Слободянюк А. А., Хрустальов А. Ф. Севастопольський національний технічний університет м. Севастополь, Україна Тел.: (0692) 235168; e-mail: ped@sevgtu.sebastopol.ua

Анотація – у статті розглядаються способи, форми і методи навчання студентів технічних університетів з дисциплін фізико-математичного циклу, які є одними з базових в процесі формування майбутнього інженера.

I. Вступ

Національна доктрина розвитку освіти України у XXI столітті визначила цілі та пріоритети подальшого вдосконалення всіх її ланок з урахуванням нових соціально-економічних умов. Зокрема система освіти повинна забезпечувати «підготовку людей високої освіченості і моралі, кваліфікованих фахівців здатних до творчої праці, професійного зростання, освоєння і впровадження наукоємних та інформаційних технологій, мобільності та конкурентоспроможності на ринку праці »[1, С. 5].

II. Основна частина

Активізація навчання студентів

Проблема пошуку нових засобів, форм і методів навчання студентів залишається однією з актуальних в сучасній вищій школі. Останнє пов’язують, перш за все, з розвитком в учнів інтелектуальних, моральних і фізичних сил спрямованих на оволодіння вміннями та навичками навчальної діяльності.

На старших курсах, сказане вище, може бути реалізовано: в ході роботи з інтелектуальними тренажерами, моделюючими інженерні функції; в процесі використання інформаційних і педагогічних технологій, включають інтерактивне відео, медіа та мультимедіа; при проведенні занять типу програмно-рольових, стратегічних і кооперативних ігор.

Разом з тим, для студентів «молодших» курсів інтерес до навчання слід формувати на основі «впізнаваних» для них дидактичних принципів: доступність, наочність, зв’язок з життям. Важливою умовою, як у першому так і в другому випадку, є врахування рівня розвитку студентів, а також створення емоційного і мотиваційного «комфорту» в навчанні [2].

Фізика

Ефективне вивчення курсу загальної фізики можна реалізувати за допомогою принципу наочності. Відомо, що близько 80% інформації про навколишній світ людина отримує через зорові канали сприйняття у вигляді образів. У зв’язку з цим нами запропонований метод вирішення так званих «наочних» завдань, які відрізняються від традиційних тим, що умова в них представлено у вигляді схематичного малюнка і короткого пояснення до нього. Студенти самостійно, на підставі аналізу зображеної ситуації, виробляють необхідні вимірювання, потім виконують розрахунок. Інший приклад, при якому «вербальна» інформація зведена до мінімуму, це – умова задачі у вигляді динамічної моделі. В нашому випадку це – динамічні наочні завдання (ДНЗ). У такій задачі формулювання умови здійснюється через певний відеоряд (відео або мультимедійний «Ролик»), що демонструє динаміку досліджуваного процесу. Студенти бачать на екрані умова, більш зримо представляють процес, що сприяє розвитку логіки, актуалізації знань і переносу їх в область практики [3].

Певний інтерес для майбутнього інженера представляють завдання з професійною орієнтацією. Так, за темою «Кінематика і динаміка поступального руху» пропонується довідковий матеріал по судновим вимірювачам швидкості (лагам). При цьому студенти отримують в якості роздаткового матеріалу копії діаграм самописця лага і визначають шукані величини.

Для посилення мотивації до деяких завданням ми пропонуємо використовувати історичну довідку, іншу корисну інформацію. Наприклад, завдання про знаходження максимального гіроскопічного тиску на опори підшипників швидкохідної турбіни при кільової хитавиці супроводжується розповіддю про те, як академік А. Н. Крилов, будучи головним будівельником флоту, відсторонив від роботи професора політехнічного інституту, не зумів розрахувати гіроскопічні моменти, що діють на опори підшипників. У завданнях по теме «Рух заряджених частинок в магнітному полі. МГД – генератор »можна запропонувати інформацію, пов’язану з випробуванням суднових конструкцій і відсіків на непроникність і герметичність, а також на розрахунок упору, створюваного МГД-движетеля в морській воді. Рішення фізичної завдання по темі лабораторного практикуму, як правило, допомагає студентам встановити, чи буде отриманий при їх вирішенні результат збігатися з тим, що розрахований при експерименті. При цьому важливим доповненням є реферативна робота студентів. Орієнтовний список тем рефератів з короткими до них коментарями пропонується вже на перших лабораторних заняттях. Теми адресовані, перш за все, на спеціальності тих факультетів, де в подальшому майбутньому інженеру можуть бути корисні знання по конкретних розділах фізики. Зокрема розділи «Хвильова і квантова оптика» можуть бути корисні при вивченні проблеми синтезу антенних решіток; інтерференції морських хвиль на різного роду неоднорідностях рельєфу; застосування лазерів в техніці та медицині.

