения учебного материала, обеспечить целостность его усвоения. Основной учебно-организационной единицей при концентрированном обучении становится не урок, а учебный блок, который включает различные формы организации обучения. Модули разделяют на блоки. Блок - временная учебная еди-

ница, содержащая относительно самостоятельную часть учебного материала. В условиях кардинального изменения учебного процесса структурированные учебные блоки состоят из теоретического обучения (лекции], самостоятельной работы студентов над учебным материалом в различных формах, практических занятий, лабораторных работ, контрольных работ, зачетов, выполнения тестовых заданий. Необходимым условием реализации концентрированного обучения является подготовка педагога. Изменение формы обучения и структуры всего учебного процесса потребовали изменения содержания обучающей деятельности преподавателя, что, в свою очередь, предполагало не только пе-реструктурирование учебного материала в укрупненные дидактические единицы, но и разнообразие видов деятельности и форм учебного взаимодействия со студентами в процессе обучения. Непременным условием успешности является переосмысление каждым педагогом своего места и роли в педагогическом процессе. В новых условиях каждый преподаватель должен быть готовым качественно провести не один урок в день, а «отработать» целую тему, выступать не просто в роли носителя учебной информации и контролера, а быть организатором учебнопознавательной деятельности обучающихся в различных формах, использовать широкий спектр методов и приемов в профессиональной деятельности. Концентрированное обучение позволяет обеспечить экономию учебного времени (изучается большой объем за более короткое время], обеспечивает интеграцию теории и практики; способствует реализации целостного процесса познания, знания и умения формируются в единстве; создает благоприятные условия для сотрудничества и общения преподавателей и студентов, создает благоприятный микроклимат; повышает уровень усвоения материала; активизирует познавательный интерес; формирует мотив учения.

Список использованной литературы

1. Бильбас А.Н. Предметно-групповая форма организации занятий // Народное образование. 1993. № 2. С. 20-21.

2. Ибрагимов Г.И., Колесников В.Г. Концентрированное обучение в средней профессиональной школе. Казань, 1998. С. 103.

3. Концентрированное обучение в системе среднего профессионального образования // Среднее профессиональное образование. 1996. № 3. С. 83-89.

4. Клюева Г.А. Концентрированное обучение теоретическим основам профессии в начальной профессиональной школе. Казань, 2000. 13 с.

5. Лукьянова В.С., Остапенко А.А. Школа самовыражения. Азовский экспериментально-педагогический комплекс: три года пути // Педагогический вестник Кубани. Краснодар. 1998. № 1. С. 20-25.

6. Остапенко А.А. Уроки-«погружения» по физике // Физика в школе. 1988. № 4. С. 25-28.

7. Остапенко А.А. Концентрированное обучение: модели образовательной технологии. Краснодар: Департамент образования и науки, 1998, 56 с.

8. Прохорова Я.Г.Концентрированное обучение русскому языку в основной школе. Азовская: АЭСПК, 1997. 32 с.

Как форма практических занятий в преподавании общепрофессиональных дисциплин (на примере технической механики) Щепинова Людмила Сергеевна преподаватель специальных дисциплин ГБОУ СПО ПТ 2 Москва, г * Ролевые игры

Понятие ролевой игры Ролевые игры занимают важное место среди современных психолого- педагогических технологий обучения. Как метод они получили распространение в 70-е годы 20 века. Для повышения эффективности обучающей игры ее технология должна отвечать определенным требованиям: · Игра должна соответствовать целям обучения; · Необходима определенная психологическая подготовка участников игры, которая бы соответствовала содержанию игры; · Возможность использования творческих элементов в игре; · Преподаватель должен выступать не только в роли руководителя, но и как корректор и консультант в процессе игры.

Понятие ролевой игры Любая обучающая игра состоит из нескольких этапов: 1. Создание игровой атмосферы. На данном этапе определяется содержание и основная задача игры, осуществляется психологическая подготовка ее участников; 2. Организация игрового процесса, включающая инструктаж – разъяснение правил и условий игры участникам - и распределение ролей среди них; 3. Проведение игры, в результате которой должна быть решена поставленная задача; 4. Подведение итогов. Анализ хода и результатов игры как самими участниками, так и экспертами (психологом, педагогом).

Ролевая игра «Собеседование при приеме на работу на должность автомеханика в фирму BMW» на должность автомеханика в фирму BMW» Игра имитирует собеседование, проводимое крупной автомобильной фирмой при поиске претендентов на вакансии техников-автомехаников. В подобной ситуации реально оказался один из студентов нашего техникума, после его рассказа и возникла идея провести аналогичную ролевую игру. При таком собеседовании выявляются базовые теоретические знания претендентов по основам теоретической механики (сопротивления материалов, деталям машин и т.д.) и практические навыки решения несложных задач.

Порядок проведения ролевой игры Перед проведением занятия студентам дается задание: повторить следующие разделы теоретической механики: основные понятия и аксиомы статики, плоская система сходящихся сил, пара сил и момент силы относительно точки. В начале занятия преподаватель объясняет цели и задачи занятия, формат проведения занятия. Затем студенты получают две карточки с заданиями и лист собеседования. Преподаватель отмечает на каждом листе номер варианта. Возможная схема расположения вариантов представлена на слайде. В течении минут все решают задачи на оборотной стороне листа собеседования. Затем преподаватель приглашает четверых наиболее подготовленных студентов, которым поручается роль экспертов- экзаменаторов как представителей компании. Перед каждым из них лежит лист с теоретическими вопросами (слайд 9).

Лист собеседования Количество экземпляров - по числу участников Формат - Лист собеседования (Ф, И, О) Код вопроса (номер варианта) Количество баллов Итого баллов Подпись экзаменатора

Карточка с задачей экз. Заданы три сходящиеся силы F 1, F 2 и F 3. Найти их равнодействующую R. Номер варианта F1F1 F2F2 F3F

Карточка с задачей экз. Показать на схеме все силы, действующие на деталь АВ

Ряд2 ряд3 ряд Возможная схема распределения вариантов

Теоретические вопросы к собеседованию Тема вопрос 1.Какая система сил называется уравновешенной? 2. Какая сила называется равнодействующей данной системы сил? Тема вопроса 3. Первая аксиома статики. Может ли тело находиться в равновесии под действием одной силы? 4. Вторая аксиома статики. Следствие из первой и второй аксиом; 5. Третья аксиома статики; Четвертая аксиома статики; Тема вопроса 6. Что такое связь? Как всегда направлена сила реакции связи? Виды связей. 7. Как направлена сила реакции связи гладкой поверхности (опоры)? Шарового шарнира? 8. Как направлена сила реакции связи нити? Стержня? Цилиндрического шарнира? Тема вопроса 9. Определение сходящихся сил. Имеет ли такая система равнодействующую? 10. Условие равновесия плоской системы сходящихся сил (геометрическое и аналитическое); 11. Что такое проекция силы на ось? Какой знак может иметь проекция? 12. Сложение сходящихся сил (геометрическое и аналитическое); Тема вопроса 13. Момент силы относительно точки, его свойства. 14. Пара сил, момент пары. Эквивалентные пары. 15. Сложение пар, лежащих в одной плоскости. 16. Условие равновесия системы пар, лежащих в одной плоскости. Всего 10 вопросов. Каждый вопрос оценивается по системе баллов: 0; 1 или 2

Порядок проведения ролевой игры (продолжение) Всего нужно задать 10 вопросов. Каждый ответ оценивается по трехбалльной шкале: «0», «1», «2». Так же оцениваются и задачи. Далее, суммируются все полученные баллы, и результаты заносятся в итоговую ведомость (слайд 12). Затем оглашаются результаты: Набравшие балла приглашаются на работу с ближайшего понедельника со стартовой зарплатой 1000 $ Набравшие балла приглашаются на работу с ближайшего понедельника со стартовой зарплатой 800 $ Набравшие баллов находятся в резерве с возможностью приглашения с дополнительным собеседованием. Набравшие менее 13 баллов приходите через год!

