Обновленный инновационно-дидактический комплекс по механике

В статье рассмотрен обновленный инновационно-дидактический комплекс по механике, который представляет собой совокупность взаимосвязанных учебных пособий, патентов, монографий и других педагогических средств развивающего обучения студентов высших учебных заведений

Ключевые слова: инновации, дидактика, комплекс, механика, технические вузы, инженерное образование.

Keywords:innovation, didactics, complex, mechanics, technical colleges, engineering Education

Первый вариант инновационно-дидактического комплекса по механике составлен и опубликован в 2013 году [1, 175].

Основу инновационно-дидактического комплекса составляют более 400-т авторских свидетельств и патентов (рис. 1). Они придают комплексу инновационность. Подробно все авторские свидетельства и патенты описаны в пяти книгах: [2, 1; 3,1; 4, 1; 5, 1; 6, 1], две последние из которых опубликованы в 2014 году, и являются обновлением инновационного комплекса.

Особенностью перечисленных книг является то, что их главы составлены на основе устройств, приборов и стендов, близких по назначению и близких тематически патентам и авторским свидетельствам. Например, первая глава книги [2, 1] называется «Наглядные учебные пособия». Вторая глава — «Лабораторное оборудование». Третья глава — «Лабораторное оборудование сельскохозяйственного назначения» и т. д.

Составив инновационно-дидактический комплекс, автор обобщил свой накопленный опыт в преподавании теории механизмов и машин и теоретической механики. Это, прежде всего, развивающее обучение [7, 182].

Под развивающим обучением автор понимает создание условий для активно-деятельностной работы студентов над изучением научных дисциплин, в частности теоретической механики, с целью совершенствования их теоретической, общей инженерной, профессионально-практической, творческой и мировоззренческой подготовки.

Инновационно-дидактический комплекс по механике

Рис. 1. Структурная схема инновационно-дидактического комплекса

Важной чертой развивающего обучения является усиление теоретической подготовки студентов. С этой целью автор приступил к разработке пособия «Практический курс теоретической механики» (рис. 1). Характерным для этого курса является то, что он насыщен заданиями исследовательского характера, основой которых составляют устройства с изменяемыми линейными параметрами. Они разработаны автором и защищены патентами.

Из общего количества патентов отобраны наглядные учебные пособия и лабораторное оборудование для составления соответствующих лабораторных практикумов.

Левое ответвление от структурного подразделения «Наглядные учебные пособия и лабораторное оборудование» (рис. 1) составляет лабораторный практикум по теоретической механике [8, 4]. В практикуме описана 21 работа, на основе разработок, защищенных авторскими свидетельствами и патентами. Практикум подготовлен в соответствии с поручением семинара-совещания заведующих кафедрами теоретической механики, проходившем в Киевском политехническом институте в 1988 году. Практикум издан с грифом Министерства сельского хозяйства.

Поскольку автор всегда интересовался организацией, проведением и разработкой новых лабораторных работ, у него сложилась книга по интенсификации лабораторных занятий [9, 4]. Пособие издано с грифом Главного управления высших учебных заведений подготовки и переподготовки кадров Министерства сельского хозяйства и продовольствия СССР. Ранее эта работа была включена в общесоюзный фонд работ по новым методам обучения. Это произошло по результатам конкурса «Новые технологии обучения», проходившем в ЛЭТИ в 1990 г.

В 1992 году автор составил лабораторный практикум по сельскохозяйственным машинам вибрационного действия с грифом Главного управления с.-х. вузами [10, 4]. Позже этот практикум издан в дополненном варианте [11, 4].

Правое ответвление от структурного подразделения «Наглядные учебные пособия и лабораторное оборудование» составляет пособие [12, 4]. Гриф на это пособие выдало Министерство образования и науки Республики Татарстан. В пособии представлены устройства по статике, кинематике и динамике для проведения учебно-исследовательской работы студентами. Издан «Технический альбом» [13, 4], в котором описаны модели по их тематической направленности, например, «Связи и реакции связей», «Система сходящихся сил», «Системы тел. Фермы» и т. д. Силами студентов изготовлен комплект моделей, использующийся в учебном процессе.