Ще одним прикладом організації процесу навчання з фізики можуть бути комплексні навчальні програми (КУП). КУП – логічно побудована система зв’язків в рамках обраної теми між теоретичним матеріалом лекції, практичним вирішенням завдань, лабораторним практикумом. Наприклад, матеріал по темі «Явище дифракції», висловлюваний на лекції, закріплюється рішенням достатньо простих багатоваріантних задач по дифракції на щілини, круглої діафрагми. Крім фрагментів з кінофільму і телезаставок, на лекції використовується також комплекс демонстрацій на різних перешкодах або гратах, амплітудної та фазової зонних пластинках. Далі теоретичний матеріал використовується при виконанні лабораторних робіт [4].

Математика

Вивчення математики у вищій технічній школі часто пов’язують з опануванням студентами дедуктивним методом. Саме в цьому випадку у студентів формуються логіка послідовного вивчення матеріалу, відбувається знайомство з взаємозв’язками компонентів знань в системі, здійснюється закономірний перехід від засвоєних знань до нових. Таким чином, дедуктивний метод сприяє розвитку наочно-образного, абстрактного і логічного мислення. [5, с. 5]

Ось чому, мислити «математичними образами», а кажучи сучасною мовою «математичними моделями», допомагає студентам опановувати конкретними, інтелектуально-творчими навичками майбутньої професійної діяльності. Наші спостереження показують, що оволодіння студентами дедуктивним методом відбувається найбільш усвідомлено і зримо в тих випадках, коли математичні моделі включають матеріал, що має яскраву емоційне забарвлення, а також історичну, моральну і практичну значимість. Так наприклад, побудова та дослідження математичних моделей об’єктів, явищ і процесів допомогло нашим авіаконструктора, в роки Великої Вітчизняної війни вирішити проблему виникнення небезпечних вібрацій (флаттер), які викликали миттєве руйнування літаків у повітрі. Крім того, при зльоті або посадці літака його колеса починали «виляти» з боку в бік (явище шиммі), що нерідко викликало їх катастрофи.

Побудувавши математичні моделі зазначених явищ, колектив вчених, очолюваний відомим вченим М. В. Келдишем, провів дослідження катастроф літаків, і встановив причини їх руйнування, як результат неточного розрахунку. Тим самим були врятовані життя багатьох льотчиків і бойові машини.

Прикладом екологічної значимості математичної моделі може служити таблиця «непотоплюваності», або математична модель живучості судна.

Відомо, що корпус корабля розділений водонепроникними перегородками на відсіки, щоб при пробоїнах вода не залила корабель повністю. Якщо в якомусь відсіку утворюється пробоїна, і він заповнюється водою, то для зменшення крену доводиться свідомо заповнювати водою відсіки з протилежного борту. Проте були нерідко випадки, коли судно переверталося і гинуло.

Корабел і математик, академік А. Н. Крилов запропонував розрахувати ще на стадії проектування судна, як позначиться на його крен затоплення якихось відсіків, і які відсіки з протилежного боку необхідно затопити для вирівнювання. Результати таких розрахунків і були зведені в таблицю «непотоплюваності», якими до цих пір забезпечуються суду всіх флотів світу.

А, якщо така таблиця запобігає катастрофу танкера з величезною кількістю нафти, яка не виливається в море, то це вже буде свідчити і про велику її екологічної значимості [6, с. 42-43].