Итоговая ведомость Фамилия И. О.Число баллов 1.Абдрахманов Р.Р. 2.Алтунин Д.С. 3.Бебих Г.К. 4.Гаджиев А.М. 5.Галкин Д.А. 6.Гусенко П.С. 7.Дуненков П. А. 8.Зиновьев Б.А. 9.Зорькин И. Р. 10.Иванов Д.А. 11.Кацапов С.В. 12.Коваленко И.М. 13.Кондратенко Н.В. 14.Косоруков М.Р. 15.Кудинов М.М. 16.Мавлонов Н. К. 17.Мелиев З М. 18.Новоселов М. И. 19.Пешалов А. Б. 20.Писарев В. И. 21.Спасский Д.А. 22.Сухоруков И. С. 23.Ходяков Д. С. 24.Хомяков А. М. 25.Щеколдин Н. И,

Что необходимо для проведения игры: лист с теоретическими вопросами - 4 экземпляра; карточка с графической задачей - 15 экземпляров; карточка с аналитической задачей - 15 экземпляров; лист собеседования - по числу участников; итоговая ведомость - 1 экземпляр. Использованные интернет-источники: Shools-geograf.at.>…kachestvo_obrazovanija…vidy …kachestvo_obrazovanija…vidy">

Итоги ролевой игры При проведении ролевой игры собеседование прошли 18 соискателей- студентов. Один из них набрал максимально возможное число баллов - 24 балла. Этот студент исполнял и роль специалиста-эксперта. Анализ хода игры показал, что для группы порядка 20 человек ролевую игру сложно провести за один урок в 45 минут: обработка результатов и их объявление заняло еще около 20 минут. Возникли и некоторые психологические сложности: один из предполагаемых экспертов, весьма неплохо подготовленный, в последний момент отказался играть свою роль. В целом, по итогам проведения игры можно сделать следующие выводы: - ролевая игра значительно повысила интерес обучающихся к дисциплине; - практически все обучающиеся с интересом включились в игровой процесс, ждали этого урока, готовились к нему; - подготовка к уроку–ролевой игре должна проводиться преподавателем весьма интенсивно и включать в себя психологический аспект; - имитирует реальную ситуацию, формирует навыки поведения при трудоустройстве.

Министерство образования и науки Челябинской области

Пластовский технологический филиал

ГБПОУ «Копейский политехнический колледж им. С.В. Хохрякова»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного кейса

для проведения занятия

по теме «КРУЧЕНИЕ»

по дисциплине

«Техническая механика»

Разработчик: Ю.В. Тимофеева, преподаватель Пластовского технологического филиала ГБПОУ «КПК»

Учебный кейс предназначен для организации самостоятельной аудиторной работы обучающихся по заявленному профилю. Содержит как теоретические сведения, так и практический материал для формирования общих и профессиональных компетенций.

Пояснительная записка

Практические занятия дисциплины «Техническая механика» направлены на формирование общих и профессиональных компетенций обучающихся.

При проведении практических занятий используются современные образовательные технологии, а именно технология кейс-метода. Кейс-метод позволяет заинтересовать обучающихся в изучении предмета, способствует формирования общих и профессиональных компетенций, сбора, обработки и анализа информации, характеризующей различные ситуации. Технология работы с кейсом в учебном процессе включает в себя индивидуальную самостоятельную работу обучающихся с материалами кейса, работу в малых группах по согласованию видения ключевой проблемы и ее решений, а также презентацию и экспертизу результатов малых групп на общей дискуссии в рамках учебной группы.

Практические занятия с использованием кейс-метода развивают такие профессионально значимые качества, как самостоятельность, ответственность, точность, творческую инициативу, исследовательские умения (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимость, делать выводы и обобщения).

Необходимыми структурными элементами практических занятий, помимо самостоятельной деятельности обучающихся, является инструктаж, проводимый преподавателем, а также организация обсуждения итогов выполнения заданий. Выполнению практических занятий предшествует проверка знаний обучающихся – их теоретической готовности к выполнению заданий.

К каждому практическому занятию разработана подробная инструкция для обучающихся, в которой указан порядок необходимых действий, а также тестовые контрольные вопросы.

Основная позиция обучаемого в учебном процессе – активно – деятельностная, субъектная – включает в себя самостоятельный поиск, принятие решений, оценочную деятельность.

Основная позиция преподавателя – руководитель и партнер по выполнению практических заданий.

Отчеты практических занятиях обучающиеся оформляют в специальных папках для практических работ.

Анализ конкретных учебных ситуаций (case study) - метод обучения, предназначенный для совершенствования навыков и получения опыта в следующих областях: выявление, отбор и решение проблем; работа с информацией - осмысление значения деталей, описанных в ситуации; анализ и синтез информации и аргументов; работа с предположениями и заключениями; оценка альтернатив; принятие решений; слушание и понимание других людей - навыки групповой работы.

Долгоруков А. Метод case-study как современная технология профессионально-ориентированного обучения

Метод case-study или метод конкретных ситуаций (от английского case – случай, ситуация) – метод активного проблемно-ситуационного анализа, основанный на обучении путем решения конкретных задач – ситуаций (решение кейсов).

Метод конкретных ситуаций (метод case-study) относится к неигровым имитационным активным методам обучения.

Непосредственная цель метода case-study – совместными усилиями группы студентов проанализировать ситуацию – case, возникающую при конкретном положении дел, и выработать практическое решение; окончание процесса – оценка предложенных алгоритмов и выбор лучшего в контексте поставленной проблемы.

Общие и профессиональные компетенции, формируемые в учебном кейсе:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирая типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно – коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения задания.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологии в профессиональной деятельности.

ПК1.2 Контролировать работу основных машин, механизмов и оборудования в соответствии с паспортными характеристиками и заданным технологическим режимом

ПК 1.3 Обеспечивать работу транспортного оборудования

ПК 1.4 Обеспечивать контроль ведения процессов производственного обслуживания

ПК 1.5 Вести техническую и технологическую документацию

ПК 1.6 Контролировать и анализировать качество исходного сырья и продуктов обогащения.

ПК 2.1 Контролировать выполнение требований отраслевых норм, инструкций и правил безопасности при ведении технологического процесса

ПК 2.4 Организовывать и осуществлять производственный контроль соблюдения требований промышленной безопасности и охраны труда на участке.

Тема : «»

Тип урока : комбинированный.

Вид урока : практическое занятие.

Обучающийся должен знать : что такое «кручение», «эпюра», правила знаков, взаимосвязь условия рационального расположения шкивов на валу и степени нагруженности вала.

Обучающийся должен уметь : используя метод сечений, производить расчет вала на прочность и жесткость при кручении, строить эпюры крутящих и уравновешивающих моментов при кручении вала и рационально располагать шкивы на валу.

Цели урока :

- образовательная цель : организовать деятельность обучающихся по закрепление знаний, умений и навыков в построении эпюр крутящих и уравновешивающих моментов при кручении вала и рационально располагать шкивы на валу;

- воспитательная цель : создать условия, обеспечивающие воспитание интереса к будущей специальности;

- развивающая цель : способствовать развитию умений обучающихся проводить анализ, сравнения, делать необходимые выводы.

Оснащение :

1. компьютер;

   проектор;

   учебный кейс;

   презентация;

   методическая разработка практического занятия.

