МПО-методика профессионального обучения / МПО бакалавры / MPO_Kovalenko_Kharkov_2003

принятие и разрешение которых требует определенных, но разных по величине усилий. Наиболее сложная из задач-проблем явилась следствием кажущегося противоречия между знанием первого закона Кирхгофа и результатами демонстрационного эксперимента. Решение задачи приводит к появлению частных, видовых проблемных ситуаций, связанных с построением векторной диаграммы для параллельного соединения L И С приемами получения резонанса токов, характером и величиной тока в общем проводе.

10.2.5Демонстрационный эксперимент.

Общая характеристика демонстрационного эксперимента При преподавании технических дисциплин демонстрационный

эксперимент играет важную роль, обеспечивая полное и всестороннее понимание физических явлений. Эксперимент - это один из методов научного исследования и изучения различных явлений и законов. Наряду с теорией он обеспечивает научность курса и является основным средством наглядности в обучении. Демонстрационный эксперимент повышает интерес учащихся к изучению предмета и активизирует их мышление.

Демонстрационный эксперимент является отражением экспериментального метода научного исследования. Надо стремиться поставить демонстрации так, чтобы они не были просто показом, а включали бы элементы исследования. Поэтому демонстрационный эксперимент следует чаще связывать с постановкой экспериментальной задачи или проблемы, а также привлекать для экспериментального решения поставленной и обсужденной проблемы.

При постановке демонстрационного эксперимента необходимо выполнять следующие требования:

443

-обеспечить хорошую видимость, наглядность и убедительность опыта; -обеспечить органическое сочетание показа эксперимента с

речью преподавателя и материалом урока. Темп проведения опытов должен соответствовать темпу устного изложения материала; -обеспечить кратковременность опыта;

-обеспечить научную достоверность и правильное объяснение результатов опыта. Необходимо устранять побочные явления, чтобы учащиеся видели именно то, что им хочет показать преподаватель; -обеспечить надежность опыта;

-обеспечить эстетичность и выразительность демонстрации. Выполнение перечисленных выше требований достигается

специально разработанной методикой и техникой постановки демонстрационного эксперимента, которые зависят от теоретических знаний и практических навыков преподавателя, а также от качества имеющегося демонстрационного оборудования и приборов.

Педагогическая ценность демонстрационного опыта зависит не только от его эффективности в техническом отношении, но и от хорошей видимости и выразительности.

Для улучшения видимости применяются следующие приемы и средства:

-увеличение размеров установок и приборов; -рациональное расположение оборудования и приборов.

Расположение оборудования должно соответствовать схеме, вычерченной на доске. Соединительные провода должны быть хорошо видны. Наиболее важные элементы схемы, на которых проявляется эффект опыта, должны быть выделены;

444

-использование монтажа на специальных панелях с крупным графическим изображением небольших по размеру элементов схемы; -применение средств усиления для повышения эффекта опыта, а

также высокочувствительных измерительных приборов, усилителей, осциллографов; -создание контрастного фона для восприятия опыта с помощью специальных экранов и подсветки.

Как правило, при постановке демонстрационных опытов рекомендуется следующая последовательность действий:

1.Объяснение цели опыта или постановка задачи. 2.Разъяснение опыта с помощью схемы или рисунка. 3.Подготовка установки (или сборка схемы) и ее объяснение. 4.Выделение объекта наблюдения, на котором обнаруживается эффект опыта (измерительный прибор, лампа, магнитная стрелка, экран осциллографа).

5.Проведение демонстрации.

6.Формулировка выводов (с активным участием учащихся). 7.Подведение итогов опыта.

Основные виды демонстраций по темам любого курса электротехники планируются преподавателем заранее с учетом имеющегося оборудования и его технических возможностей. Отбор демонстрационных опытов определяется методикой изложения материала.

Намеченные ОПЫТЫ ДОЛЖНЫ представлять собой определенную систему, в которой отдельные демонстрации связаны друг с другом. Уточнение и конкретизация демонстраций производятся при подготовке к уроку. Продумывается содержание демонстрации, методика и ход выполнения опыта. Экспериментальные установки и приборы обязательно должны быть проверены накануне урока. Все

445

замечания по демонстрациям следует записывать в специальный журнал. Необходимо отмечать особые детали опытов, незнание которых влияет на успешность выполнения эксперимента. Предварительная подготовка к демонстрациям опытов не должна занимать много времени, поэтому ее необходимо рационализировать. Демонстрационное оборудование (в исправном состоянии) должно храниться в специально предназначенных закрытых шкафах. При подготовке и проведении демонстрационного эксперимента обязательно должны выполняться требования техники безопасности: наличие предохранителей в источниках питания, исправность изоляции проводов и электрооборудования, ограждение доступа к открытым токоведущим частям установки и т, д.

