877

3)управление учебно-познавательной деятельностью (Е.Д. Божович, Л.М. Денякина, Н.Ф. Талызина);

4)средство наглядного предъявления информации (А.И. Игнатов, О.О. Князева, Р.Я. Яковлева);

5)обеспечение фронтальной и индивидуальной работы с обучающимися (С. Я. Батышев, А.М. Новиков, В. А. Сластенин).

Кроме того, необходимо учитывать ряд методических требований, предъявляемых к наглядным средствам (таблица 1).

Несмотря на достаточную освещенность вопроса в теории и методике профессионального образования, проведенный констатирующий этап эксперимента выявил, что педагоги испытывают затруднения в разработке и эффективном внедрении наглядных средств обучения. Это подтверждает нашу позицию о необходимости формирования у бакалавров профессионального обучения образова- тельно-проектировочных компетенций, начиная с первого года обучения в вузе.

Структура поэтапного формирования образовательно-проектировочных компетенций посредством усвоения студентами знаний, умений и профессионально значимых личностных качеств представлена в таблице 2.

121

Таблица 2

Этапы формирования образовательно-проектировочных компетенций

убакалавров профессионального обучения

впроцессе изучения общепрофессиональных дисциплин в агроинженерном вузе

Представленный подход будет способствовать эффективному формированию образовательно – проектировочных компетенций у бакалавров профессионально обучения в агроинженерном вузе.

Литература

1.Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 051000 – Профессиональное обучение (по отраслям) (квалификация (степень) «бакалавр») от 22 декабря 2009 г. № 781.

2.Федеральный закон от 29.11.2012 г. № 273 – ФЗ «Об образовании» (с изм. и доп. от 03.02.2014 г.) // (электронный источник Гарант).

3.Федеральный закон от 22.08.1996 г. № 125 – ФЗ «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» (с изм. и доп. от 23.12.2003 г.) // (электронный источник Гарант).

4.Бабанский Ю.К. Избранные педагогические труды. – М.: Педагогика, 1989. –

558 с.

5.Батышев С.Я. Профессиональная педагогика / С.Я. Батышев: М.: 1997. – 122 с.

6.Булынский Н.Н. Проблемы структуризации содержания педагогического компонента профессионально-педагогического образования. Профессиональное образование: проблемы, поиски, решения: Научно-исследовательской лаборатории РАО «Управлением качества профессионального образования» Часть 2 / отв. ред. С.Е. Матушкин. – Челябинск: Энциклопедия, 2009. – 148 с.

7.Булынский Н.Н. Проектирование содержания общепрофессиональных дисциплин для формирования компетенции педагогического менеджмента педагогов. Профессиональное образование: проблемы, поиски, решения: материалы Научно-исследовательской

122

лаборатории РАО «Управлением качества профессионального образования» отв. ред. С.Е. Матушкин. – Челябинск: Энциклопедия, 2009. – 148 с.

8.Звонарев С.Г. Проблема управления познавательной деятельностью студентов при компьютерном обучении // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. 2013. № 63. – 213 с.

9.Краевский В.В. Методология педагогики. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2001.

–243 с.

10.Матушкин С.Е. Избранные педагогические сочинения. – Челябинск, ЧелГУ, ЮУНОИ РАО, 2006. – 395 с.

11.Немов Р. С. Психология. Учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений: в 3 кн. – 3-е изд. – М. : Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999.– Кн. 1. Общие основы психологии. – 688 с.

12.Парская Н.В. Учебно-наглядное пособие «Визуализация процесса обучения по предметам психолого-педагогического цикла»: Учебно-наглядное пособие. Челябинск: ЧГАУ, 2007. – 84 с.

13.Яковлева Н.О. Педагогическое проектирование инновационных систем: Автореф. дис. д-ра пед. наук. Челябинск, 2003. – 355 с.

