Нетрадиционные спортивно-педагогические подходы к изучению физико-технических дисциплин во ВТУЗе

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

А.Н. Шикунов

НЕТРАДИЦИОННЫЕ

СПОРТИВНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ  ПОДХОДЫ

К  ИЗУЧЕНИЮ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ  ДИСЦИПЛИН

ВО  ВТУЗЕ

Тамбов - 2006

СОДЕРЖАНИЕ:

стр.

Введение ………………………………………………………….………..  3

Глава 1. Основные методы и способы осуществления

                 педагогической деятельности в процессе

                 профессиональной подготовки студентов втуза ……………... 5

Глава 2. Реализация в практике преподавания инженерно-

                технических дисциплин во втузе нетрадиционных

                спортивно-педагогических подходов ……………….….……… 8

2.1.  Педагогическое и физиологическое обоснование

        применимости «спортивного метода» ….……………….….. 8

2.2.  Реализация «спортивного метода» в практике преподавания

        на примере спортивного ориентирования …….................... 11

Глава 3. Опробация разработанной профессионально-

                 педагогической спортивной методики в условиях

                 технического вуза ……………………………..…………….... 18

Выводы ………………………………………………….……………….. 22

Список использованной литературы …………….………………..… 23

Приложение ……………………………………………………………... 27

Введение

В настоящее время учебный процесс в технических вузах требует постоянного совершенствования и обновления, так как в обществе происходит смена приоритетов и социальных ценностей: научно-технический прогресс всё больше осознаётся как средство достижения такого уровня производства, который в наибольшей мере отвечает удовлетворению постоянно повышающихся потребностей человека, развитию духовного богатства личности. Поэтому современная «ситуация» в подготовке специалистов требует коренного изменения стратегии и тактики обучения в высших технических учебных заведениях. Главными характеристиками выпускника любого образовательного учреждения теперь являются его компетентность и мобильность. В этой связи «акценты» при изучении учебных дисциплин (в особенности дисциплин физико-технического цикла) переносятся на сам процесс познания, эффективность которого полностью зависит от познавательной активности самих студентов. Успешность достижения этой цели зависит не только от наличия процесса усвоения знаний (то есть наличия как такового), но и от «формы усвоения» этих знаний – усваиваются ли они индивидуально или коллективно, в авторитарных или гуманистических условиях, с опорой на внимание, восприятие, память или на весь личностный потенциал человека, с помощью репродуктивных или активных методов обучения и т.д. Модификация процесса усвоения знаний студентами неизбежно приводит к разработке и внедрению в вузовский учебный процесс инновационных методов обучения, которые всё настойчивее «пробивают себе дорогу» в технических вузах. Одним из таких методов является «спортивный метод» (данное название употребляется как устоявшееся словосочетание, закрепившееся в педагогической литературе 2002-2006 гг. [27, 28]).

Данная работа посвящена описанию «спортивного метода» как такового, а также систематизации данных о внедрении этого педагогического новшества в среде технического вуза (исследования проводились на базе Тамбовского ГТУ, Тамбовской ДЮСШ № 3 в 2000-2002 гг.).

При написании данной работы в качестве основных источников информации использовались работы ведущих отечественных педагогов-теоретиков и педагогов-практиков, таких как Н.В. Бордовская, А.А. Реан, М.Я. Виленский, П.А. Рымкевич, С.И. Гессен, И.П. Подласый, Н.Ф. Талызина, С.И. Архангельский, А.А. Вербицкий, П.И. Образцов, В.М. Косухин, Ю.К. Бабанский [3, 6, 7, 21, и др.].

Данная работа преследовала цель решения следующих педагогических задач:

·        выявление экспериментальным путём наиболее эффективных физкультурно-спортивных методов педагогического воздействия на студентов технического вуза в процессе изучения ими конкретных разделов дисциплин физико-технического цикла;

·        определение личностного отношения студентов к применяемым в учебном процессе педагогическим инновациям;

·        осуществление на практике разработанных педагогических методик – в процессе преподавания цикла спецдисциплин в течение нескольких месяцев на инженерных факультетах Тамбовского государственного технического университета.

Глава 1. Основные методы и способы осуществления

педагогической деятельности в процессе профессиональной

подготовки студентов втуза

Ведущие отечественные педагоги в настоящее время выделяют три основные группы методов, используемых при осуществлении педагогической деятельности: методы обучения, методы воспитания и методы педагогических исследований [6, 8, 21]. Наибольшую неоднозначность в определениях и, вместе с тем, практическую актуальность имеют методы обучения, которые выступают как сложное, многомерное и «многокачественное» образование, взаимосвязанное с другими категориями дидактики (целями, содержанием, используемыми средствами, формами организации учебного процесса и результатами учебной деятельности) [6, 8, 21].

Наряду с «методом» в теории обучения существует ещё понятие «методический приём» (или «приём обучения»). Методический приём – это составная часть, «деталь», элемент какого-либо метода, который самостоятельного значения для решений учебной задачи не имеет, но усиливает действие основного метода. В процессе вузовского обучения физико-техническим дисциплинам как методы, так и приёмы всячески «переплетаются»; сочетания методов могут быть самыми разнообразными – один и тот же вид учебной (исследовательской) работы может выступать то в качестве метода, то в качестве методического приёма [6, 16, 24]. Причём такое «переплетение» не является прихотью преподавателей вуза, это – следствие насущной необходимости, «веление времени».