При показе опытов необходимо заинтересовать учащихся, привлечь и сосредоточить их внимание на сущности демонстрируемого явления: показаниях приборов, зажигании лампы и т. д.

Для активизации внимания и мышления учащихся необходимо давать краткие пояснения, обращаться к классу с вопросами, привлекать учащихся к планированию эксперимента, к прогнозированию хода явления и результатов опыта, к самостоятельным выводам и обобщениям. Так, например, до постановки опыта следует задавать вопросы типа:

-что произойдет, если включить рубильник (увеличить сопротивление, изменить частоту); -объяснить, почему именно так будет протекать опыт.

Желательно привлекать учащихся, особенно слабо успевающих, к самостоятельному проведению опытов. Сначала для подготовки оборудования и приборов, а затем для постановки ,опытов в процессе закрепления и повторения материала.

446

Приведем пример активизации познавательной деятельности обучаемых с привлечением демонстрационного эксперимента.

Урок на тему «Цепь переменного тока с последовательным соединением активного и индуктивного сопротивления».

Проблемная ситуация, которая может быть создана на данном уроке, связана с возникающим в представлениях учащихся противоречием между физическими явлениями в цепях постоянного и переменного тока. Предполагается, что учащиеся усвоили материал темы «Постоянный ток» и «Электромагнетизм», а также основные характеристики переменного синусоидального тока и закономерности процессов в цепях переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными порознь. Пояснение процессов в цепях переменного тока проводилось с использованием метода волновых и векторных диаграмм.

На предыдущем уроке учащиеся получили задание повторить следующие вопросы:

-понятие о волновых и векторных диаграммах переменного тока и напряжения; -активное сопротивление в цепи переменного тока;

-индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.

Пояснение нового материала начинается с демонстрационного эксперимента. На стенде смонтирована электрическая схема. К цепи переменного тока с последовательным соединением R И L подведено переменное напряжение. Источником напряжения может быть сеть переменного тока или (что лучше) генератор звуковой частоты. В зависимости от типа источника (частота, величина напряжения) подбираются и другие элементы схемы: катушка индуктивности, резистор, вольтметры, амперметр (или

447

миллиамперметр). Схема соединения электроэлементов вычерчивается на доске преподавателем.

Далее следует беседа, примерный текст которой приведен ниже.

Преподаватель: Взгляните на этот стенд, ребята. На стенде собрана схема, все элементы которой вам хорошо знакомы. Здесь катушка, навитая из медного электрического провода. Параллельно ей включен вольтметр, а последовательно амперметр. Таким образом можно измерять ток в цепи и напряжение на катушке. К схеме подключен источник постоянного напряжения. Каковы величины тока и напряжения на катушке?

Учащийся: Ток равен $А, а напряжение 6В.

Преподаватель Правильно. Каково сопротивление катушки? Учащийся: Для определения его величины воспользуемся

законом Ома: Сопротивление катушки равно 2Ом. Преподаватель: Верно. Теперь отключим источник

постоянного тока и, ничего не изменяя в схеме, подведем к ней переменное синусоидальное напряжение от сети, причем его действующее значение тоже будет 6В, т. е. равным постоянному напряжению в первом опыте. Взглянем на шкалу амперметра. Как переключение источника отразилось на величине тока, отсчитанной по амперметру?

Учащийся: Ток резко уменьшился. Его величина всего 0.4А. (Рассуждает). В чем же дело? Ведь напряжение по величине не изменилось, только стало переменным... А приборы пригодны для переменных токов и напряжений?

Преподаватель: А вы взгляните на условные обозначения на шкале. На какие величины они рассчитаны?

Учащийся: (Рассматривает шкалы приборов). На переменные и -постоянные. Значит, дело не в приборах.

448

Преподаватель: Да, действительно, приборы здесь не при чем. Здесь что-то другое.

Учащийся: Может быть, здесь закон Ома уже не срабатывает и ток надо рассчитывать по какой-нибудь иной формуле? Впрочем, нет, ведь вы только вчера объясняли нам, что закон Ома справедлив и для переменного тока.

Преподаватель: В чем же дело? Почему величина тока в цепи столь резко уменьшилась? Выяснить причину этого явления для нас чрезвычайно важно. Ведь катушка индуктивности - широко распространенный элемент многих приборов, аппаратов, устройств автоматики, телемеханики, радиоэлектроники (перечень примеров видоизменяется в зависимости от профессиональной направленности). Вы пока не можете объяснить этого явления, т. к. не осознаете пока в полной мере физических процессов, проходящих в катушке индуктивности при ее включении в цепь переменного тока.