Уміння проектувати і представляти процеси і явища у формі математичної моделі сприяє вирішенню завдань в інших науках. Так, математична модель, що дозволяє шляхом обчислень встановлювати хід світил як в майбутньому, так і в далекому минулому, проливає світло на відоме історичне події, описані давньогрецьким істориком Геродотом, про те, що коли воювали між собою лідійці і мідяни зійшлися на полі бою, почалося неповне сонячне затемнення. Противники витлумачили затемнення як знамення богів, веліли припинити війну, і вони уклали мир.

Історикам не була відома точна дата цієї події. Вони відносили його до часу між 626 і 583 роками до н. е.. Разом з тим на основі зазначеної вище моделі було визначено, що описане Геродотом битва відбулася 28 травня 585 року до н. е..

Відомі інші виразні приклади математичних моделей, про які зокрема розповідає в романі «Війна і мир» письменник А. Н. Толстой (том III). Зокрема, мова йде про прийом, що становить сутність аналізу нескінченно малих (тобто математичного аналізу, основи якого тепер викладаються при вивченні дисципліни «Алгебра і початки аналізу»). Висловлені міркування використовуються письменником для більш глибокого розуміння законів «історичного руху». Там же Л. Н. Толстой зазначає: «Для людського розуму незрозуміла абсолютна безперервність руху. Людині стають зрозуміло закони якого б то не було руху тільки тоді, коли він розглядає довільно взяті одиниці цього руху ».

Зазначимо також на використовує математичну мову характеристику цінності людини, запропоновану Л. Н. Толстим. Ця характеристика – дріб, у чисельнику якого знаходяться гідності людини, а в знаменнику – Його думка про себе. Чим більше дійсних достоїнств у людини, тим більше дріб, але чим більше його думку про себе, тим дріб менше. Звичайно, в даному випадку – дріб, як і будь-яка інша математична модель, має свої межі застосування, що виключають випадки, при яких людина майже без достоїнств, але без зарозумілості мав би дуже велику цінність.

Нарешті, відзначимо, що математична модель, що представляє золоту пропорцію широко застосовується в живописі та архітектурі при створенні цілісної гармонійної форми, найбільш повно виражає зміст твори [7, С. 6].

III. Висновок

Подальше вдосконалення активізації навчальної роботи студентів технічних університетів є одним з важливих аспектів реформування системи вищої освіти. Останнє повинно забезпечити високу конкурентоспроможність і затребуваність майбутнього інженера. Значне місце у вирішенні цього питання, як було показано вище, відводиться дисциплін фізико-математичного циклу.

IV. Список літератури

[1] Нац1ональна доктрина розвитку осв1ті Украши у XXI CTonirri. К.: “Шктьній св1т”, 2001. – 24 с.

[2] Формування творчої особистості майбутнього інженера / В. С. Кагерманьян, В. К. Марігодов, А. А. Слободянюк, М. Г. Гарун: Під ред. А.Я. Савельєва. – М.: Изд-во НІІВО, 1993, – 295 с.

[3] Топіліна Н. В. Про деякі аспекти активізації пізнавальної діяльності студентів (на прикладі «Загальної фізики») / / Постметодіка, № 2-3 (40-41), 2002,

с. 126-127.

[4] В. В. Варакін, Ю. Є. Бушуєв та ін Комплексні навчальні програми / / Фахівець, 2003, № 9, с. 33-35.

[5] Професшна oceiTa: Навч. noci6 / За ред. Н.Г. НПчкало.

К.: Вища школа, 2000. – 380 с.

[6] Математика і науково-технічний прогрес. – М.: Знание, 1972. -64с.

[7] Ковальов Ф. В. Золотий перетин в живопису. Навчальний посібник. – К.: Вища школа, 1989. – 143 с.

FUNDAMENTAL STUDENTS TRAINING IN TECHNICAL UNIVERSITIES

Khrustalev A. F., Slobodyanyuk A. A. Sevastopol National Technical University Sevastopol, Ukraine

Abstract – Discussed are the methods of students training in physics and mathematics, as a basic subjects in the course of forming a future engineer.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»