При наличии разнообразных методов обучения существуют и общие требования к этим методам, продиктованные целями профессионального инженерного образования и задачами умственного воспитания студентов втузов [1, 5, 15, 16]. Наиболее существенные из этих требований можно сформулировать следующим образом: 1) необходимость обеспечения прикладного характера вузовского образования [5, 15]; 2) формирование у студентов навыка самостоятельного добывания знаний из различных источников [15, 16]; 3) способствовать всестороннему умственному развитию студентов, а именно: умению осмысленно воспринимать научно-техническую информацию, и умениям эффективно использовать резервы краткосрочной и долгосрочной памяти и т.п. [16]. Важно при этом, чтобы с перечисленными требованиями в полной мере согласовывались некоторые функции, присущие методам обучения, например, такие, как: обучающая (реализует на практике цели обучения); развивающая (задаёт темп обучения и определяет уровень умственного развития студентов); побуждающая (выступает как средство побуждения к учению); контрольно-корректировочная (диагностика и управление процессом обучения студентов) [6, 15, 16].

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что «метод обучения» – это сочетание способов и форм обучения, направленных на достижение определённой цели обучения. Таким образом, «метод» содержит способ и характер организации познавательной деятельности студентов [6]. В связи с этим «спортивный метод» целиком и полностью подпадает под означенное выше определение (так как имеет и способ познания, и специфический характер организации этого познания) и может рассматриваться как самостоятельный и полноценный метод осуществления педагогической деятельности в техническом вузе. Нельзя не отметить, что рассматриваемый в данной работе «спортивный метод» является активным методом обучения.

А.М. Смолкин [6] даёт следующее определение для активных методов: «активные методы обучения – это способы активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся, которые побуждают их к активной мыслительной и практической деятельности в процессе овладения материалом, когда активен не только преподаватель, но активны и сами обучающиеся, причём предполагается использование такой системы методов, которая направлена, главным образом, не на изложение преподавателем «готовых» знаний и их воспроизведение, а на самостоятельное овладение знаниями обучающимися в процессе активной познавательной деятельности». Таким образом, активные методы обучения – это обучение деятельностью (в частности физкультурно-спортивной деятельностью). Здесь уместно привести сформулированный Л.С. Выготским «закон», который гласит, что «обучение влечет за собой развитие, так как личность развивается в процессе деятельности» [5]. Именно в активной деятельности, направляемой преподавателем, студенты могут быстро и эффективно овладеть необходимыми знаниями, умениями, навыками, с целью применения их в своей дальнейшей профессиональной деятельности.

Глава 2. Реализация в практике преподавания инженерно-

технических дисциплин во втузе нетрадиционных

спортивно-педагогических подходов

2.1. Педагогическое и физиологическое обоснование

применимости «спортивного метода»

Изучению двигательной активности человека и её влиянию на формирование организма посвящено большое количество исследовательских работ. В частности, в течение последних 100 лет усиленно изучается вопрос о роли двигательного режима в становлении интеллекта и познавательных способностей детей и подростков в сенсомоторном периоде их развития. Так, выдающийся советский психолог П.Я. Гальперин исследовал процесс формирования способностей к изучению математики и физики у детей младшего школьного возраста и их взаимосвязь с двигательной деятельностью [27, 28].

Существуют мнения, что сознание и мышление – это результат скрытой мышечной деятельности [26]. Связь двигательной деятельности с психикой и интеллектом в своих исследованиях доказывал виднейший отечественный физиолог и педагог спорта ХХ века Н.А. Бернштейн [27, 28]. Продолжая исследования, начатые этим великим учёным, в последние десятилетия изучением умственной работоспособности на фоне утомления, полученного после перенесённой физической нагрузки, занимались многие видные отечественные педагоги: Л.С. Богаченко, Ю.М. Пратусевич, В.Я. Кряжев, А.Н. Кабанов, Н.А. Фомин, Ю.Н. Гончаров, Е.М. Иванов, Е.Л. Бажанова, С.Д. Антонюк [1, 2, 4, 7, 8, 12, 25 и др.].

В последние годы в нашей стране интенсивно развивается специальное направление спортивной педагогики – игротерапия [1, 2], которая призвана решать проблемы развития мышления школьников и студентов путём использования игры (в т.ч. спортивной). По мнению С.Д. Антонюка [1, 2] «внедрение концепции спортивно-игровой тренировки в сочетании с обучением» в методику преподавания различных дисциплин (в т.ч. в методику преподавания физики и некоторых инженерных дисциплин) может «оказаться решающим фактором преобразования менталитета педагогов», работающих со студентами технических вузов.

Под влиянием средних по продолжительности (20-30 минут) физических нагрузок в центральной нервной системе происходят сдвиги, выражающиеся в усилении процесса возбуждения при одновременном упрочении внутреннего торможения. Эти сдвиги сохраняются в течение 2½ часов – во время самостоятельной работы студентов по программам учебных дисциплин (физика и др.), а в некоторых случаях сдвиги после 1-2 часов умственной работы даже усиливаются [11, 17, 18].