Макроструктура урока :

Организационный этап (приветствие, перекличка)

Мотивация. Чтобы выполнить расчет на прочность и жесткость при кручении вала, следует уметь: производить расчет вала на прочность и жесткость, строить эпюры. Это позволяет выявлять рациональное расположение шкивов на валу. Практическое занятие предполагает возможность закрепления знаний и умений в вопросе построения эпюр крутящих и уравновешивающих моментов.

Актуализация опорных знаний и умений . В теоретическом обосновании практического занятия обучающимся предлагается при работе с учебным кейсом составить опорный конспект, ответить на вопросы теста. Далее следует тренировка в построении эпюр в группах. Затем обучающиеся получают индивидуальное задание.

Закрепление и применение знаний . Выполнение индивидуальных заданий.

Контроль и коррекция. Проверка построенных на данный момент занятия эпюр под руководством преподавателя. Тем, кто желает, предлагается поменяться тетрадями. С учетом найденных ошибок, следует коррекция эпюр.

Анализ. Построение эпюр завершается выявлением рационального расположения шкивов на валу.

Информация о домашнем задании (обучающимся предлагается закончить практическую работу).

Теория

Кручение. Внутренние силовые факторы при кручении. Построение эпюр крутящих моментов

Иметь представление о деформациях при кручении, о внутрен­них силовых факторах при кручении.

Уметь строить эпюры крутящих моментов.

Деформации при кручении

Кручение круглого бруса происходит при нагружении его па­рами сил с моментами в плоскостях, перпендикулярных продольной оси. При этом образующие бруса искривляются и разворачиваются на угол γ, называемый углом сдвига (угол поворота образующей). Поперечные сечения разворачиваются на угол φ, называемый углом закручивания (угол поворота сечения, рис. 1).

Длина бруса и размеры поперечного сечения прикручении не изменяются.

Связь между угловыми деформациями определяется соотношением

l - длина бруса; R - радиус сечения.

Длина бруса значительно больше радиуса сечения, следователь­но, φ ≥ γ

Угловые деформации при кручении рассчитываются в радиа­нах.

Гипотезы при кручении

Выполняется гипотеза плоских сечений: поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное продольной оси, после деформа­ции остается плоским и перпендикулярным продольной оси.

Радиус, проведенный из центра поперечного сечения бруса, после деформации остается прямой линией (не искривляется).

Расстояние между поперечными сечениями после деформации не меняется. Ось бруса не искривляется, диаметры поперечных се­чений не меняются.

Внутренние силовые факторы при кручении

Кручением - называется нагружение, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор - крутящий момент.

Внешними нагрузками также являются две противоположно на­правленные пары сил.

Рассмотрим внутренние силовые факторы при кручении круг­лого бруса (рис. 1).

Для этого рассечем брус плоскостью I и рассмотрим равновесие отсеченной части (рис. 1а). Сечение рассматриваем со стороны отброшенной части.

Внешний момент пары сил разворачивает участок бруса про­тив часовой стрелки, внутренние силы упругости сопротивляются повороту. В каждой точке сечения возникает поперечная сила dQ (рис. 1б). Каждая точка сечения имеет симметричную, где возни­кает поперечная сила, направленная в обратную сторону. Эти силы образуют пару с моментом d т = pdQ; р - расстояние от точки до центра сечения. Сумма поперечных сил в сечении равна нулю:ΣdQ = 0

С помощью интегрирования получим суммарный момент сил упругости, называемый крутящим моментом:

Практически крутящий момент определяется из условия равно­весия отсеченной части бруса.

Крутящий момент в сечении равен сумме моментов внешних сил, действующих на отсеченную часть (рис. 1в):

Σ т г = 0, т. е. -т + М г = 0; М г = т = М к.

Эпюры крутящих моментов

Крутящие моменты могут меняться вдоль оси бруса. После определения величин моментов по сечениям строим график-эпюру крутящих моментов вдоль оси бруса.

Крутящий момент считаем положительным, если моменты внешних пар сил направлены по часовой стрелке, в этом случае мо­мент внутренних сил упругости направлен против часовой стрелки (рис. 2).

Порядок построения эпюры моментов аналоги­чен построению эпюр про­дольных сил. Ось эпюры параллельна оси бруса, значения моментов откла­дывают от оси вверх или вниз, масштаб построе­ния выдерживать обяза­тельно.

Кручение. Напряжения и деформации при кручении

Иметь представление о напряжении и деформациях при круче­нии, о моменте сопротивления при кручении.

Знать формулы для расчета напряжений в точке поперечного сечения, закон Гука при кручении.

Уметь выполнять проектировочные и проверочные расчеты круглого бруса.

Напряжения при кручении

Проводим на поверхности бру­са сетку из продольных и попе­речных линий и рассмотрим рису­нок, образовавшийся на поверхно­сти после деформации (рис. 1а). Поперечные окружности, оставаясь плоскими, поворачиваются на угол φ, продольные линии искривляют­ся, прямоугольники превращают­ся в параллелограммы. Рассмотрим элемент бруса 1234 после деформа­ции.

При выводе формул используем закон Гука при сдвиге и гипотезу плоских сечений и неискривления радиусов поперечных сечений.

При кручении возникает напряженное состояние, называемое «чистый сдвиг» (рис. 1б).

При сдвиге на боковой поверхности элемента 1234 возникают касательные напряжения, равные по величине (рис. 1в), элемент деформируется (рис. 1г).

Материал подчиняется закону Гука. Касательное напряжение пропорционально углу сдвига.

Закон Гука при сдвиге г = Gγ, G - модуль упругости при сдвиге, Н/мм 2 ; γ - угол сдвига, рад.

Напряжение в любой точке поперечного сечения

Рассмотрим поперечное сечение круглого бруса. Под действием внешнего момента в ка­ждой точке поперечного сечения возникают силы упругости dQ (рис. 2).

где г - касательное напряжение; dА - элемен­тарная площадка.

В силу симметрии сечения силы dQ образуют пары.

Элементарный момент силы dQ относительно центра круга

где р - расстояние от точки до центра круга.

Суммарный момент сил упругости получаем сложением (инте­грированием) элементарных моментов:

После преобразования получим формулу для определения напря­жений в точке поперечного сечения:

При р = 0 r к = 0; касательное напряжение при кручении про­порционально расстоянию от точки до центра сечения. Полученный интеграл J р называется полярным моментом инерции сечения. J р является геометрической характеристикой сечения при кручении. Она характеризует сопротивление сечения скручиванию.

Анализ полученной формулы для J р показывает, что слои, рас­положенные дальше от центра, испытывают большие напряжения.

Эпюра распределения касательных напряжений при кручении (рис. 3)

Рис. 7

Максимальные напряжения при кручении

Из формулы для определения напряжений и эпюры распределе­ния касательных напряжений при кручении видно, что максималь­ные напряжения возникают на поверхности.

Определим максимальное напряжение, учитывая, что p max = = d /2, где d - диаметр бруса круглого сечения.

Для круглого сечения полярный момент инерции рассчитыва­ется по формуле.

Максимальное напряжение возникает на поверхности, поэтому

Обычно J р /р тах обозначают W р и называют моментом сопро­тивления при кручении, или полярным моментом сопротивления сечения

Таким образом, для расчета максимального напряжения на по­верхности круглого бруса получаем формулу

Для круглого сечения

Для кольцевого сечения

Условие прочности при кручении Разрушение бруса при кручении происходит с поверхности, при расчете на прочность используют условие прочности

где допускаемое напряжение кручения.