Выше обозначен лабораторный практикум по теории механизмов и машин [14, 4]. Все работы как в этом практикуме, так и в других, представлены в проблемной постановке, с возможностью проведения учебных исследований. В каждой работе предусмотрено использование вычислительной техники (микрокалькуляторов или ПЭВМ). Важной особенностью работ практикума является и то, что они направленно формируют диалектическое мышление студентов, их личностные и деловые качества, развивают практические навыки и самостоятельность.

Студенты третьего курса технических вузов выполняют курсовой проект по теории механизмов и машин. Для этого под руководством автора издано пособие [15, 4]. Задания этого пособия усовершенствованы и описаны в книге [4,41]. Курсовой проект приобрел статус научно-исследовательского.

Вертикальное ответвление вниз от структурного подразделения «Наглядные учебные пособия и лабораторное оборудование» (рис. 1) является «Задачи профессионально направленные и исследовательские» [16, 4]. Пособие предназначено для формирования у первокурсников профессионально направленных компетенций. В пособие включены и научно-исследовательские задания по теме «Системы четырех тел».

Для проведения практических занятий под руководством автора составлены пособия [17, 17; 18, 3; 19, 5] для самостоятельного изучения теоретической механики. К каждому занятию сформулированы темы с вопросами для рассмотрения. Указаны три литературных источника, по которым студенты должны готовиться к занятиям. К каждому занятию представлено по 30 контрольных карт, в которых имеются индивидуальные задания: вопросы и задачи. Эти пособия можно использовать индивидуально, коллективно на учебных занятиях, при самоподготовке, при написании контрольных работ, а также на зачетах. В этих пособиях использован принцип индивидуализации заданий, который способствует реализации развивающего обучения.

Для выполнения расчетно-графических работ автором составлена первая методичка по исследованию составных конструкций, состоящих из трех тел [20, 5]. Кроме того, в пособии для практических занятий «Кинематика» [18, 303] представлена вторая методичка, предусматривающая исследование шарнирно-рычажных механизмов с изменяемыми линейными параметрами.

Для ускорения расчетно-графических работ автор приступил к созданию программного обеспечения со студентами по специальности «Прикладная математика» Института экономики и информационных технологий. Уже составлено 30 программ и получено столько же свидетельств о регистрации этих программ.

В рамках кружка студенческого научного общества (СНО) при кафедре «Механика», а затем при кафедре «Динамика и прочность машин», автор в широком масштабе приобщил студентов к изобретательской работе. С полученными патентами можно ознакомиться в трех книгах: Новые механизмы и механизмы с изменяемыми линейными параметрами, изданные в Германии [4, 13; 5,41; 8, 1]. Привлечено около 200 студентов. В 2012 году получен 101 патент, в 2013 — около 100 патентов. Университет по итогам 2012 года занял первое место среди вузов Республики Татарстан и принимал у себя Международный форум «Интеллектуальная собственность и экономика регионов России» г. Казань, 7–8 ноября 2013 г. В 2014 году получено также 100 патентов. Приобщение студентов к изобретательской работе также является элементом развивающего обучения.

Для самоконтроля, для контроля студентов преподавателями, для приема зачетов и экзаменов автором составлены три пособия: «Статика», «Кинематика» и «Динамика». Вопросы и ответы [21,3; 22,3; 23,1]. Возникает законный вопрос: «Почему вопросы, а не тесты»? Этому способствовало несколько причин: 1. С помощью вопросов можно полнее проконтролировать уровень знаний, умений и навыков, приобретенных студентами. 2. Вопросами лучше выявлять все нюансы явлений механики. 3. Тесты с примерами натаскивают студентов на прохождение контроля. 4. Вопросы и ответы предполагают сознательное отношение студентов к учебному процессу: сдавай до тех пор, пока не ответишь на все вопросы и не решишь все предложенные задачи. Такой подход к организации учебного процесса носит черты развивающего обучения и заставляет студентов осваивать процесс учения.

Большое внимание автор уделяет формированию у студентов диалектического мышления. Для этого автором в соавторстве с коллегами кафедры философии издана монография [24, 3]. Мировоззренческие вопросы автор вводил в лабораторные практикумы по теоретической механике, по теории механизмов и машин, а также в практикумы других научных дисциплин. При защите выполненных лабораторных работ имеется возможность подробно обсудить эти вопросы, помогающие студентам уверенно ориентироваться в различных жизненных, трудовых, социальных, политических и других ситуациях. Формирование у студентов диалектического мышления является частью развивающего обучения.