Нельзя не отметить, что для нормальной деятельности головного мозга необходимо, чтобы к нему поступали импульсы от различных систем организма, от общей массы которого 40-55 % составляют скелетные мышцы. «Движения мышц – источник громадного числа нервных импульсов, которые поддерживают головной мозг в нормальном, “рабочем” состоянии» [13, 20]. Отсюда понятно, почему умственная работоспособность в немалой степени зависит от уровня физического развития и какую огромную роль в этом играет целенаправленная физкультурно-спортивная деятельность. Ещё великий педагог и гуманист XVIII века Жан-Жак Руссо в своём произведении «Эмиль, или о воспитании» говорил о связи умственного и физического развития. В частности, он писал: «Никак нельзя сказать, что истинный разум человека формируется независимо от тела; напротив, хорошее телосложение и делает умственные процессы лёгкими и верными» [20].

Предшественником «спортивного метода» в педагогической науке можно (с определёнными допущениями) считать «метод физического реагирования» [5, 13]. Основное правило этого метода гласит: нельзя понять то, что не «пропущено через себя». Согласно этой теории, студенты обязаны в процессе обучения любое изучаемое явление природы и техники не только представлять мысленно, но и сопровождать действием. То есть к традиционным способам запоминания здесь «подключается» ещё и мышечная (моторная) память.

2.2. Реализация «спортивного метода» в практике преподавания

на примере спортивного ориентирования

В качестве основного вида физкультурно-спортивной деятельности при проведении педагогического эксперимента нами было выбрано спортивное ориентирование.

Вопрос о возможности применения спортивного ориентирования для развития умственных способностей подростков и молодёжи поднимался многими исследователями в России и за рубежом [11, 17-19 и др.]. В частности, А.Л. Моисеенков и соавторы [17, 18] отмечают, что упражнения из арсенала спортивного ориентирования положительно влияют на такие свойства внимания, как «концентрация», «распределение», «переключение», а также оказывают существенный тренирующий эффект в отношении «оперативной памяти» у обучающихся. Кроме этого, у молодёжи, занимающейся спортивным ориентированием, гораздо лучше реализуются механизмы «пространственных представлений», что отражает степень «образности» мышления. Всё это, безусловно, сказывается на возможностях оперировать сложными формулами, различными математическими соотношениями – время вспоминания и воспроизведения информации уменьшается в несколько раз.

* * *

Суть проведённых со студентами втуза (на базе ДЮСШ № 3 г. Тамбова и Тамбовского ГТУ, 2000-2002 гг.) занятий (то есть спортивно-педагогического эксперимента) заключалась в следующем: студенты принимали участие в импровизированных соревнованиях по спортивному ориентированию, но на пунктах отметки (КП) они должны были не просто сделать отметку в карточке участника, но и решить простейшую физическую задачу (см. Приложение), после чего численный ответ записывался в ту же карточку против соответствующего номера КП (условия задач не были известны участникам соревнований заранее – они ознакамливались с ними, лишь прибежав к КП, где находились и карандаши для записи ответа). Общий результат участников забегов определялся, исходя из времени прохождения дистанции с правильной отметкой всех КП в карточке участника, а также исходя из количества верных ответов на задачи, размещённые на контрольных пунктах. За каждый неправильный ответ на задачу каждому участнику начислялось ко времени прохождения дистанции дополнительно 10 штрафных минут. Таким образом, студенты применяли свои знания в области физико-технических дисциплин в условиях гипоксического состояния организма (типичное условие стресса) – когда основная масса крови, насыщенной кислородом, приливала к скелетным мышцам, к печени, к сердцу, к лёгким, а не к головному мозгу. Скажем заранее, что контрольные проверки, проведённые в дальнейшем, подтвердили чрезвычайную эффективность данного метода, а именно: в спокойных условиях после эксперимента решение физико-технических задач стало проходить несравненно быстрее, чем до него, что объясняется механизмом суперкомпенсации энергетических ресурсов (образование дополнительных запасов гликогена в тканях организма и эффективное использование его головным мозгом).

В связи с особенностями ряда показателей индивидуального морфофункционального развития, студенты, принимавшие участие в исследовании, делились на 2 возрастные группы: 17-19 лет – 45 человек (I-ый и II-ой курсы); 20-23 года – 45 человек (III-ий, IV-ый, V-ый курсы). Все испытуемые (в каждой возрастной группе) делились на экспериментальную и контрольную группы.

По истечении шести месяцев педагогического эксперимента контрольным и экспериментальным группам было предложено протестировать уровень своих знаний в области гидро- и термодинамических процессов, в частности, было предложено за максимально короткий промежуток времени воспроизвести по памяти и записать в учётную карточку продемонстрированные несколькими минутами ранее различные критериальные уравнения. Результаты тестирования представлены в таблице 1, где приведены усреднённые данные для групп по двум оцениваемым параметрам: среднегрупповое время воспроизведения критериев подобия на бумаге, среднегрупповой показатель ошибочности воспроизведения критериев (этот показатель оценивался по специальной, разработанной нами пятибалльной шкале).