ФИЗИКА

УДК 53 А. Антипина – студентка;

В.М. Корнев – научный руководитель, доцент. ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ЛЮКСАМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП

Аннотация. Если вы решили поменять лампы накаливания или люминесцентные на светодиодные, то необходимо прежде всего, обратить внимание на основные характеристики светодиодных ламп. Нами исследованы светодиодные лампы типа «Navigator», рассчитанные на напряжение 12 В и мощностью 50 Вт, которые работали в течение 6 часов как днем, так и ночью. Исследуя основные характеристики светодиодных ламп, можно сделать заключение, что переход с ламп накаливания на более эффективные энергосберегающие лампы потребует ряд значительных затрат на их приобретение, но по срокам службы и экономичности они окупают себя за самый короткий промежуток времени их эксплуатации.

Ключевые слова: лампы накаливания, светодиодные лампы, мощность, световой поток, энергосбережение.

Проблемы энергосбережения в настоящее время принимает все большую актуальность. Значительная часть электроэнергии расходуется на освещение помещений, особенно у нас на Урале, где так мало солнечных дней в году. Возникает задача в модернизации и замены обычных ламп накаливания на более новые, эффективные – светодиодные.

К достоинствам ламп накаливания относятся:

- низкая начальная стоимость и необходимого для нее оборудования; - компактность и регулирование светового потока; - надежная работа при низких температурах.

К недостаткам относятся:

- низкий к.п.д. – только 5% , остальное идет в тепло; - высокая рабочая температура; - недолговечность;

123

-большие затраты на потребление. Галогенные лампы и их преимущество:

-высокая светоотдача;

-стабильный яркий свет на протяжении срока службы;

-миниатюрная конструкция;

-регулирование светового потока;

-высокий уровень безопасности в условиях высокой влажности среды. К недостаткам галогенных ламп относится:

-чувствительность к перепадам напряжения в сети;

-высокая температура колбы до 5000С;

-нельзя дотрагиваться до стекла лампы руками.

Если вы решили поменять лампы накаливания или люминесцентные на светодиодные, то необходимо прежде всего, обратить внимание на основные характеристики светодиодных ламп:

-тип используемого цоколя;

-потребляемая мощность;

-световой поток;

-диапазон рабочих температур;

-степень защиты;

-цветовая характеристика;

-срок службы;

-рабочее напряжение питания;

-габариты и вес.

Приведем небольшую сравнительную характеристику светового потока ламп накаливания и светодиодных ламп.

Нами исследованы светодиодные лампы типа «Navigator», рассчитанные на напряжение 12 В и мощностью 50 Вт, которые работали в течение 6 часов как днем, так и ночью.

Р1 – 20 Вт

Р2 – 30 Вт Время работы t = 6 часов. Р3 – 50 Вт дневной тариф:

А1 = Р1t = 20 10-3 х 6 = 0,12 кВт час S = 0,12 х 2,97 = 0, 3564 рубля в день.

За месяц – 10,7 руб. ночной тариф

S = 0,12 х 1,88 = 0,2256 рубля за ночь. За месяц – 0,77 руб.

124

Работа лампы накаливания Р1 = 25Вт

А1 = 25 10-3 х 6 = 0,15кВт час S = 0,15 х 2,97 = 0,44555 рубля за день. За ме-

сяц – 13,37 руб.

ночной тариф

S =0,15 х 1,88 = 0,282 рубля за ночь. За месяц – 8,46 руб.

Что составляет в 1,25 раза меньше стоимости при работе светодиодных ламп по сравнению с работой ламп накаливания за то же дневное и ночное время.

Таким образом, исследуя основные характеристики светодиодных ламп, можно сделать заключение, что переход с ламп накаливания на более эффективные энергосберегающие лампы потребует ряд значительных затрат на их приобретение, но по срокам службы и экономичности они окупают себя за самый короткий промежуток времени их эксплуатации.