Краткий обзор сложившегося инновационно-дидактического комплекса по механике показывает, что он направлен на совершенствование теоретической, инженерной, профессионально-практической и творческой подготовки специалистов для различных отраслей промышленности. Рассматриваемый комплекс, кроме того, поднимает методику преподавания механики на новый уровень — исследовательский, а привлечение студентов первых курсов к изобретательской работе способствует подготовке творческих инженерных кадров.

Проделанная автором работа начала давать первые результаты. Так, староста кружка СНО по теоретической механике Рахматуллин Руслан и Ризванова Гульназ стали соавторами патента РФ № 120723, ветроэлектроустановка. В этом устройстве ветроколеса с вертикальными валами кинематически связаны между собой и работают на один генератор.

Аль-Музайкер Мохаммед (иностранный студент) стал соавтором патента № 123053 — опора воздушной линии электропередачи. Опора представляет собой цилиндрическую трубу со скрученной пластиной внутри. Упрощает конструкцию и делает ее более устойчивой к изгибным нагрузкам.

Рахматуллин Руслан и Ризванова Гульназ далее приняли участие в совершенствовании ветроэлектроустановки и стали соавторами патента № 127828. Новая ветроэлектроустановка снабжена следящим электроприводом.

Студенты Хабибуллин Марат и Казанцева Наташа приняли участие в разработке ветроэлектроустановки по патенту № 128253, снабженной шторкой конфузора, позволяющей увеличить равномерность вращения ротора генератора.

Студенты, принимавшие участие в изобретательской работе, в настоящее время учатся на четвертом курсе. Они продолжают заниматься творческой работой. Так, студентка Казанцева Наташа сообщила автору, что занимается «интересным делом». Студенты Рахматуллин Руслан и Хабибуллин Марат уже печатаются в журналах со статьями, описывающими новые усовершенствованные устройства по их специальности и так далее.

В добрый путь, уважаемые студенты! Автор же продолжает заниматься совершенствованием развивающего обучения. Работа над созданием развивающего обучения идет по нескольким направлениям:

1.      Развивающее обучение, прежде всего, охватывает систематическое развитие всех обучающихся (студентов).

2.      Развивающее обучение должно вести к осознанию студентами процесса учения, т. е. к выработке потребности самостоятельного добывания знаний.

3.      Развивающее обучение должно показывать студентам, что их обучение соответствует высокому уровню трудности.

4.      Развивающее обучение должно предусматривать ведущую роль теоретических знаний.

5.      И, наконец, развивающее обучение должно предполагать высокие темпы изучения различных научных дисциплин.

Автор был бы рад найти коллег из других ВУЗов для творческого сотрудничества по совершенствованию созданного инновационно-дидактического комплекса по механике и развивающего обучения студентов. Это может выражаться в создании пособий для исследования новых механизмов, описанных в [2, 1; 3, 1; 4, 1; 5, 1; 6, 1], в создании новых механизмов с изменяемыми линейными параметрами для расширения фонда таких механизмов, в создании более совершенного программного обеспечения и т. д. Автор ждет соответствующих предложений.

Автор надеется на то, что общими усилиями ученых и преподавателей по теоретической механике будет разработана новая технология повышения качества обучения студентов, и российское образование вновь займет передовые позиции в мире.

Литература:

1.             Маркин Ю. С. Инновационно-дидактический комплекс по механике. Теоретические и методологические проблемы современного образования: Материалы XV Международной научно-прктической конференции 26–27 декабря 2013 г. / Науч.- инф. издат. центр «Институт стратегических исследований». — Москва: Изд-во «Спецкнига», 2013. С. 175–178.

2.             Ю. Маркин, О. Маркин. Инновации: в учебном процессе, сельском хозяйстве, промышленности. — Saarbrucken, Germany: «LAP LAMBERT Academic Publishing», 2012. — 395 с.

3.             Ю. Маркин. Новые механизмы. Составные и шарнирно-рычажные. — Saarbrucken, Germany: «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 308 c.

