3.3. Студент в учебной лаборатории

Именно на лабораторных занятиях будущий инженер начинает активно приобщаться к технике, без которой нет и инженерного дела. Инженер должен уметь хорошо работать не только головой, но и руками.

Подготовка к работе в лаборатории, как и к другим видам аудиторных занятий, начинается с домашней подготовки студента. Лабораторное исследование является прообразом будущих научных экспериментов, с которыми придется столкнуться инженеру в его практической деятельности. А к научному эксперименту хороший исследователь готовится подобно умелому полководцу, который в деталях продумывает предстоящее сражение, чтобы не проиграть его из-за упущенных при подготовке «мелочей».

Домашняя подготовка к лабораторным занятиям должна включать ряд этапов.

1. Прежде всего, надо по описанию ознакомиться с содержанием лабораторной работы. При этом следует уяснить цель и объем эксперимента и выделить теоретические положения, знание которых необходимо как для выполнения лабораторной работы, так и для понимания результатов лабораторных наблюдений.

2. Пользуясь лекционным конспектом и книгами, следует изучить вопросы теории, относящиеся к лабораторному эксперименту. При этом необходимо обратить внимание на те допущения и упрощения, которые были приняты при теоретическом рассмотрении соответствующих процессов, явлений, характеристик и т. п. Это поможет понять возможные расхождения с теорией результатов лабораторного эксперимента.

3. Следует продумать условия проведения лабораторного эксперимента в соответствии с описанием: наличие готовой лабораторной установки или необходимость ее сборки, предписанные пределы изменения тех или иных параметров, ожидаемые пределы изменения наблюдаемых в эксперименте величин и т. д.

4. Следует детально изучить схему лабораторной установки, приведенную в описании. При этом надо обратить внимание на измерительные приборы, правила их использования, продумать последовательность сборки схемы. Иногда такое изучение лабораторной установки производится в лаборатории накануне занятия.

5. В лабораторных экспериментах часто используется довольно сложная аппаратура (генераторы стандартных сигналов, электронные вольтметры и частотомеры, осциллографы и т. п.). Обращение с этой аппаратурой возможно только при наличии определенных знаний и навыков. Навыки эксплуатации приборов приобретаются в ходе работы, но уже до начала работы с приборами студент должен в общих чертах представлять основные правила работы с ними.

6. Необходимо внимательно изучить требования техники безопасности при работе с приборами в данной лаборатории и точно их соблюдать.

7. Следует продумать методику лабораторного эксперимента. При этом необходимо обратить внимание на последовательность операций в эксперименте, последовательность необходимых наблюдений и на подлежащие фиксации результаты эксперимента.

8. Студенту следует мысленно «проиграть» лабораторный эксперимент, полагая, что от начала и до конца ему надо самому производить все необходимые операции и наблюдения.

9. В ряде случаев в ходе подготовки к эксперименту следует произвести некоторые расчеты по определению исходных параметров, необходимых режимов, экстремальных значений тех или иных величин и т. п.

10. Подготовка к лабораторному занятию завершается заготовкой бланка лабораторного отчета. В этом бланке надо записать наименование, цель и краткое содержание работы, начертить схему лабораторной установки и привести необходимые предварительные данные в соответствии с заданием на лабораторную работу. Кроме того, в бланке следует заготовить соответствующие формы для записи протокола лабораторного эксперимента.

Форму таблиц для протокола целесообразно заготовить с некоторым запасом: если, например, для построения какой-то исследуемой характеристики требуется до десяти точек, предусмотрите в таблице место для записи результатов не десяти, а двадцати измерений. Это нужно, во-первых, потому, что некоторые измерения могут оказаться ошибочными и их придется повторить. Во-вторых, по ходу эксперимента или построения графика исследуемой характеристики может потребоваться замер дополнительных точек, например в области экстремальных значений характеристики.

11. Подготовку к лабораторной работе, как и к другим видам занятий, следует заканчивать записью вопросов, которые остались не понятыми в ходе подготовки.

При выполнении лабораторной работы надо тоже придерживаться некоторых правил.