Таким образом, не только вполне сформирована проблемная ситуация, но и отброшены, по крайней мере, две ошибочные гипотезы: одна из них - невозможность применения закона Ома, другая - необходимость замены измерительных приборов. Создается возможность для верного решения проблемы - вывода о том, что при включении переменного напряжения в катушке проявляет себя принципиально новый вид сопротивления, отсутствующий при включении источника постоянного тока. На этом примере можно проследить выполнение некоторых общепризнанных правил и условий создания проблемных ситуаций, поскольку они, эти правила, условия, остаются практически неизменными для всех ситуаций, встречающихся в курсе электротехники с основами промышленной электроники.

449

Создание проблемной ситуации основано на тех знаниях и умениях, которыми уже владеют учащиеся. В приведенном примере невозможно создать такую проблемную ситуацию, которая будет «принята» учащимися без усвоения следующего круга знаний и умений, связанных с физикой электричества и электротехникой.

При проведении эвристической беседы и демонстрационного эксперимента можно использовать различные приемы, например, такие:

-использование качественной или количественной задачи. Задачу надо поставить так, чтобы учащиеся не смогли решить ее до конца и почувствовали недостаточность своих знаний. Например, перед началом изучения цепей переменного тока с параллельным соединением приемников предлагается задача определения величины тока в неразветвленной части цепи по заданным значениям тока в активном сопротивлении. Учащиеся знают первый закон Кирхгофа, но решить задачу не могут, так как им неизвестно его соотношение для переменного тока; -выбор одного пути решения из нескольких возможных. Проблема выбора оптимального варианта решения задачи постоянно встречается в производственной и проектной практике. В учебном процессе такая проблема возникает, например, при решении задач с избыточными данными; -использование логических приемов (сравнения, предварительного обобщения данных, выдвижения противоречивых гипотез); -применение знаний в новых условиях, отличных от тех, в

которых приобретались теоретические знания. Например, после изучения на уроке правила определения направления индуктированной Э. Д. С. или направления движения проводника с током в магнитном поле можно изменять заданные

450

и искомые величины, вид рисунка и схему расположения отдельных его элементов. Известными (ранее встречавшимися) для учащихся будут содержание рисунка и правило, которое надо применить. Новыми условиями, создающими проблемную ситуацию, являются изменение вида рисунка, заданных и искомых величин;

-изменение привычного расположения элементов схемы. Этот способ позволяет проверить понимание учащимися наиболее существенных признаков какого-либо варианта соединения приемников (последовательное, параллельное, звезда, треугольник); -изучение динамики процесса в статических схемах, графиках и

диаграммах. Такие проблемы очень характерны для электротехники. Понимание схемы и роли отдельных ее элементов лучше всего проверяется постановкой вопросов, связанных с возможным изменением режима работы схемы: как изменится величина тока в цепи при осуществлении какой-либо коммутации, загорится ли лампа, сработает ли реле и т. д.

Выбор типа проблемной ситуации зависит от конкретного материала. Проблемные вопросы должны ставиться перед учащимися умело, обязательно с учетом имеющихся у них знаний. В противном случае задача может оказаться слишком простой и не приведет к созданию проблемной ситуации, либо будет слишком сложной и непосильной для учащихся. Поэтому нужно тщательно отбирать материал, анализировать его структуру, выявлять противоречивые положения, учитывать особенности усвоения данного материала учащимися.

Поставленные проблемы должны заинтересовать учащихся, только в этом случае они будут стараться активно искать решение. Выполнению задачи способствует связь содержания проблемы с

451

будущей специальностью учащихся, рассмотрение реальных практических проблем данной науки.

На основании вышесказанного представляется возможным разработать алгоритм деятельности преподавателя при конструировании проблемных технологий обучения.

10.3Алгоритм деятельности преподавателя при разработке технологий активизации познавательной деятельности

Для описания данного алгоритма используется методика разработки активных проблемных ситуаций, предложенная Атановым Г. А.

Эта деятельность довольно трудоемкая и сложная в исполнении. Для ее осуществления преподавателю необходимо владеть информацией об уровне подготовки обучаемых, их психологических характеристиках, а также достаточно полно владеть учебным материалом, который усваивают обучаемые.

В соответствии с этим, деятельность по проектированию проблемных технологий обучения начинается с анализа цели обучения и определения того уровня, которого необходимо достичь при формировании профессиональной деятельности.

Вторым этапом является анализ источников создания проблемных ситуаций (субъективных и объективных).

При анализе объективных источников проблемных ситуаций преподавателю необходимо вычленить из учебного материала такие вопросы, которые могли бы составить предмет проблемной ситуации. Для этого преподавателю необходимо четко владеть структурой своего курса, представлять все имеющиеся содержательные взаимосвязи. При этом следует обратить особое внимание на интересные, оригинальные, неожиданные, парадоксальные результаты, тщательно проанализировать особенности процессов, изменение их хода. Эти качества, как

452