Основными элементами учебного процесса по дисциплине «Электрорадиотехника и электроника» является теоретический и практический курс, который включает лекции и лабораторно-практические работы. В процессе обучения для организации взаимодействия между преподавателем и студентами используются посредствующие элементы. С их помощью увеличивается объем передаваемой учебной информации, оптимизируется процесс формирования новых понятий, профессиональных умений, улучшается восприятие изучаемых технических объектов, физических явлений, лежащих в основе работы рассматриваемых технических устройств и т.д. Эти посредствующие элементы являются средствами обучения [1, с. 28].
Средства обучения – это объекты материальной или идеальной природы, которые могут быть использованы для реализации методов обучения. Этому термину соответствуют следующие эквиваленты: учебное оборудование, учебные пособия, наглядные пособия, дидактические средства [2, с. 135].
Сами по себе средства обучения существуют независимо от учебного процесса, да и в учебном процессе могут участвовать как предмет усвоения, либо в какой-нибудь другой функции. Средства обучения можно классифицировать по различным основаниям; по их свойствам, субъектам деятельности, влиянию на качество знаний, на развитие различных способностей, их эффективности в учебном процессе. По составу объектов средства обучения разделяются на идеальные и материальные. Идеальные средства обучения – это те усвоенные знания и умения, которые используют преподаватели и обучающиеся для усвоения новых знаний (речь, письмо, условные обозначения, чертежи, диаграммы и др.) К материальным относятся: учебники пособия, таблицы, модели, макеты, средства наглядности, учебно-лабораторное оборудование, помещения, мебель, оборудование учебного кабинета и другие материально-технические условия обучения [3, с. 261].
Средства обучения выполняют следующие функции:
- компенсаторная (облегчение процесса обучения, способствование достижения цели с наименьшими затратами сил, здоровья и времени обучаемого и преподавателя);
- адаптивная (поддержание благоприятных условий протекания процесса обучения);
- информативная (некоторые средства обучения являются непосредственными источниками знаний, другие – способствуют его передаче опосредованно);
- интегративная (средства обучения позволяют рассматривать объект и как часть и как целое и реализуются при комплексоном обучении);
- инструментальная (обеспечивается технически безопасное и рациональное выполнение каких-либо учебных действий).
Требования к использованию средств обучения:
- соответствие целям и задачам;
- доступность для восприятия и понимания;
- достаточность в своем количестве и качестве;
- своевременность относительно содержания занятия;
- безопасность [2, с. 140].
Для изучения дисциплины «Электрорадиотехника и электроника» можно использовать стенды, которые предлагает современный рынок учебного электротехнического оборудования. Особенностью таких стендов является использование их для технических ВУЗов, которые выражаются в сложности, функциональной избыточностью для педагогических специальностей, большими массогабаритными размерами и высокой стоимостью. Эти стенды содержат в себе компьютерную систему сбора информации, которая позволяет вводить измеряемые данные непосредственно в компьютер и выводить информацию в виде таблиц и графиков. Однако такие учебные стенды больше подходят для исследовательских целей. Таким образом, высокая стоимость вышеуказанного оборудования, функциональная избыточность и сложность в облуживании для целей педагогического образования делают актуальной задачу разработки специализированного учебного оборудования по электротехнике.
В настоящее время в Ульяновском государственном педагогическом университете имени И.Н. Ульянова на базе кафедры общетехнических дисциплин в рамках деятельности студенческого проектно-конструкторского бюро «ПОИСК» ведется научно-исследовательская работа по разработке серии учебно-лабораторных электротехнических стендов. Одним из таких стендов является учебно-лабораторный стенд для исследования характеристик электрических машин постоянного и переменного тока.
Учебно-лабораторный стенд используется при проведении учебных занятий по электротехнике. Стенд предназначен для исследования рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока с независимым возбуждением. Он позволяет исследовать следующие характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением:
- холостого хода;
- регулировочную;
- внешнюю;
- нагрузочную, а также рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя.
