2.3.2. Формирование содержания технических предметов на примере электротехники

Содержание учебных предметов формируется на основе системы знаний соответствующей науки. Любая наука имеет свою историю и логику развития. Особенностью развития электротехники как науки является то, что эта первая в истории отрасль научных знаний, которая возникла в результате практического применения открытий теоретической науки – физики. Поэтому электротехнику долгое время называли наукой о применении электричества.

По мере открытий в физике электрических и электромагнитных явлений создавались новые возможности для технических изобретений. Например, телеграфа, электрической лампы и схемы электрического освещения, электродвигателя и т.д.

В настоящее время эта сфера научных и инженерных знаний представляет собой сложный комплекс научных дисциплин, играющих огромную роль в развитии производительных сил современного общества.

Выделяются четыре этапа развития электротехники.

Первый этап (1860–1880 гг.) – разработка простейших электротехнических устройств и их опытное исследование. К первым устройствам относятся телеграф, электрическая лампа, создание вольтова столба – источника постоянного тока. Развитие прикладной электротехники положило начало теории цепей постоянного тока. В. этот период были определены основные понятия теории электрических цепей. Физика являлась ориентиром в разработке изобретателями первых электротехнических устройств.

Второй этап (1880–1900 гг.) связан с разработкой системы электротехнических устройств. В этот период были изобретены электрическая машина, трехфазная система электрических токов М.О. Доливо-Добровольским. Французский ученый М. Депре и русский физик Д.А. Лачинов с помощью математического анализа физических процессов в системе

генератор  линия  двигатель

показали, что дальность электропередачи может быть достигнута при увеличении напряжения. Этот теоретический вывод как бы подытожил знания в области исследования электрических цепей и дал толчок к возникновению новых электрических теорий. Эти теории получили развитие и трансформировались в теорию электрических машин и теорию электрических цепей. Таким образом, в этот период учеными осознавалась необходимость в специальных знаниях, методах исследования и способах обобщения практики.

Третий этап (1900–1917 гг.) – экспансия электротехники во все отрасли техники и прмышленности. В этот период в электротехнике сформировались законченные электротехнические теории: теория электрических цепей, теория электрических машин, теория вращающихся электромагнитных полей, теория симметричных составляющих. Интенсивно разрабатывались собственный категориальный аппарат электротехнической науки, система показателей работы электротехнических устройств: коэффициент полезного действия, сопротивление нагрузки, ток возбуждения и т.д. Возникали электротехнические школы. Одной из первых была московская электротехническая школа, которую воглавлял К.А. Круг.

Четвертый этап (с 1917 г. до наших дней) – от электротехники отпочковались новые науки: техника высоких напряжений, электроматериаловедение, электроника и т.д. Появились и получили развитие первые кафедры теоретических основ электротехники в технических вузах Москвы, Ленинграда, Харькова. Появление первого учебного курса "Теоретические основы электротехники" (ТОЭ) в России связано с именами В.Ф. Миткевича, К.А. Круга. Курс ТОЭ создавался ими не как популяризация технических знаний для инженеров, а как качественно новая дисциплина, разрабатывающая собственные теоретические концепции решения фундаментальных электротехнических проблем. Строилась специальная система учебных предметов, с тем чтобы научить будущих техников и инженеров осуществлять разработку и исследование новой техники [18].

Развитие электротехники нельза рассматривать только как практическое применение открытий и исследований физики. Успехи, достигнутые электротехникой и электроникой в создании электрических и электронных приборов, в свою очередь, оказали большую помощь физикам в изучении атомных явлений, плазмы и т.д.

Возникает вопрос о степени отражения истории науки и логики ее развития в учебном предмете. История развития содержания учебного предмета "Электротехника" для профессионально-технических училищ показывает, что в нем находит отражение история развития базисной науки. В связи с тем, что на протяжении нескольких десятков лет электротехника рассматривалась как прикладная наука, в содержании учебного предмета до последнего времени технические принципы работы электрических устройств интерпретировались как прикладные аспекты естествознания.

Как показывает тематическое планирование программ по электротехнике 1940-х гг., в разделе, посвященном изучению электрических цепей, рассматривались физические явления и процессы при протекании тока через проводник. Например, изучались явления: электростатика, химическое и тепловое действие тока, электромагнетизм и т.д. Программы тех лет включали отдельные вопросы по расчету цепей постоянного тока (закон Ома для участка цепи, законы Кирхгофа), рассматривались простейшие схемы соединения элементов в цепях однофазного переменного тока, принцип получения трехфазной системы токов.

В программах 1960-х гг. сохранилась прежняя структура. Однако в содержании тем "Постоянный ток", "Переменный ток" рассматривались объекты, взятые из электротехнической практики: цепи постоянного и переменного тока. Изучаемый материал включал основные законы электрических цепей переменного тока.

Дальнейший анализ учебных программ показывает, что в программах по электротехнике с основами промышленной электроники 1978 г. изменилась структура тематического плана. В тематическом плане указывались изучаемые электротехнические устройства: цепи постоянного тока, цепи переменного тока и т.д. Рассматриваемые физические явления и процессы являются стержнем в исследовании законов и методов расчета цепей постоянного и переменного тока. С 1978 г. по 1985 г. действовало 15 программ по электротехнике для средних и технических училищ. Это осложняло работу преподавателя электротехники по планированию изучения предмета.

Подводя итог проведенному анализу, можно сделать следующие выводы о формировании учебного предмета.

Во-первых, содержание учебного предмета должно быть логически связано. Без этого формирование системы электротехнических понятий было бы невозможно. Однако содержание электротехники не должно дублировать физику.

Во-вторых, учебный предмет не должен копировать историю развития базисной науки, как это было в программах 1940–70-х гг., когда изучение электротехники начиналось с простейших устройств цепей постоянного тока.

В-третьих, учебный предмет должен быть определенным образом структурирован, исходя из целей обучения, психолого-педагогических требований к процессу обучения и структуры базисной науки [19].