Таблица 1

Результаты тестирования (по показателям воспроизводимости критериальных уравнений) мыслительных процессов студентов втуза после применения в ходе учебной деятельности средств спортивного ориентирования

Как видно из приведённой выше таблицы, время вспоминания и воспроизведения критериальных уравнений у контрольных и экспериментальных групп существенно различается, что является следствием благотворного влияния занятий спортивным ориентированием на процесс мыслительной деятельности студентов. Таким образом, мы можем констатировать, что подтверждаемое опытным путём улучшение показателей психического развития студентов (концентрации, переключения и распределения внимания; пространственных представлений, характеризуемых временными показателями; оперативной памяти) даёт основания рекомендовать «акцентированное» использование специальных упражнений спортивного ориентирования в учебном процессе во втузе в целях совершенствования механизмов, лежащих в основе проявления перечисленных психических качеств у обучающихся в технических вузах.

Стоит отметить, что при сравнительном анализе индивидуальных изменений в показателях умственной работоспособности (в течение и после физической нагрузки) установлено, что у студентов обеих возрастных групп они имели разнонаправленный характер, то есть находились в прямой зависимости от продолжительности мышечной деятельности. Умственную работоспособность стимулировал также и «эмоциональный подъём», который в нашем педагогическом эксперименте вызывала «работа» со спортивной картой. Известно, что эмоции возбуждают лимбическую систему головного мозга, подбугровую область и гипофиз, что стимулирует вегетативные функции. Подбугровые образования, будучи связанными с ретикулярной формацией, взаимодействуют с нею, обеспечивая адаптационно-трофическое влияние на высшие отделы больших полушарий головного мозга [4]. В общем случае можно сказать, что в результате напряжённой мышечной деятельности у студентов существенно изменялась нейродинамика, что в конечном итоге отражалось на их способности решать конкретные физические и инженерные задачи.

В нашем педагогическом эксперименте карточки участников (для каждого забега на дистанцию в заданном направлении) не очень сильно отличались от карточек традиционного вида, применяемых в спортивном ориентировании. Нами были внесены лишь незначительные дополнения и изменения, исходя из преследуемых педагогических целей и задач (рис. 1). Так, легенда с условными обозначениями сразу же вклеивалась в отведённое место на карточке (или непосредственно в спорткарту). В каждой клеточке карточки участника в левом верхнем углу студенты перед забегом проставляли номер КП, а численные ответы на предлагаемые задачи вписывались в центральную часть клеточек – в то же место, где должна находиться отметка компостера контрольного пункта (КП).

Рис. 1. Карточка участника забега (на дистанцию по спортивному ориентированию),

принявшего участие в педагогическом эксперименте

В качестве инновации нами были использованы карточки (с задачами для решения) различных цветов, что было вызвано желанием проверить в моделируемых условиях известную в науке гипотезу о влиянии того или иного цвета на психо-эмоциональное состояние человека. Следуя этой гипотезе, можно утверждать, что одни цвета (чёрный, красный, синий и др.) угнетают нервную систему человека, а другие повышают функциональную работоспособность организма (жёлтый, голубой, зелёный и др.). В зависимости от цвета карточек с заданиями менялось количество верных ответов участников педагогического эксперимента: на зелёной бумаге их было на 21 % больше, чем на обычной белой бумаге, а на красной – на 18 % меньше. Эти экспериментальные результаты вполне согласуются с данными, приведёнными в спортивной литературе [9].

При составлении карточек с заданиями (которые размещались непосредственно на КП) нами использовались преимущественно короткие качественные физические и технические задачи из области гидро- и термодинамики (см. Приложение). Расчётные схемы для этих задач достаточно просты и понятны – для их решения не нужно выполнять сложные математические преобразования и вычисления, но необходимо ясно и чётко представлять их физический смысл. Главным требованием к используемым задачам было то, чтобы решение каждой из них отражало практическое применение теоретического материала по «узкой» теме, предусмотренной учебной программой (в нашем случае этой темой был раздел, касающийся термодинамических и гидродинамических явлений). Учитывая опыт педагогов-предшественников [23], мы применяли в карточках лишь те мини-задачи, которые удовлетворяли следующим условиям:

– краткость и простота вычислительно-математического аппарата;

– теснейшая связь с явлениями гидро- и термодинамики;

– одинаковые требования по оформлению;

– одинаковая трудоёмкость задач;

– ответы на задачи могут быть представлены в виде натуральных, рациональных чисел (десятичные дроби с множеством знаков после запятой округляются до сотых);

– буквенные обозначения физических величин в задачах соответствуют тем, что приняты в инженерных расчётах для процессов термо- и гидродинамики;

– численные значения физических величин, используемых в задачах, приводятся в единицах системы «СИ».

Рассматриваемая в данной работе спортивно-педагогическая методика осуществления учебной деятельности во втузе предусматривает возможность совместного её использования с другими педагогическими методиками и технологиями – как традиционными, так и инновационными.