Виды расчетов на прочность

Существует три вида расчетов на прочность:

1. Проектировочный расчет - определяется диаметр бруса (вала) в опасном сечении:

2. Проверочный расчет - проверяется выполнение условия

прочности

3. Определение нагрузочной способности (максимального

крутящего момента)

Расчет на жесткость

При расчете на жесткость определяется деформация и сравни­вается с допускаемой. Рассмотрим деформацию круглого бруса над действием внешней пары сил с моментом т (рис. 4).

При кручении деформация оце­нивается углом закручивания:

Здесь φ - угол закручивания; γ - угол сдвига; l - длина бруса; R - радиус; R = d /2. Откуда

Закон Гука имеет вид r к = Gγ.Подставим выражение для γ, получим

используем

Произведение GJ р называют жесткостью сечения.

Модуль упругости можно определить как G = 0,4E. Для стали G = 0,8 10 5 МПа.

Обычно рассчитывается угол закручивания, приходящийся на один метр длины бруса (вала) φо.

Условие жесткости при кручении можно записать в виде

где φ 0 - относительный угол закручивания, φ 0 = φ/ l ,

[ φ 0 ]= 1град/м = 0,02рад/м - допускаемый относительный угол закручивания.

Ответьте на вопросы тестового задания.

Тест Кручение

1. Какими буквами принято обозначать деформацию при кручении?
2. Выбрать пропущенную величину в за­коне Гука при сдвиге
3. Как распределяется напряжение в попе­речном сечении бруса при кручении?
4. Как изменится максимальное напряжение в сечении при кручении, если диаметр бруса уменьшится в 3 раза?	Уменьшится в 3 раза
	Уменьшится в 9 раз
	Увеличится в 9 раз
	Увеличится в 27 раз
5. Образец диаметром 40 мм разрушился при крутящем моменте 230 Н-м. Определить разрушающее напряжение.

Пример решения

Расчет вала на прочность и жесткость при кручении .

Для стального вала круглого поперечного сечения постоянного по длине, показанного на рисунке 6, требуется:

1) определить значения моментов М 2 , М 3 , соответствующие передаваемым мощностям Р 2 , Р 3 , а также уравновешивающий момент М 1 ;

2) построить эпюру крутящих моментов и определить рациональность расположения шкивов на валу;

3) определить требуемый диаметр вала из расчетов на прочность и

жесткость, если: = 30 МПа; [φ 0 ] = 0,02 рад/м; w = 20 с -1 ; Р 2 =52 кВт; Р 3 =50 кВт; G = 8 × 10 4 МПа.

1. Определяем величины скручивающих моментов М 2 и М 3

;

.

2. Определяем уравновешивающий момент М 1

SМ z = 0; - М 1 + М 2 + М 3 =0;

М 1 = М 2 + М 3 ; М 1 = 2600 + 2500 = 5100 Н м;

3. Строим эпюру М z в соответствии с рисунком 6, определить рациональность расположения шкивов на валу.

Рисунок 10

4 . Определяем диаметр вала для опасного участка, из условий прочности и жесткости (М z ma х = 5100 Н м).

Из условия прочности

.

Из условия жесткости

= 75,5 мм

Требуемый диаметр вала получился больше из расчета на прочность, поэтому его принимаем как окончательный: d = 96 мм.

Задание для групп

Для стального вала постоянного поперечного сечения требуется определить значения моментов М 1 , М 2 и М 3 , а также уравновешивающий момент М 0 ; построить эпюры крутящих моментов и рациональность расположения шкивов на валу; определить требуемый диаметр вала из расчетов на прочность и жесткость, если = 20 МПа;

[φ 0 ]= 0,02 рад / м; w = 30 с -1 ; G = 8 × 10 4 МПа.

Данные взять из таблицы 1 и в соответствии с рисунком 11.

Окончательное значение диаметра округлить до ближайшего четного (или оканчивающего на пять) числа.

Таблица 1 - Исходные данные

Мощность, кВт

Задание для самостоятельного практического занятия №8

Для стального вала постоянного поперечного сечения в соответствии с рисунком 12:

Определить значения моментов М 1 , М 2 , М 3 , М 4 ;

Определить диаметр вала из расчетов на прочность и жесткость.

Принять [τ k ] = 30 МПа, [φ 0 ] = 0,02 рад / м.

Данные своего варианта взять из таблицы 2.

Окончательно принимаемое значение диаметра вала должно быть округлено до ближайшего большего четного или оканчивающегося на пять числа.

Рисунок 12 Схемы для выполнения практического занятия №8

Таблица 2 – Данные для выполнения самостоятельного практического занятия №8

в оответствии с рисунком 8		Мощность, кВт				Угловая скорость, с -1

Литература:

Эрдеди А. А., Эрдеди Н. А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, Академия, 2001. – 318с.

Олофинская В. П. Техническая механика. – М.: Форум, 2011. – 349с

Аркуша А. И.Техническая механика. – М.: Высшая школа, 1998. - 351с.

Вереина Л. И., Краснов М. М. Основы технической механики. – М.: «Академия», 2007. – 79с.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«КРАСНОЯРСКИЙ МОНТАЖНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

А.В. Пашихина

МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ОСНОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ НА УРОКАХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

г. Красноярск

2017

Методическое пособие по основам Технической механики составлено для преподавателей, занимающихся обучением студентов специальностей, входящих в состав укрупненной группы специальностей:

22.00.00 «Технологии материалов»;

08.00.00 «Техника и технологии строительства»;

15.00.00 «Машиностроение»;

21.00.00 «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия»;

13.00.00 «Электро- и теплоэнергетика»

Целью методического пособия является демонстрация педагогического опыта при преподавании дисциплины «Техническая механика» на уроках различных типов.

Организация урока и его проведение определяется типом урока и его структурой. Наиболее часто при преподавании основ «Технической механики» применяются уроки следующих типов: изложение нового материала, практическое занятие, комбинированный урок, о методике преподавания которых и пойдет речь в данной статье.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Дисциплина «Техническая механика» охватывает широкий круг вопросов из разных областей науки: теоретической механики, сопротивления материалов, деталей машин и механизмов.

Включение данной дисциплины в учебный план образовательных учреждений имеет своей целью:

Повысить уровень технических знаний студентов для понимания ими устройства и работы механизмов и машин.

Способствовать более глубокому научному обоснованию вопросов, изучаемых в специальной технологии, материаловедении и других технических дисциплин.

Обеспечить сознательное понимание рассматриваемых на уроках приемов работы и технологических процессов.

Научить студентов производить расчеты элементов конструкций на прочность, жесткость, устойчивость, срез, смятие, сжатие.

Проводить сборочно-разборочные работы в соответствии с характером соединений деталей и сборочных единиц.

Воспитать у студентов материалистическое мировозрение и поднять их культурный уровень.

Соответствовать требованиям работодателя, продемонстрировав свой уровень подготовки на международных соревнованиях «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia ).

Большой объем учебного материала при ограниченном количестве часов, отведенных на изучении дисциплины, создает затруднения в преподавании этого предмета.

В данной статье предлагается методика преподавания основ дисциплины «Техническая механика» на уроках различных типов. Учитывается то, что основной формой учебных занятий является урок с постоянной по своему составу группой студентов.

УРОК №1 Изложение нового материала.

Тема: Введение. Техническая механика и ее разделы.

Цель: Ознакомить студентов с основными понятиями и терминологией механики. Заинтересовать предметом, указав разнообразие объектов, изучаемых механикой.

Наглядные пособия:

Портреты виднейших ученых-механиков.

Плакаты с изображением объектов, движение или равновесие которых рассматриваются в различных разделах дисциплины «Техническая механика».

Презентация.

Макеты механических передач и детали машин.

Малые архитектурные и интерьерные формы, изготовленные из деталей машин.