На стенде можно исследовать процесс реверсирования (изменение направления вращения ротора трехфазного двигателя) и опытным путем определять начала и концы обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Внешний вид учебно-лабораторного стенда представлен на рис. 1.
Рис.1. Учебно-лабораторный стенд для исследования характеристик электрических машин постоянного и переменного тока
Основными критериями при разработке и выполнении стенда явились: соответствие учебной программе, дидактичность, универсальность, мобильность, эргономичность, безопасность, ремонтопригодность и технологичность.
Учебно-лабораторный стенд разработан с учетом основных дидактических принципов (наглядности, систематичности и последовательности, доступности, научности, связи теории с практикой). Стенд эффективно можно использовать для демонстрации экспериментов на лекционных занятиях, на лабораторно-практических работах по электротехнике и в исследовательских работах студентов, в том числе при выполнении выпускных квалификационных работ.
Важными достоинствами стенда являются легкость, компактность, транспортабельность. Максимальное удобство в работе стенда обеспечивается:
– подключением соединительных проводов и измерительных приборов;
– переключением режимов и регулировок;
– считыванием показаний измерительных приборов.
Все элементы и устройства расположены на стенде свободно, доступно, разбиты по группам и логически связаны между собой. Приборные клеммы расположены таким образом, что обеспечивается быстрый и безопасный доступ. Собранная схема очень наглядна и легко читаема. Цветовая окраска элементов стенда хорошо и приятно воспринимается, и выбрана с учетом психофизиологических факторов. Цветовая гамма приборных клемм соответствует техническим требованиям:
– цветами выделены фазы переменного тока;
– соответствующий цвет клемм подчеркивает характер нагрузки.
Безопасность стенда обеспечивается:
– устойчивым диэлектрическим основанием на резиновых ножках;
– надежным креплением всех элементов;
– электрической защищенностью соединений и коммутационных элементов.
Удачный выбор конструкции позволяет снижать уровень вибрации и шума. Стенд можно использовать практически на любой поверхности. Данная конструкция обладает ремонтопригодностью, т.к. обеспечен свободный доступ ко всем элементам стенда. При необходимости стенд может быть отремонтирован даже студентами под руководством преподавателя на занятиях по ремонту электроаппаратуры. Стенд технологичен в изготовлении. Все используемые материалы и элементы доступны, недефицитны и приемлемы по цене.
Учебно-лабораторный стенд был представлен на молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа 12-14 мая 2009 года на выставке научно-технического творчества, удостоен диплома за научную работу «Исследование влияния специальных дидактических средств обучения электротехнике на профессиональную компетентность будущих учителей технологии» и выдано свидетельство о творческих успехах в создании научного проекта и активном участии в выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 и форуме.
Стенд в составе учебного комплекса для занятий по электротехнике демонстрировался на выставке в рамках всероссийского молодежного образовательного форума «Селигер-2009» смена «Техническое творчество и инновации» - «Зворыкинский проект» в числе ста лучших проектов. На IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций коллектив авторов награжден бронзовой медалью за разработку комплекса учебного оборудования для исследования электрических машин и средств автоматизированного управления электрооборудованием.
Использование таких учебно-лабораторных стендов на лекционных демонстрациях и на лабораторно-практических занятиях по дисциплине «Электрорадиотехника и электроника» является прочной основой для подготовки профессионально-компетентного, творческого специалиста, имеющего достаточный уровень фундаментальной, предметной, технико-технологической и общепрофессиональной подготовки.
Литература:
Эрганова, Н.Е. Методика профессионального обучения: учеб. пособие / Н.Е. Эрганова. – М.: Академия, 2008. – 160 с.
Теория обучения: учеб. пособие / И.П. Андриади и др. – М.: Академия, 2010. – 336 с.
Пидкасистый, П.И. Педагогика: учеб. пособие / П.И. Пидкасистый и др. – М.: Педагогическое общество России, 1998. – 640 с.