Результаты наших исследований позволяют в определённой мере судить об изменениях динамики умственной (аналитическо-мыслительной) работоспособности студентов технического вуза после пролонгированной или кратковременной мышечной деятельности (в условиях спортивного ориентирования). Можно констатировать, что в усилении умственной работоспособности (в частности, способности решать качественные физические и инженерные задачи) студентов после физической нагрузки существенное значение имеет увеличение притока проприоцептивных импульсов из двигательного аппарата во время выполнения этой нагрузки [4, 18]. Приток импульсов повышает возбудимость и работоспособность головного мозга как непосредственно, так и по механизму моторно-висцеральных рефлексов, вызывая значительное улучшение вегетативных функций и обеспечивая тем самым качественное улучшение умственной работоспособности.

Глава 3. Опробация разработанной

профессионально-педагогической спортивной методики

в условиях технического вуза

Преследуя цели опробации разработанной методики в условиях конкретного технического вуза, мы (при проведении педагогического эксперимента) организовывали учебный процесс по дисциплинам физико-технического цикла таким образом, чтобы студенты в процессе обучения могли «опираться» не на какое-то одно чувство, а на целый «комплекс из чувств» – зрение, слух, осязание, мышечное чувство и т.д., а также чтобы они могли полноценно использовать весь арсенал накопленных знаний и умений. То есть при осуществлении педагогического процесса мы «задействовали» все «каналы входа» информации, сочетая их работу. Это побудило нас к проведению комплексного педагогического эксперимента, в котором оценивалась бы эффективность одновременного применения в учебном процессе наиболее известных инновационных педагогических методик («экспериментальный метод» [27, 28], образно-логический метод [5, 27], метод мысленных ассоциаций [27, 28] и др.) совместно со «спортивным методом».

Этот эксперимент был проведён нами (в ходе преподавания разделов «гидравлика» и «термодинамические процессы» в рамках дисциплин «Процессы и аппараты химических технологий» и «Машины и аппараты химических производств») в течение января-июня 2002 года среди студентов 3-4-х курсов механико-машиностроительного факультета Тамбовского государственного технического университета. Ниже приведены основные результаты эксперимента (табл. 2).

Таблица 2

Результаты комплексного педагогического эксперимента по оценке степени влияния нетрадиционных педагогических методик изучения гидро- и термодинамических явлений на учебный процесс во втузе (в области дисциплин физико-технического цикла)

Главным результатом внедрения и опробации разработанных инновационных профессионально-педагогических спортивных методик в условиях Тамбовского государственного технического университета стало привлечение студентов к творческой научно-исследовательской деятельности, что выразилось в проведении ими реальных научных экспериментов по изучению гидро- и термодинамических особенностей процессов сушки. Накопленные таким образом знания и навыки (в области гидро- и термодинамических явлений) студенты реализовывали в ходе конструкторско-изобретательской деятельности, в ходе креативной творческой деятельности при совместном написании статей и докладов на конференции различного уровня, а также в ходе установления контактов с предприятиями (потенциальными работодателями для будущих инженеров).

Нельзя не отметить и такой положительный результат внедрения разработанных нами педагогических инноваций, как совершенствование и модернизация педагогического процесса на тех кафедрах, где проводился эксперимент (это, главным образом, кафедры «Химическая инженерия» и «Химическая технология органических веществ» ТГТУ). Преподавательский состав данных кафедр принял к сведению предлагаемые инновации и по возможности старается применять их в повседневной учебной деятельности. Кстати сказать, это в немалой степени активизировало деятельность самих преподавателей по поиску новых путей передачи технических знаний студентам, обучающихся на кафедрах и факультетах инженерного профиля.

Стоит сказать также и о существенном повышении у студентов возможностей умственно-аналитической деятельности (в результате применения «спортивного метода»), а также о существенном повышении их физических кондиций.

В заключение приведём результаты анкетирования студентов ТГТУ, которые принимали непосредственное участие в мероприятиях, связанных с реализацией на практике «спортивного метода». Здесь в полной мере выявилось их личностное отношение к данному методу. Результаты анкетирования (приводятся усреднённые показатели по всем опрошенным студентам) оказались следующими:

1. «Интересен ли «спортивный метод» лично для Вас?» – “Да”- 63 %, “Нет” - 37 %.

2. «На Ваш взгляд, есть ли перспективы у данного метода в высшей технической школе?» – “Да” - 52 %, “Нет” - 48 %.

3. «Удалось ли Вам улучшить показатели Вашей памяти при помощи «спортивного метода»?» – “Да” - 72 %, “Нет” - 28 %.

4. «Будете ли Вы использовать предложенный метод в дальнейшей своей учебной и профессиональной деятельности?» – “Да” - 59 %, “Нет” - 41 %.

Полученные результаты красноречиво говорят о том, что «спортивный метод», на взгляд самих студентов, приносит определённую пользу учебному процессу и имеет дальнейшую перспективу развития в высшей технической школе.

На основании проведённых нами исследований были подготовлены и опубликованы 2 статьи на международных научно-практических конференциях (г. Тамбов – 2004-2005 гг.) [27, 28]:

1. Шикунов А.Н. Нетрадиционные методы обучения физике // Прогрессивные технологии развития: Сборник научн. статей по материал. междунар. научно-практ. конф. – Тамбов, 17-18 декабря 2004 г. – С. 219-221.