Литература

1.Алферов Ж.И.//Физика и техника полупроводников. 1998.Т.32.С3-18.

2.Берг А. Дин П.//Светодиоды (перевод с англ. под ред. Юновича А.Э.)М.1979.

УДК 53

Ю.Н. Зубарев, А.Д. Докукин – студенты; Н.К. Шестакова – руководитель, доцент.

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В СОКАХ С ПОМОЩЬЮ ПОЛЯРИМЕТРА

Аннотация. Проведено определение концентрации сахара в яблочных соках пяти производителей; концентрация сахара в соках производилась с помощью поляриметра П-161М на базе кафедры физики Пермской ГСХА в рамках научноисследовательской работы студентов 1-го и 2-го курсов.

Ключевые слова: концентрация сахара, поляризованный свет, поляриметр, содержание сахаров в соках.

Фрукты представляют собой незаменимый источник физиологически активных веществ, минералов и витаминов. Длительное хранение фруктов возможно только с помощью переработки, и в частности, изготовление соков.

В нормативных документах различают: соки, нектары, сокосодержащие напитки. Согласно ГОСТу [1]: сок – жидкий продукт, полученный из фруктов или овощей путем механического воздействия и консервированный физическими способами, кроме обработки ионизирующим излучением; восстановленный фруктовый сок – фруктовый сок, полученный путем восстановления концентрированного фруктового сока питьевой водой в соотношении, обеспечивающем сохранение физико-химических, микробиологических, питательных и органолептических свойств сока из одноименных фруктов; сокосодержащий фруктовый напиток – жидкий продукт, полученный смешением фруктового сока или соков с питьевой водой, сахаром и сахарами, в котором массовая доля фруктового сока составляет

125

не менее 10%, консервированный физическими или химическими способами, кроме обработки ионизирующими излучениями; нектар - жидкий продукт, полученный смешением фруктового сока, концентрированного фруктового сока или соков или доведенной до пюреобразного состояния съедобной части доброкачественных спелых, свежих или сохраненных свежими благодаря охлаждению фруктов с водой, сахарами или медом, в котором массовая доля фруктового сока составляет в зависимости от вида сока не менее 25 – 50%, несброженный, но способный к брожению, консервированный физическими способами, кроме обработки ионизирующим излучением, и предназначенный для непосредственного употребления в пищу.

Видно, что есть различия между соками и остальными напитками. В составе взятых нами напитков (таблица 1) указываются: глюкоза, фруктоза и сахара.

Существуют различные методики определения концентрации сахара в растворах. В данной работе применили поляриметрический метод определения концентрации сахара в растворе.

Поляриметрический метод основан на измерении угла поворота плоскости поляризации луча света, прошедшего через оптически активную среду. Поляризованный луч в отличие от естественного может колебаться только в одной плоскости. Оптической активностью обладают органические соединения, имеющие в молекулах асимметричные атомы углерода: аминокислоты, углеводы, органические кислоты и др. Оптически активные вещества в зависимости от направления производимого ими вращения называют правовращающими (сахароза, глюкоза, мальтоза) и левовращающими (фруктоза). Угол вращения плоскости поляризации пропорционален длине пути света в активной среде, а также концентрации оптически активного вещества.

Характеристикой оптически активного вещества является удельная вращательная способность. Удельное вращение – это угол поворота плоскости поляризации при прохождении луча через слой раствора толщиной 1 дм при концентрации раствора, равной 100 г вещества в 100 см3. Зная удельное вращение исследу-

126

емого вещества, толщину слоя раствора и определив угол поворота плоскости поляризации, можно найти концентрацию раствора. Угол поворота плоскости поляризации измеряют с помощью поляриметра или сахариметра.

В данной работе использовался портативный поляриметр П-161М, в котором применен принцип уравнивания яркостей поля зрения, разделенного на две части. Уравнивание происходит вблизи полного затемнения поля зрения. Данный прибор позволяет измерять угол поворота плоскости поляризации как вправо, так и влево.