1. Приступая к работе, в составе своей бригады обсудите цель и содержание лабораторного эксперимента.

2. Если лабораторная установка подлежит сборке, следует собрать ее коллективно. Это не означает, разумеется, что три человека должны подключать один прибор. Но если первый студент выполняет задание, то другие должны подключать следующие приборы. При этом когда один студент подключает прибор, все остальные члены бригады должны контролировать его действия. После сборки лабораторной установки следует получить у преподавателя или лаборанта разрешение на ее включение.

3. До включения лабораторной установки следует коллективно проиграть эксперимент.

4. Необходимо распределить между членами бригады обязанности по выполнению эксперимента. При этом недопустимо выделять кого-либо из студентов для пассивной записи результатов наблюдений. Все члены бригады должны по возможности работать непосредственно с приборами.

5. Вне зависимости от распределения обязанностей между членами бригады лабораторный эксперимент должен выполняться коллективно. Это означает, что любое действие каждого студента должно контролироваться остальными членами бригады. При этом результаты наблюдений должны заноситься каждым студентом в свой протокол.

6. Иной легкомысленный студент в лаборатории добросовестно крутит ручку одного прибора, усердно наблюдает и даже записывает показания другого прибора, но при этом забывает осмысливать свои наблюдения. Такого «исследователя» не смущает необычный характер протекания наблюдаемого процесса, он и не замечает этой необычности. Его не настораживает поведение стрелки прибора, которая, к примеру, упорно ползет вправо, когда ей положено перемещаться влево.

Не уподобляйтесь такому студенту! Осознанно выполняйте все действия! Осмысливайте все наблюдения по ходу эксперимента! Одним словом – думайте!

7. Протокол лабораторного эксперимента следует вести начисто. Если некоторое измерение оказалось ошибочным, не пачкайте протокол, вычеркивая записанные неверные цифры. В графе «Примечание» сделайте пометку, аннулирующую неверную запись. При этом полезно, разумеется, разобраться в причинах ошибки. А заслуживающие внимания причины также полезно отметить в графе примечаний. Сами же ошибки и их причины не забудьте обсудить коллективно перед записью в протокол.

8. Обрабатывать результаты эксперимента следует до окончания лабораторного занятия. Даже, например, при нехватке времени в лаборатории для аккуратного вычерчивания графика нанесите замеренные точки на заготовленный лист миллиметровки. Не исключено, что при этом придется снова включить лабораторную установку и произвести дополнительные измерения, недостающие для точного построения графика. Возможно также, что только при обработке результатов эксперимента выявится ошибочность некоторых наблюдений, которые придется повторить.

9. Завершая работу в лаборатории, следует коллективно обсудить результаты проведенного эксперимента. Действуя таким образом, студенты приобщаются к коллективной творческой работе и усваивают ее стиль, столь характерный для современного производства.

10. Отчет по выполненной лабораторной работе завершается выводами. Желательно и этот этап работы выполнить в лаборатории, чтобы предъявить отчет преподавателю до окончания лабораторного занятия. Но вне зависимости от того, пишутся ли выводы по работе в лаборатории или дома, студент должен неукоснительно следовать последнему правилу: выводы по лабораторному эксперименту необходимо писать самостоя­тельно.

Выводы должны содержать анализ результатов эксперимента. При этом, как уже отмечалось, должны быть выявлены и объяснены все связи между наблюдаемыми явлениями, процессами, характеристиками и параметрами. Однако при анализе следует избегать общих мест, тривиальных заключений и переписывания из книг известных положений.

Выводы должны содержать сравнение результатов эксперимента с теоретическими положениями. При этом необходимо оценить степень совпадения и расхождения полученных результатов с теорией. Причины же расхождений должны быть проанализированы с учетом погрешности измерений и точности самой теории.

Лабораторная работа является, конечно, учебным упражнением. И анализ, который студент делает в выводах по работе, производится в учебных целях. Но, научившись критически относиться к теории при ее сравнении с экспериментом, не уточнит ли впоследствии нынешний студент и методику эксперимента, и саму теорию, не явится ли будущий инженер автором новой теории?