2. Шикунов А.Н., Карефинсковский А.Н. Современные инновационные методы преподавания физико-технических дисциплин // Глобальный научный потенциал: Сборник научн. статей по материал. междунар. научно-практ. конф. – Тамбов, 3-4 июня 2005 г. – С. 189-197.

Кроме того, в настоящее время готовится к печати рецензируемое научно-методическое издание, в котором освещаются помимо «спортивного метода» и некоторые другие педагогические инновации:

Шикунов А.Н. Нетрадиционные педагогические подходы к изучению некоторых физических явлений в курсах физико-технических дисциплин во втузе: Научно-методическое издание. – Тамбов: ПолиграфСервис, 2006. – 104 с.

Выводы

Приведём основные выводы, которые можно сделать, оценивая теоретические и практические результаты проведённых в настоящей работе педагогических исследований.

1. В результате научно-педагогического исследования выявлена эффективная методика преподавания студентам втуза дисциплин физико-технического цикла, основанная, в частности, на использовании инновационного «спортивного метода».

2. Определены основные критерии личностного, субъективного отношения студентов технического вуза к применяемым в учебном процессе спортивно-педагогическим инновациям.

3. По результатам проведённых педагогических исследований были сформулированы рекомендации по внедрению педагогических инноваций в реальный учебный процесс в техническом вузе, что и было впоследствии сделано на кафедрах «Химическая инженерия» и «Химическая технология органических веществ» в Тамбовском ГТУ.

Список использованной литературы

1. Антонюк С.Д., Макарова Л.Н., Хватова М.В. Двигательная активность как средство повышения психических и умственных функций детей школьного возраста // Актуальные проблемы теории и практики физической культуры в образовании: Матер. междунар. научн.-практ. конф. – Курск: Изд-во КГУ, 2004. – С. 136-139.

2. Антонюк С.Д., Хватова М.В., Климов П.В. Современные подходы к адаптации детей с особыми образовательными потребностями: Учебно-метод. пособие. – Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2005. – 124 с.

3. Архангельский С.И. Лекции по теории обучения в высшей школе. – М.: Высшая школа, 1974. – 278 с.

4. Бажанова Е.Л. Влияние дозированных физических упражнений на латентный период двигательной реакции и умственную работоспособность школьников // Труды IV-ой зональной конф. преп. и научн. раб. в обл. физ. воспит. Урала и Сибири: Проблемы физического воспитания. – Челябинск: Изд-во ЧГПИ, 1970. – С. 162-164.

5. Балаев А.А. Активные методы обучения. – М.: Высшая школа, 1986. – 304 с.

6. Бордовская Н.В., Реан А.А. Педагогика: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2000. – 304 с.

7. Виленский М.Я., Сафин Р.С. Профессиональная направленность физического воспитания студентов педагогических специальностей: Учеб. пособие для студ. пед. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 159 с.

8. Гольдин И.И. Некоторые пути активизации учебного процесса. – М.: Высшая школа, 1972. – 303 с.

9. Доскин В.А., Меркин Э.Н. Цветовой климат. Его роль и значение // Физическая культура в школе. – 1979. – № 9. – С. 60-62.

10. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика: Учеб. для вузов по спец. «Гидравлические машины и средства автоматики». – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 440 с.

11. Зубков С.А. Пути преодоления трудностей в ориентировании на местности при подготовке юных спортсменов: Автореф. дис…канд. пед. наук. – М.: ГЦОЛИФК, 1971. – 20 с.

12. Иванов Е.М. Умственная работоспособность и нейродинамика школьников при кратковременной ациклической мышечной деятельности // Труды IV-ой зональной конф. преп. и научн. раб. в обл. физ. воспит. Урала и Сибири: Проблемы физического воспитания. – Челябинск: Изд-во ЧГПИ, 1970. – С. 156-161.

13. Иванова Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики. – М.: Просвещение, 1983. – 274 с.

14. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для студентов химико-технологич. вузов. – 8-е изд., перераб. – М.: Химия, 1971. – 784 с.

15. Лицманенко Т.Н. Важность профессионально-направленного игрового обучения в становлении специалиста // Сб. трудов IX-ой научной конференции Тамбовского гос. техн. ун-та. – 2004. – С. 173-174.

16. Малыгин Е.Н., Фролова Т.А., Чванова М.С. Инженерная педагогика: Учебное пособие. Ч. 1.–Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2002.–112 с.

17. Моисеенков А.Л., Ганюшкин А.Д. Исследование наглядно-образной памяти у занимающихся спортивным ориентированием // Теория и практика физической культуры. – 1971. – № 9. – С. 70.

18. Моисеенков А.Л., Ганюшкин А.Д. Специальная тренировка внимания спортсменов-ориентировщиков // Теория и практика физической культуры. – 1974. – № 4. – С. 14.

19. Огородников Б.И., Моисеенков А.Л., Приймак Е.С. Сборник задач по спортивному ориентированию. – М.: Физкультура и спорт, 1980. – 72 с.

20. Основы вузовской педагогики: Учеб. пособие для вузов / Под ред. И.И. Иванова. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1972. – 192 с.