На измерительной шкале прибора вправо и влево от нуля нанесено 20 делений, цена деления лимба составляет 1 градус. В плоскости лимба на подвижной втулке имеется два нониуса – левый и правый. Каждый нониус разделен на 10 делений, минимальное значение величины отсчета по нониусу 0,1. Трубка для растворов имеет длину 95,04 мм.

Порядок проведения эксперимента. В качестве эталонных растворов были взяты дистиллированная вода и 5%-й раствор глюкозы. Сначала было определено нулевое положение, соответствующее положению кюветы с дистиллированной водой, затем был измерен угол поворота для 5%-го раствора глюкозы. После этих измерений были проведены измерения угла поворота каждого из исследуемых соков и напитков. Для каждого из соков были сделаны серии из 10-15 измерений, затем брали среднее значение угла поворота, данные результатов измерений приведены в таблице 2.

Обработка экспериментальных данных: зная угол поворота для 5%-ой глюкозы нашли значение удельной вращения, затем рассчитали углы поворота плоскости поляризации для исследуемых соков, значения представлены в таблице 2. При сравнении результатов измерений содержания сахара в яблочных соках полученных данным методом можно сделать следующие выводы:

-во всех напитках содержатся не только глюкоза и сахара (правовращающие жидкости), но и фруктоза, которая является левовращающей жидкостью;

-только одним этим методом нельзя точно определить процентное содержание сахаров в соках, необходимо использовать этот метод в сочетании с другими физическими методами, например, рефрактометрическим.

Литература

1.ГОСТ Р 51398-99 Консервы. Соки, нектары и сокосодержащие напитки. Термины и определения . с.2-3

2.Данина М.М., Сергачева Е.С., Соболева Е.В. Методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов, готовых хлебобулочных и кондитерских изделий. Лабораторные работы: Учеб. метод. пособие. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013.

с.57-59

3.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2., Наука. Москва. 1982.

127

УДК Е.В. Зыкова – студентка;

И.М. Скумбин научный руководитель, доцент. ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОТ НОВОЙ ФИЗИКИ К НОВОЙ БИОЛОГИИ

Аннотация. В данной статье рассматриваются вопросы развития научных исследований в области строения ДНК, передачи генетической информации последующим поколениям и возможности получения генетически модифицированных организмов. ГМО – организм, генотип, который был искусственно изменен при помощи методов генной инженерии. Все это стало возможным благодаря возникновению новой физики, создателями которой были великие ученые Резерфорд, Бор, Шредингер, Дельбрук, Уотсон, Крик и др. В результате появилась новая биология, которая позволяет открыть тайны жизни.

Ключевые слова: ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота; РНК – рибонуклеиновая кислота; двойная спираль; хромосома; репликация; белки; ГМО; ген; нуклеид; биополимер; ПЦР – полимерная цепная реакция.

В XX веке революционные преобразования происходили в физике. Одной из главных вех на пути создания новой физики было открытие Резерфордом в 1911 году атомного ядра, существование которого находилось в вопиющем противоречии с основными законами классической физики. На смену старой физики пришла новая, квантовая физика, которая призвана была объяснить устойчивость атомов и их линейные спектры.

В1944 г. работы Эвери, Мак-Леода и Мак-Карти определили химическую природу генов: они состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В том же году вышла свет небольшая книжка Шредингера (основоположника квантовой механики) под броским названием «Что такое жизнь? С точки зрения физика».

Всвоей книжке (на русском языке она вышла впервые в 1947г.) Шредин-

гер, прежде всего, дал очень ясное и сжатое изложение основ генетики, развил идеи Дельбрюка и Тимофеева-Ресовского о связи генетики и квантовой механики.

Квантовая механика явилась теоретическим фундаментом для понимания внутреннего строения окружающих веществ – атомов, молекул и всевозможных состоящих из них материалов. В этом случае необходим экспериментальный метод, который позволял бы выяснить атомное строение вещества и таким методом оказался рентгеноструктурный анализ.