Содержание урока: Любой урок начинается с приветствия аудитории и преподавателя, знакомства или проверки явки студентов на занятие.

Отличие данного типа урока от урока, например, комбинированного типа, заключается в том, что на нем не проводится опрос и проверка домашнего задания. Изложение нового материала приходится на начало учебного года или начало изучения нового раздела дисциплины.

В данной статье предлагается структура проведения урока, который приходится на первое занятие по дисциплине «Техническая механика».

Эффективность процесса познания зависит не только от содержания обучения, но и от того, как усваивается материал. Повышение качества усвоения материала решается мотивацией, повышением эффективности восприятия, пониманием и контролем усвоения материала. Все элементы эффективного обучения должны взаимодействовать со здоровьесбережением.

Мотивация придает образовательному процессу направленность, избирательность, осмысленность, динамичность и является важнейшим фактором успешного обучения. Для развития учебной мотивации необходимо формирование ее самим преподавателем, благодаря правильно подобранному типу обучения.

Эффективность восприятия подразумевает разнообразие используемых методик. Многообразие методических приемов не приводит к утомляемости студентов, так как невнятная речь затрудняет восприятие, равно как и громкая. Продолжительный просмотр видеоматериала приводит к быстрому зрительному утомлению, а аудиопоток – к слуховому утомлению и т.п. Поэтому считаю, что первый урок – это залог дальнейшего успеха. Представляя дисциплину, необходимо задействовать все виды восприятия: слуховое, зрительное, осязательное. За основу можно взять высказывание Конфуция «Скажи мне - и я забуду, покажи мне - и я запомню, дай мне сделать – и я пойму»/ Поэтому на первом занятии проводится демонстрация портретов, плакатов, презентации, макетов механических передач, деталей машин.

Изложение нового материала необходимо начать с кратких исторических сведений. При изложении основных этапов развития механики следует отметить, что механика, как и прочие науки, развивалась в связи с практическими потребностями общества. Нужно указать на работы величайшего ученого древности – Архимеда, на исследования Леонардо-да-Винчи, Галилея и Ньютона. Процитировать Леонардо-да-Винчи, как доказательство полезности науки: «Механика – самая благородная и, главное, самая полезная из наук». Указать некоторые интересные подробности биографий М.В. Ломоносова и Н.Е. Жуковского и роль русских ученых в развитии механики (предполагается презентация).

Разделы «Технической механики» необходимо представить структурной схемой, что даст некую последовательность в изучении дисциплины. При характеристике разделов механики необходимо указать на многообразие задач, решаемых их методами. Показать знакомые из курса физики величины на плакатах.

Указывая на роль техники в современном мире представить вниманию многообразие деталей и способов их соединений. Используя макеты, дать возможность студентам самостоятельно назвать области применения той или иной механической передачи (цепная передача), тем самым установив диалог. Обратить внимание на материал изготовления передачи (червячная передача), обязательно озвучить все моменты, которые будут в дальнейшем изучены.

Необходимо использовать и творческий потенциал. Предусматривается внеурочная деятельность студентов - конструирование и моделирование различных фигур, которые в дальнейшем неоднократно используются на занятиях, при изучении разделов «Технической механики». На вводном занятии представляются вниманию малые архитектурные и интерьерные формы, которые изготовили студенты прошлых учебных лет. Это интересный, доступный, занимательный и легко усваиваемый вариант изучения дисциплины. Рассказать о том, что по готовности фигур обязательно проводится выставка технического творчества «Занимательная механика», результаты данной внеурочной деятельности представляются в группе колледжа социальной сети «В контакте», где студенты могут проголосовать за понравившуюся им модель. Все участники проекта получают дополнительные баллы при сдаче экзамена или получении зачета, что мотивирует студентов для участия во внеурочной деятельности такого вида. Мотивация внеурочной деятельности положительно сказывается на успеваемости студентов и относится к разряду здоровьесберегающих педагогических технологий.

Необходимо на вводном занятии озвучить количество практических и самостоятельных работ, предусмотренных учебной программой. Обозначить необходимость своевременного решения и сдачи работ, как залога успешной сдачи сессии. Для закрепления материала преподаватель проводит опрос-беседу со студентами, во время которого он дает дополнительные объяснения, уточняет отдельные формулировки и отвечает на возникшие вопросы студентов. Заключительной частью урока является домашнее задание, которое вытекает из содержания урока.

УРОК №2 Комбинированный урок

Тема: Пара сил, ее действие на тело. Момент пары сил и эквивалентность пар.

Цель: Ознакомить студентов с понятием пары сил и ее физического смысла.

Наглядные пособия:

Мяч.

Плакат.

Содержание урока: Урок начинается с приветствия и проверки явки студентов на занятие. Затем преподаватель переходит к проверке домашнего задания, которая обычно начинается с беглого просмотра студентами своих записей в тетрадях. При этом устанавливается, насколько домашнее задание правильно понято и выполнено студентами. Содержание домашнего задания зависит от пройденного материала на предыдущем уроке и его проверка производится одним из следующих видов: опрос студентов, проверка решения задач, тестовые задания, выполнение схем и т.д. На уроке по данной теме для проверки знаний и восстановления в памяти студентов в логической последовательности всего комплекса изученных вопросов предусмотрены тестовые задания по теме «Плоская система сходящихся сил». Тестовые задания рассчитаны на 20-25 мин, включают в себя теоретические вопросы (выбор правильного ответа, дополнение недостающего слова) и практические вопросы (составление уравнений ∑ Fix и ∑ Fiy ).

После проверки домашнего задания преподаватель переходит к изложению нового материала, сообщение которого является наиболее ответственной частью урока, требующей тщательной подготовки преподавателя. Готовясь к занятию, преподаватель определяет содержание учебного материала, намечает последовательность его изложения, подбирает вопросы и примеры, необходимые для выявления степени усвоения студентами нового материала и закрепления его в памяти учащихся, отбирает необходимые для демонстрации на уроке учебно-наглядные пособия.

По новой теме преподаватель вводит понятия пара сил, плечо, момент пары, эквивалентность пар. После преподаватель предлагает студентам самостоятельно определить, что произойдет с телом, к которому приложена пара сил. Ответы бывают разные и не всегда правильные. Тогда преподаватель демонстрирует действие пары сил, беря в руки мяч. После наглядного объяснения студенты с легкостью отвечают, что пара сил стремится вращать тело. Далее преподаватель дает объяснение по моменту пары, плечу, эквивалентности пар, моменту результирующей пары. После изложения нового материала студенты имеют возможность задать вопросы. Если имеются вопросы по теме, то преподаватель разъясняет их. Если вопросов нет, то следующим этапом урока является закрепление нового материала.

Для закрепления материала студентам предлагается решение нескольких задач на определение момента пары, значения сил, результирующего момента.

Задача1. Определить значение сил пары если М=100 Н*м, а=0,2 м.

Задача 2. Как изменится значение сил пары, если плечо увеличить в два раза при сохранении численного значения момента.

Задача 3. Какие из приведенных ниже пар эквивалентны:

F 1 = 100 кН, а 1 = 0,5 м; F 2 = 20 кН, а 2 = 2,5 м; F 3 = 1000 кН, а 3 = 0,03 м.

Задача 4. Дана пара сил, значение которой равно 42 кН, плечо равно 2 м. Заменить заданную пару сил, эквивалентной парой.

Задача 5. Схематично дана система пар сил и указаны значения силы и плеча. Необходимо определить момент результирующей пары.

Примеры задач могут чередоваться с вопросами. Задачи решаются у доски студентами по очереди, другие учащиеся привлекаются к ответам и решению примеров и задач с места.