4.             Ю. Маркин. Новые механизмы. Шарнирно-рычажные, кулисные, кулачковые и другие. — Saarbrucken, Germany: «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 306 c.

5.             Ю. Маркин. Механизмы с изменяемыми линейными параметрами. — Saarbrucken, Germany: «PALMARIUM Academic Publishing», 2014. — 367 c.

6.             Ю. Маркин. Твердые тела с изменяемыми линейными параметрами. — Saarbrucken, Germany: «PALMARIUM Academic Publishing», 2014. — 229 c.

7.             Маркин Ю. С. Развивающее обучение теоретической механике [Текст] / Ю. С. Маркин // Педагогическое мастерство: материалы VI междунар. науч. конф. (г. Москва, июнь 2015 г.). — М.: Буки-Веди, 2015. — С. 182–188.

8.             Лабораторный практикум по теоретической механике / Ю. С. Маркин, Л. Г. Наумов, О. Ю. Маркин, М. Г. Яруллин. Под ред. д.т.н., профессора Ю. С. Маркина. — Казань:: Казан. гос. энерг. ун-т, 2005. — 188 с.

9.             Интенсификация лабораторных занятий в вузе: Учеб. пособие / Ю. С. Маркин: Всесоюзн. с.-х. ин-т заоч. образования: М., 1992. — 135 с.

10.         Маркин Ю. С. Сельскохозяйственные машины вибрационного действия: Лабор. практикум (учебное пособие с грифом). — М.: Московская с. х. академия, Рязанский СХИ, 1990. — 131 с.

11.         Сельскохозяйственные машины вибрационного действия: Лабораторный практикум с грифом / Ю. С. Маркин, М. Г. Яруллин, О. Ю. Маркин / Под ред. д.т.н., профессора Маркина Ю. С. — Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2004. — 144 с.

12.         Учебно-исследовательская работа студентов по теоретической механике с использованием учебного оборудования: Учеб. пособие с грифом / Ю. С. Маркин, Ю. Я. Петрушенко, Л. Ш. Хакимуллина, Е. Г. Шешуков, О. Ю. Маркин. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2007. — 144 с.

13.         Наглядные учебные пособия по механике: Технический альбом / Ю. С. Маркин, Ю. Я. Петрушенко, О. Ю. Маркин. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2007. — 104 с.

14.         Лабораторный практикум по теории механизмов и машин. Часть 1. Исследование механизмов с учетом упругости звеньев / / Ю. С. Маркин, М. Г. Яруллин, О. Ю. Маркин, С. М. Яхин. Под ред. д.т.н., профессора Маркина Ю. С. — Казань: Казанск. гос. энерг. ун-т, 2006. — 199 с.

15.         Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: учеб. пособие с грифом / Ю. С. Маркин, М. Г. Яруллин, О. Ю. Маркин, С. М. Яхин. Под ред. д.т.н., профессора Маркина Ю. С. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006. — 199 с.

16.         Ю. Маркин, О. Маркин. Задачи профессионально-направленные и исследовательские. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 207 c.

17.         Ю. Маркин, З. Воздвиженская. Статика: Самостоятельное изучение. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 240 c.

18.         Ю. Маркин. Кинематика: самостоятельное изучение. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 331 с.

19.         Ю. Маркин, З. Воздвиженская. Динамика: самостоятельное изучение. — Saarbrucken, Germany: «PALMARIUM Academic Publishing», 2012. — 185 с.

20.         Маркин Ю. С. Задания к исследованию новых составных конструкций. Часть I. Статика твердого тела: учеб. пособие / Ю. С. Маркин. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2013. — 92 с.

21.         Ю. Маркин. Статика. Вопросы и ответы. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 373 c.

22.         Ю. Маркин. Кинематика. Вопросы и ответы. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2013. — 296 c.

23.         Ю. Маркин, З. Воздвиженская. Динамика. Вопросы и ответы. — Saarbrucken, Germany, «PALMARIUM Academic Publishing», 2014. — 397 c.

24.         Мировоззренческие и методологические проблемы в естественнонаучных и технических дисциплинах / Косарев А. П., Маркин Ю. С., Федорова Ж. В. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. — 124 с.