21. Подласый И.П. Педагогика. – М.: Просвещение, 1977.–309 с.

22. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1987. – 360 с.

23. Сборник коротких задач по теоретической механике: Учеб. Пособие для втузов / О.Э. Кепе, Я.А. Виба, О.П. Грапис и др.; Под ред. О.Э. Кепе. – М.: Высшая школа, 1989. – 368 с.

24. Сластёнин В.А., Подымова Л.С. Педагогика: Инновационная деятельность. – М.: Магистр, 1997. – 224 с.

25. Формы и методы активизации познавательных интересов студентов в процессе преподавания физических и общетехнических дисциплин: Межвуз. сб. научн. трудов / Отв. ред. А.Б. Варнавских. – Ростов н/Д: Изд-во РГПИ, 1985. – 150 с.

26. Чуфарова Л.И. Влияние физических упражнений на умственную работоспособность (на примере студентов факультета психологии и социальной работы) // Сб. трудов XL-ой юбилейной конф. профессорско-преподават. состава ВГПУ. – Волгоград: Изд-во ВГПУ, 2001. – С. 373-375.

27. Шикунов А.Н. Нетрадиционные методы обучения физике // Прогрессивные технологии развития: Сборник научн. статей по материал. междунар. научно-практ. конф. – Тамбов, 17-18 декабря 2004 г. – С. 219-221.

28. Шикунов А.Н., Карефинсковский А.Н. Современные инновационные методы преподавания физико-технических дисциплин // Глобальный научный потенциал: Сборник научн. статей по материал. междунар. научно-практ. конф. – Тамбов, 3-4 июня 2005 г. – С. 189-197.

П Р И Л О Ж Е Н И Е

Примеры задач, размещаемых на карточках контрольных пунктов,

при реализации в процессе обучения физико-техническим дисциплинам «спортивного метода»

Здесь, в качестве примера, приводятся лишь некоторые из тех мини-задач, которые мы размещали на карточках заданий, находившихся на КП. Небольшая часть задач представлена в данной работе (для иллюстрации объёма вычислений) с решениями; остальные содержат только условия и ответ. Подбор мини-задач осуществлялся нами по учебным пособиям для вузов [10, 14, 22, 23], а также из фондов задач для практических занятий инженерных кафедр Механико-машиностроительного факультета ТГТУ. Все отобранные нами задачи имели невысокий уровень сложности, то есть такой уровень, который позволяет производить все вычисления «в уме», не прибегая к услугам электронно-вычислительной техники.

*  *  *

1. С моста, переброшенного через русло реки, опущена узкая согнутая под прямым углом трубка, обращённая открытым концом навстречу течению. Вода в трубке поднимается на высоту b = 150 мм над уровнем воды в реке. Определить скорость v течения воды.

Решение: Линии тока горизонтальны. Возьмём на линии, упирающейся в центр отверстия трубки, две точки – одну далеко от отверстия, а вторую – в центре отверстия. В первой точке скорость v и давление p такие же, как в невозмущённом потоке. Во второй точке скорость равна нулю, а давление превышает p на величину ρgb (ρ – плотность воды). Согласно уравнению Бернулли: ρv²/2 + p = p + ρgb. Фигурирующая в уравнении высота b для обеих точек одна и та же. Отсюда: v =

Ответ: 1,72.

2. Тело, с независящей от температуры теплоёмкостью с = 20 Дж/К охлаждается от t₁ = 100 ⁰C до t₂ = 0 ⁰C. Определить количество теплоты Q, полученное телом.

Решение: Q = c(t₂ – t₁) = 20(0 – 100) = –2,0 кДж. Q получилось отрицательным. Это значит, что тело отдаёт Q^’ = +2,0 кДж.

Ответ: 2.

3. Найти критическую скорость в прямой трубе диаметром 51⁰С; р_абс = 1 ат; μ_{возд (20 С)} = 0,018 сП; ρ_возд = 1,2 кг/м³.

Решение: Критическая скорость будет иметь место при Re_кр = 2300; следовательно, из уравнения:

Re = wdρ/μ  w_кр = 2300μ/(dρ) = 2300^-3/(0,046

Ответ: 0,75.

4. Исходный (начальный) раствор гидрата окиси натрия содержит 79 г/л воды. Плотность выпаренного раствора при 30 ⁰С = 1,555 г/см³. Это соответствует концентрации 840 г/л раствора. Определить количество выпаренной воды на 1 тонну исходного раствора.

Решение: Массовая доля растворённого вещества в начальном растворе: х_нач = 79/(1000 + 79) = 0,0733. В конечном растворе: х_кон = 840/1555 = 0,54. Количество выпаренной воды на 1 тонну исходного раствора: W = G_нач(1 – х_нач/х_кон) = 1000(1 – 0,0733/0,54) = 865 кг.

Ответ: 865.

5. Определить относительную влажность воздуха при t = 150 ⁰С и П = 760 мм. рт. ст., если его влагосодержание х = 0,07 кг/кг сухого воздуха.