Заключительным этапом является выдача домашнего задания: необходимо повторить конспект и воспользоваться учебником А.И. Аркуша «Техническая механика» стр.27-33. А также выполнить задачу на определение момента результирующей пары.

УРОК №3 Практическое занятие

Наглядные пособия:

1. Методические указания для выполнения практических работ.

2. Плакат.

Содержание урока: Урок начинается с приветствия и проверки явки студентов на занятие. Выполнение практической работы начинается с решения общей задачи-примера. Студентам демонстрируется алгоритм решения задачи, правила построения схем и составления уравнений. Для выполнения каждого этапа решения задачи возможен вызов к доске студентов. Во время объяснения студентам демонстрируются все возможные варианты, которые встречаются при выполнении практической работы. После решения общей задачи студенты задают имеющиеся вопросы, получают на них дополнительные объяснения, формулировки.

Студенты выполняют практическую работу индивидуального варианта. Это позволяет проверить уровень знаний каждого студента.

В качестве дополнительной мотивации учебной деятельности студентам группы предлагается следующее: в случае, если работа (решение задачи и ее оформление) будет выполнена во время, равное продолжительности аудиторного занятия, то не потребуется дополнительной защиты при сдаче практической работы.

Во время выполнения практической работы студентам выдаются методические указания, в которых представлены краткие теоретические сведения, пример выполнения практической работы и варианты задач со схемами.

Практическое занятие № 1

Тема: Определение реакций идеальных связей аналитическим способом.

Цель: Научиться составлять уравнения равновесия и определять реакции идеальных связей аналитическим способом.

Краткие теоретические сведения.

Условие равновесия плоской системы сходящихся сил: 𝛴 Fкх=0, 𝛴 Fку=0.

Для равновесия плоской системы сходящихся сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраические суммы проекций всех сил системы на каждую из двух осей координат были равны нулю. Проекция системы на ось равна модулю силы, умноженному на косинус угла между силой и осью.

- - - - - - - - - - - - α - - - - - - - - - - - - - - - Х

F x = F COS α

- - - - - - - - - - α - - - - - - - - - - - - - - Х F x = - F COS α

Х F x = F

Х F x = - F

X F x = 0

Пример: Определить аналитическим способом усилия в стержнях АВ и ВС заданной стержневой системы (рис 1.1).

Дано: F 1 = 28кН; F 2 = 42кН; α 1 = 45°; α 2 = 60°;α 3 = 30°.

Определить: усилия S A и S C .

Рис. 1.1

Решение:

а) рассматриваем равновесие точки В, в которой сходятся все стержни и вешние силы (рис 1.1);

б) отбрасываем связи АВ и ВС, заменяя их усилиями в стержнях S A и S C . Направления усилий примем от узла В, предполагая стержни растянутыми. Выполним на отдельном чертеже схему действия сил в точке В. (рис.1.2).

Рис.1.2

в) выбираем систему координат таким образом, чтобы одна их осей совпала с неизвестным усилием, например с S А . Обозначим на схеме углы, образованные действующими силами с остью Х и составляем уравнения равновесия плоской системы сходящихся сил:

𝛴F кх = 0; F2 · + F1 · · S c · - S A = 0; (1)

𝛴F ку = 0; F2 · - F1 · - S c · = 0 (2)

Из уравнения (2) находим усилие S c = .

Подставим числовые значения: S c = = 16,32кН.

Найденное значение S c подставляем уравнение (1) и находим из него значение S А ;

S А = F2 · + F1 · · S c · ;

S А = 42 · 0,259 + 28 · 0,5 + 16,32 · 0 = 24,88 кН.

Ответ: S А = 24,88кН; S С = 16,32кН.

Знаки указывают на то, что оба стержня растянуты.

Исходные данные

1

Схема

F 1 , кН

F 2 , кН

α 1 , град

α 2 , град

α 3 , град

Список литературы

1. Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ (ред. от 03.04.2014) «Об образовании в Российской Федерации»

2. Абаскалова Н.П., Прилепо А.Ю. Теоретико-практические аспекты здоровьеориентированных педагогических технологий // Вестн. Пед. Инноваций.- 2008.-№2

3. Интернет ресурс tsitaty.com

4. Аркуша А.И., Фролов М.И. Техническая механика // Учебн., Москва, Высшая школа.- 2005.

МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКЛАД

«Перспективные технологии изучения дисциплины Техническая механика»

преподаватель спецдисциплин

ГОБПОУ «Грязинский технический колледж»

1. Активные методы обучения – это методы, побуждающие к самостоятельному добыванию знаний

В последние десятилетия широкое распространение получили так называемые активные методы обучения, побуждающие обу­чающихся к самостоятельному добыванию знаний, активизирую­щие их познавательную деятельность , развитие мышления, формиро­вание практических умений и навыков. Именно на решение этих за­дач направлены проблемно-поисковые и творчески-воспроизводящие методы.

Активные методы обучения - это методы, которые побужда­ют студентов к активной мыслительной и практической дея­тельности в процессе овладения учебным материалом. Активное обучение предполагает использование такой системы методов, которая направлена главным образом не на изложение препода­вателем готовых знаний, их запоминание и воспроизведение студентом, а на самостоятельное овладение студентом знаниями и умениями в процессе активной познавательной и практической деятельности.

Для активизации познавательной деятельности студентов исполь­зуются традиционные методы обучения с применением таких прие­мов, как постановка вопроса при изложении материала, включение в него отдельных практических упражнений, ситуационных задач, обращение к наглядным и техническим средствам обучения, по­буждение к ведению записей, созданию опорных конспектов.

Особенности активных методов обучения состоят в побужде­нии студентов к практической и мыслительной деятельности, без которой нет движения вперед в овладении знаниями.

Появление и развитие активных методов обусловлено возника­ющими перед процессом обучения новыми задачами, состоящими в том, чтобы не только дать студентам знания, но и обеспечить формирование и развитие познавательных интересов и способно­стей, творческого мышления, умений и навыков самостоятельного умственного труда. Возникновение новых задач обусловлено бурным развитием информации. Если раньше знания, полученные в школе, техникуме, вузе, могли служить человеку долго, иногда в течение всей его трудовой жизни, то в век бурных темпов роста информа­ции их необходимо постоянно обновлять, что может быть достиг­нуто главным образом путем самообразования, а это требует от человека познавательной активности и самостоятельности.

Познавательная активность означает интеллектуально-эмоцио­нальный отклик на процесс познания, стремление студента к уче­нию, к выполнению индивидуальных и общих заданий, интерес к деятельности преподавателя и других студентов.

Под познавательной самостоятельностью принято понимать стремление и умение самостоятельно мыслить, способность ори­ентироваться в новой ситуации, находить свой подход к решению задачи, желание понять не только усваиваемую учебную инфор­мацию, но и способы ее добывания, критический подход к сужде­ниям других, независимость собственных суждений.

Познавательная активность и познавательная самостоятель­ность - качества, характеризующие интеллектуальные способно­сти человека к учению. Как и другие способности, они проявля­ются и развиваются в деятельности. Отсутствие условий для про­явления активности и самостоятельности приводит к тому, что они не развиваются. Вот почему только широкое использование активных методов, побуждающих к мыслительной и практиче­ской деятельности, причем с самого начала процесса обучения, развивает столь важные интеллектуальные качества человека, обеспечивающие в дальнейшем его деятельное желание в посто­янном овладении знаниями и применении их на практике.

Активные методы обучения могут быть использованы на разных этапах учебного процесса: при первичном овладении знаниями, закреплении и совершенствовании знаний, формировании умений и навыков. Нельзя резко разделить имеющиеся методы обучения на активные и неактивные.