Через 10 лет Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель физической структуры молекулы ДНК. Длинная молекула образована двойной спиралью, а комплементарное взаимодействие между двумя нитями этой спирали позволяет понять, каким образом генетическая информация точно копируется

(реплицируется) и передается последующим поколениям.

Многое стало известно, но наука не стоит на месте. Она продвигается всѐ дальше, и вот, уже в наше время мы умеем тасовать гены, поэтому можем изменить то, что дает нам сама природа.

128

В нуклеотидных структурах в ядре эукариотической клетки (в хромосоме), сосредоточена большая часть наследственной информации, предназначенные для еѐ хранения, реализации и передачи. Хромосома состоит наполовину из белка и на половину из ДНК – единственной и чрезвычайно длинной молекулы.

Белок представляет собой главный строительный материал клетки. Это полимерная молекула, с мономерными звеньями, «кирпичиками» которой служат аминокислотные остатки. Аминокислотные остатки располагаются всегда строго линейно, плечом к плечу (рис.1.).

У многих видов только малая часть общей последовательности генома кодирует белки. Так только около 1,5 % генома человека состоит из кодирующих белок экзонов, а больше 50 % ДНК человека состоит из некодирующих повторяющихся последовательностей ДНК.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – макромолекула (одна из трѐх основных, две другие – РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

Для молекулы ДНК характерна структура трех видов – первичная, вторичная и третичная.

Первичная структура ДНК состоит из нуклеотидных цепей, у которых скелетную основу составляют чередующиеся сахарные и фосфатные группы, соединенные ковалентными связями, а боковые части представлены

одним из четырех оснований и присоединяются одна к другой молекулой сахара. ДНК представляет собой биополимер (полианион), мономером которого

является нуклеотид.

Рис..2. Структуры оснований наиболее часто встречающихся в составе ДНК

129

ДНК состоит из двух полимерных цепочек. Каждая цепочка построена из звеньев четырех сортов – А (адениновое), Г(гуаниновое), Т (тиминовое) и Ц (цитозиновое). Последовательность звеньев в каждой цепи может быть совершенно произвольна. Но эти последовательности в одной молекуле ДНК строго связаны друг с другом следующим принципом комплементарности:

против А должно быть Т, против Т должно быть А, против Г должно быть Ц, против Ц должно быть Г.

Полинуклеотидные цепи в свою очередь, попарно объединяются при помощи водородных связей в структуру, получившую название двойной спирали.

В зависимости от концентрации ионов и нуклеотидного состава молекулы, двойная спираль ДНК в живых организмах существует в разных формах. На рисунке. (слева направо) представлены A, B и Z формы.

Пары оснований в А-форме образуют с осью спирали угол около 20 градусов и очень сильно отодвинуты от оси спирали к переферии молекулы: сдвиг достигает 0,4 – 0,5 нм, т.е. почти половину радиуса. ДНК А-семейства участвует в транскрипции и передаче информации от ДНК к РНК.

«В» – семейства характерно структурное разнообразие. ДНК со случайными последовательностями могут находиться в «В-», «С-», «D-» и других конформационных состояниях. На структуру ДНК влияют тип и концентрация катионов, а также температура. На виток приходится 10 пар нуклеотидов. «B»–форма участвует в репликативных процессах. «С»-форма в хранении информации.

Левоспиральная конформация ДНК. Она была открыта в 1979 г. Если полинуклеотид поместить в водный раствор с высокой концентрацией MgCl2, NaCl или спирта, то образуется левая двойная спираль «Z-ДНК». Повторяющейся единицей спирали является не пара нуклеотидов, а двойка соседних пар.

Третичная структура ДНК, определяемая трехмерной пространственной конфигурацией молекул, пока изучена недостаточно.

130