Решение: Под атмосферным давлением насыщенный водяной пар не может иметь температуру выше 100 ⁰С. Поэтому при температуре воздушно-паровой смеси выше 100 ⁰С р_нас = П. Тогда по уравнению: х = 0,622р_нас/(П – φр_нас)  0,622х относительная влажность φ является постоянной величиной, не зависит от температуры. В нашем случае: 0,07=0,622

Ответ: 10.

6. Определить холодильный коэффициент компрессионной холодильной установки, работающей по циклу Карно, если температура в испарителе 23 ⁰С, а в конденсаторе 27 ⁰С.

Решение: По формуле: ε_к = Т_о/(Т–Т_о) получаем: ε_к = (273 – 23)/((273 + 27) – (273 – 23)) = 5.

Ответ: 5.

7. Вычислить теоретическую мощность, затрачиваемую холодильной установкой, работающей по циклу Карно и отводящей в 1 секунду 17400 Дж при «– 19 ⁰С» (температура испарения). Температура конденсации 15 ⁰С.

Решение: Холодильный коэффициент: ε_к = Т_о/(Т – Т_о) = 254/(268 – 254) = 7,5. Теоретическая мощность: N_T = L/1000 = Q_o/(ε_к³) = 17400/(7,5³) = 2,32 кВт.

Ответ: 2,32.

8. По горизонтальной трубе А протекает вода. На какую высоту поднимается вода через боковую трубку К, впаянную в узкую часть трубы А диаметром 2 см и опущенную в сосуд с водой, если в широкой части трубы А диаметром 6 см скорость воды 0,3 м/сек при давлении 1 ат?

Решение: Из формулы: v₂/v₁ = S₁/S₂ имеем: v₂ = v₁S₁/S₂, но S₁/S₂ = v₂ = 0,3p₁ – p₂ = ρ()/23,6³ Н/м² = 3,6^-2 ат. Так как давление в 1 ат уравновешивается давлением столба жидкости (воды) высотой 10 м, то полученное давление соответствует 0,36 м водяного столба  вода поднимается в трубке К на высоту 36 см.

Ответ: 36.

9. Цилиндрический бак диаметром 1 м наполнен водой на высоту 2 м. Отверстие для истечения в дне имеет диаметр 3 см. Определить время, необходимое для опорожнения бака.

Решение: Воспользуемся формулой: τ = (2f)/(αf_o), где f – площадь сечения сосуда, м²; f_o – площадь отверстия, м²; Н – начальная высота уровня, м; α – коэффициент расхода, который примем = 0,61.

τ = (2²²

Ответ: 20.

10. Рассчитать коэффициент теплопроводности сухого атмосферного воздуха при 300 ⁰С.  с_р = 1,05³ Дж/(кг⁰С; μ = 2,97^-5 Па⁰С.

Решение: Коэффициент теплопроводности λ равен: λ = Bc_vВ = 1,9 – для двухатомных газов; с_v – удельная теплоёмкость при постоянном объёме, определяется из уравнения: с_р/с_v = 1,4  c_v = c_p/1,4 = 0,748³ Дж/(кг       λ = 1,9^3-5 = 0,04 Вт/(м

Ответ: 0,04.

11. Нефть течёт по трубе со скоростью 4 м/сек под давлением 1,5 ат. Определить пьезометрическую высоту (в метрах).

Ответ: 19,4.

12. Подсчитать силу сопротивления потока воздуха (в Ньютонах), в котором со скоростью 36 км / ч движется обтекаемое тело с миделевым (S_мид.) сечением 8 м².

Ответ: 25,8.

13. Стальной шарик диаметром 1 мм, падая в масле с постоянной скоростью, за 6 секунд проходит 30 см. Найти коэффициент вязкости масла (в пуазах).

Ответ: 0,75.

14. Вычислить число Рейнольдса для смазочного масла, текущего со скоростью 1 м/сек по трубе круглого сечения радиусом 4 см. Плотность масла равна 0,9 г/см³, вязкость = 0,4 пз.

Ответ: 1800.

15. Вычислить критическую скорость (в м/сек) для движения нефти по трубе диаметром 5 см. Вязкость нефти = 0,28 пз, плотность = 0,76 г/см³.

Ответ: 1,98.

16. Вычислить изменение энтропии (в Дж/град) 400 г воды при её охлаждении от 20 ⁰С до 0 ⁰С.

Ответ: – 118,5.

17. Сколько надо выпарить кг воды из 1500 кг раствора хлористого калия, чтобы изменить его концентрацию от 8 до 30 % (масс.)?

Ответ: 1100.

18. Во сколько раз больше придётся удалить влаги из 1 кг влажного материала при высушивании его от 50 до 25 %, чем при высушивании от 2 до 1 % влажности (считая на общую массу)? В обоих случаях поступает на сушку 1 кг влажного материала.

Ответ: 33.

19. Вычислить теоретический холодильный коэффициент углекислотной холодильной установки, если температура конденсации = 20 ⁰С, а температура испарения = – 40 ⁰С. Цикл сухой, переохлаждение жидкости перед дросселированием отсутствует.

Ответ: 1,89.

20. Определить расход (в м³/час) перерабатываемого воздуха при получении 100 м³/час кислорода чистотой 99 %. Отбросный азот содержит 4 % кислорода.

Ответ: 560.