В зависимости от направленности на формирование системы знаний или овладение умениями и навыками активные методы обучения делят на неимитационные и имитационные. Имитаци­онные предполагают, как правило, обучение профессиональным умениям и навыкам и связаны с моделированием профессиональ­ной деятельности . При их применении имитируются как ситуации профессиональной деятельности, так и сама профессиональная деятельность. Имитационные методы, в свою очередь, делят на игровые и неигровые в зависимости от принимаемых студентами условий, выполняемых ими ролей, взаимоотношений между ро­лями, устанавливаемых правил, наличия элементов состязатель­ности при выполнении заданий.

2. Проведение урока методом «мозговой атаки»

Проблема развития творческих способностей студентов приобретает в наши дни огромное социально – экономическое и общественное значение. Одним из факторов успешного развития общества является подготовка образованных, творчески мыслящих, ориентированных на ускорение научно – технического прогресса кадров. Решать задачу формирования творческих способностей студентов помогают в системе образования активные методы обучения. Уроки, на которых на первый план выдвигается поисковая деятельность студентов, приносят значительно больше пользы, чем те, на которых нужно лишь механически запомнить, добросовестно впитывать истину, высказанную преподавателем. Студенты, в какой - то мере, должны быть исследователями, первооткрывателями. Наверное, надо интенсифицировать процесс обучения, шире использовать активные методы обучения – проблемный, исследовательский, к которым относятся деловые и ролевые игры, метод, метод анализа конкретных ситуаций, метод «мозговой атаки», индивидуальные практикумы и т. д.

В данной методическом докладе рассматривается один из занятий по дисциплине «Техническая механика», проводимый по методу «мозговой атаки». Эпод метод способствует развитию динамичности мыслительных процессов, формирует умение сосредоточиться на каком – либо «узком» вопросе изучаемой темы. Сущность этого метода заключается в коллективном поиске путей решения проблем.

Использование метода «мозговой атаки» требует от преподавателя предварительной подготовки, выбора темы занятия, проблем, решение которых предстоит найти студентам. Необходимо тщательно и не один раз продумать процедуру «мозговой атаки», подготовить и обосновать учебные задачи, размножить условия и правила генерирования идей.

Необходимо тщательно подготовиться к заключительной оценки. В течение года можно провести два – три занятия с использованием этого метода. Для проведения такого урока по дисциплине «Техническая механика» выбрана тема "Плоская система произвольно расположенных сил".

К моменту проведения этого занятия, студенты уже накапливают определенные опорные знания, получают основную базу для плодотворно­го изучения данной темы. Они уже знают основные аксиомы статики, по­нятия силы, систем сил, имеют навык сложения плоской системы сходя­щихся сил, имеют полное представление об условиях равновесия систем сил, практически умеют составлять уравнения равновесия. Учитывая все это, преподаватель тщательно разрабатывает план-сценарий проведения урока.

3. Проведение урока методом ролевой игры

Одним из методов интерактивного обучения является игра, которая позволя­ет вовлечь в учебный процесс наибольшее количество студентов и сделать обу­чение интересным, увлекательным и плодотворным.

Применяя интерактивные игры, я преследовала цель - создать комфортные условия обучения, при которых сту­дент чувствует свою успешность, интеллектуальную состоятельность, что дела­ет продуктивным весь процесс обучения.

Любой преподаватель, прежде всего, воспитывает и развивает интерес к предмету. Но чем серьезнее с профессиональной, научно - педагогической зрения он подходит к решению этой сложной задачи, тем успешнее он решает другую, не менее важную, - пробуждение и развитие у студентов на основе специального интереса стремления к изучению смежных предметов, овладению всей совокупностью знаний.

Изучение темы «Трение» имеет практическое значение в развитии аналитического мышления студентов. Трение в машинах и механизмах играет весьма противоречивую роль. В одних случаях трение является отрицательным явлением, от него стараются, если не избавиться совсем, то хотя бы уменьшить, чтобы повысить к. п.д. механизмов и машин.

В других случаях, наоборот, увеличивают оцепление между отдельными деталями, чтобы обеспечить нормальную работу механизмов (муфт сцепления, ременных передач, фрикционных передач, тормозов и т. д.).

Для изучения этот материал не представляет трудности, поэтому можно дать возможность студентам изучить его самостоятельно, а затем закрепить на уроке методом ролевой игры в форме «судебного заседания».

Знания и умения, которые затем вырабатываются в процессе решения задач, пригодятся студентам при изучении многих тем технической механики, а также при изучении специальных дисциплин и в практической деятельности.

Прежде чем проводить урок, преподаватель должен просмотреть учебный материал по теме как в учебниках по технической механике, так и в учебниках по специальным дисциплинам, а также в специальной литературе о трении, в энциклопедии (БСЭ). Затем разделить материал «за» и «против», учитывая положительную и отрицательную роль трения в машинах и механизмах. После этого окончательно выяснится, сколько ролей должно быть задействовано в игре. Эту работу нужно провеет: заранее, еще при составлении календарно-тематического плана .

Примерно за две недели до урока необходимо в группе объявить о предстоящей игре, ее цели, распределить роли с учетом желания студентов, указать, какой литературой пользоваться и нацелить студентов на проявление творческой инициативы не только по содержанию своих речей, но и по оформление их наглядными пособиями.

Обратить внимание студентов на то, что в их речах желательны сведения о новых прогрессивных материалах, видах смазки, о к. п.д. - экономическом показателе машин и их отдельных механизмов, а также примеры практического применения изучаемого материала в сельскохозяйственной технике .

«Председатель суда» и «заседатели» получает от преподавателя краткий инструктаж об оценке выступлений других участников игры. - Для большей объективности их оценок, желательно «председателя суда» и «заседателей» выбрать из числа наиболее успевающих студентов.

Накануне урока преподаватель вместе с участниками игры уточняют ход «суда», оформляют класс, обеспечивают урок наглядными пособиями и ТОО.

В аудитории для проведения «судебного заседания» отводят два стола. Их накрывают скатертью, ставят графин с водой, звонок.

«Суд» ведет «председатель». «Заседатели» следят за выступлениями студентов, выставляют оценки. «Секретарь суда» вызывает участников заседания.

Выступающие участники «суда» свою речь подкрепляют плакатами, моделями, деталями машин и другими наглядными пособиями, которые они подготовили.

Преподаватель находится в «зале суда» и не вмешивается в ход игры. Только после вынесения «приговора» при подведении итогов урока дает оценку подготовки студентов к игре. Затем он объявляет следующий этап урока - решение задач по теме «Трение», указывает цель выполнения этого этапа, номера задач для решения на уроке. Во время самостоятельного решения задач преподаватель консультирует студентов, а по окончании работы делает заключение по уроку, выставляет оценки.

Задание на дом может быть дано в индивидуальном порядке для тех, кто не справился с заданием на уроке.

4. Проблемные и игровые ситуации при изучении темы

Для будущих техников-механиков знание материала по этой теме имеет огромное значение. Сварные соединения во всех отраслях маши­ностроительного комплекса почти полностью вытеснили заклепочные сое­динения, ввиду большого экономического эффекта. Клеевые соединения в настоящее время получили широкое распространение во всех областях народного хозяйства для соединения самых различных материалов, кото­рые не поддаются сварке. Техник-механик должен хорошо знать их тех­нологию.

При изучении «Материаловедения» студенты уже получили опре­деленное количество знаний по сварным и клеевым соединениям. На учебной практике в сварочном цехе приобрели умения производить сва­рочные работы, закрепили теоретические знания. В разделе «Сопротивлении ма­териалов» при изучении тем «Растяжение и сжатие» и «Практические расчеты на срез и на смятие» студенты решали задачи на расчет прос­тейших сварных соединений встык.

По дисциплинам «Инженерная графика» и «Основы стандартизации , допуски и посадки» студенты познакомились с государственными стандартами на обозначения сварных соединений на чертежах. Студенты после изучения темы "Сварные и клеевые соединения" должны уметь выполнять провероч­ные расчеты сварных соединений встык и внахлестку при осевом нагружении соединяемых деталей и при этом уметь по справочникам выбирать допускаемое напряжение. Успех приобретения таких умений во многом бу­дет зависеть от уровня тех знании, которые они приобрели, изучая ма­тематику и основы информатики и вычислительной техники.

Умение производить расчеты на прочность сварных соединений в конкретных сборочных единицах пригодится студентам в дальнейшем при разработке конструктивной части дипломного проекта. Знания по свар­ным соединениям пригодятся студентам, облегчат им изучение многих тем по дисциплине «Техническое обслуживание и ремонт», помогут понять целесообразность сварных крупногабаритных конструкций, в частности, сварных зубчатых колес (при изучении темы «Зубчатые передачи»). Всем вышесказанным и объясняется важность изучения данной темы.

На изучении темы «Сварные и клеевые соединения» по программе отводится четыре часа. Материал изучается согласно программе в пол­ном объеме. Особенность данной темы заключается в том, что за срав­нительно короткий срок необходимо основательно изучить материал и приобрести умения по расчету сварных соединений с записью в долгов­ременной памяти, поэтому и желательно применение на уроках активных методов обучения, которые позволят осознанно приобрести студентам необходимый объем знаний и умений и обеспечить их прочность. Жела­тельно два часа, отведенные программой, использовать для изучения материала по теме, а два часа - на закрепление, обобщения, система­тизацию этих знаний и выработку умений.

Проведение урока данного типа имеет ряд общих особенностей. На этом уроке из всех звеньев обучения реализуются только восприятие, понимание и осмысление. Прежде чем перейти к изложению нового материала, преподаватель создает о разный психологический настрой: подчеркивает теоретическую и практическую значимость темы урока, ставит перед учащимися познавательные задачи, а если позволяет содержание материала - проблему, сообщает план изложения учебного материла. Объяснение нового материала целесообразно начать с актуализации опорных знаний, показать внутри - и межпредметные связи темы.

Центральная часть урока посвящается первичному восприятию учебного материала. Изложение должно отличаться строгой логической последовательностью, достаточностью фактов, раскрывающих действие того или иного закона.

Особенно важно при объяснении нового раскрыть взаимосвязи между основаниями и выводами, которые из них следуют.

В восприятии учащимися нового материала урока большую роль играют вопросы, которые преподаватель может поставить в ходе изложения. Они побуждают студентов следить за логикой изложения, вычленять главное, высказывать свои наблюдения, до­гадки, делать заключения, кратко формулировать вывод. Для акти­визации мыслительной деятельности хорошо использовать схемы, чертежи, опорные конспекты.

Успешность усвоения основного содержания учебного материа­ла необходимо выявить на этом же уроке, проанализировав ответы на вопросы, пересказ материала, приведенные студентами по тому или иному научному положению

Урок этого типа обладает большими реальными возможностями для развития и воспитания студентов, особенно если построен как проблемный.

Урок совершенствование знаний, выработки умений и навыков по теме «Сварные и клеевые соединения» необходимо проводить после изучения теоретического материала по данной теме. Главные дидактические цели в этом случае – повторение, обобщение, систематизация знаний.

Отличительные особенности этого типа урока состоят в следующем: во время их проведения повторяется суть основных научных понятий и наиболее существенных теоретических выводов, которые изучались в данной теме; устанавливаются различные связи между изучаемыми явлениями; классифицируются различные явления и события по разным признакам; оцениваются изученные явления на основе определенных критериев; используются методы и приемы обучения, способствующие формированию у студентов интеллектуальных умений; выполняются задания, требующие синтеза знаний под новым углом зрения, применения знаний в новых учебных и производственных ситуациях, отдается предпочтение задачам творческого характера.

В данном методическом докладе приводится методика проведения занятия по совершенствованию знаний, выработке умений и навыков используя деловую игру , и проведение различных конкурсов.

Деловая игра представляет собой управленческую имитационную игру, в ходе которой участники, имитируя деятельность того или иного лица, на основе данной ситуации принимают решения. Она направлена на развитие у студентов умений анализировать конкретные ситуации и принимать соответствующие решения. Во время игры развивается творческое мышление, а если это проводится в виде соревнования между командами внутри группы, то и вырабатывается дух коллективизма, ответственность за принятое решение перед командой.

В данном случае деловая игра носит вариативный характер, так как она содержит различные варианты заданий: это и перекрестный опрос, и решение задач, кроссвордов, проведения конкурсов. Все это делает урок более интересным для студентов, материал обобщается в игровой форме, носит соревновательный характер.

К началу урока (по заданию на прошлой уроке) известны названия обеих команд, девизы, выбраны капитаны, подготовлены по одному воп­росу каждой команде и по два - капитанам. Студенты должны были по задании вычертить (формат А4) карты эксперта по учету и оценки зна­ний и вывести их на видном месте, чтобы студентам сразу можно было видеть результаты свои и своей команды. Это необходимо для поддержа­ния духа соревнования, дружбы и соперничества.

Урок начинается с того, что преподаватель проводит проверку до­машнего задания: капитан каждой команды представляет себя, свою команду. Затем от каждой команды выбирается по два человека в экспер­ты, которые будут оценивать работу студентов. Эксперты с преподава­телем составляют жюри из 5 человек. Затем преподаватель напоминает тему урока и цель, создает начальную мотивацию познавательной дея­тельности студентов: «Сегодня мы проводим урок-конкурс между коман­дами («Стимул» и «Универсал») он будет состоять из следующих этапов:

Проверка конспектов по клеевым соединениям (дом. задание);

Устные ответы на вопросы преподавателя и на один вопрос другой команды;

Решение задач;

Решение кроссвордов;

Конкурс капитанов.

Ваша задача принимать активное участие в конкурсе, чтобы самим получить хорошую отметку и не подвести команду. Оценка будет прос­тавляться по количеству набранных баллов, которые эксперты будут проставлять в своей карте. Если количество баллов будет 10 оценка –«3»; 14 – «4»; 17 – «5».

Как будут проставляться баллы конкретно будет сказано на каждом этапе, но при этом будут учитываться: качество ответов, дополнения, рецензии на ответ. Оценки получат все, в той числе и эксперты. Ко­манде, набравшей большее количество баллов, присваивается звание «Команда-победительница», а студенту, набравшему большее количество баллов, - звание «Знаток неразъемных соединении». Если возникнут вопросы по организации урока, следует на них ответить.

Заключение

В данном методическом докладе рассматривается проведение уроков-семинаров игровыми методами.

Для изучения темы "Сварные и клеевые соединения" предлагаются методы игровых и проблемных ситуаций.

Методом ролевой игры предлагается изучить тему «Трение» в разделе «Статика».

Один из уроков разработан по методу «мозговой атаки». Этот метод способствует развитию динамичности мыслительной деятельности студентов.

Отдельные темы разделов «Статика» и «Сопротивление материалов» разработаны с применением опорных конспектов, где теоретический материал изображается в виде схем. При таком методе обучения студенты эффективнее усваивают полученную информацию и овладевают навыками мыслительной деятельности.

Рассматриваемые методы заинтересовали студентов, подняли их творческий потенциал и активность во время проведения занятия. Кроме того, подготовка таких занятий требовала от студентов самостоятельной работы не только во время занятий, но и во внеурочное время.