Профессиональная направленность в организации самостоятельной работы на уроках физики
методическая разработка на тему

Профессиональная направленность в организации самостоятельной работы на уроках физики

         Современное представление о фундаментальности образования - это такое образование,  получив которое человек способен самостоятельно работать, учиться и переучиваться.

         Основной задачей учебного процесса становиться: формирование глобального и проектного мышления, умения работать в коллективе, принимать компетентные решения, способности к самообучению,  что обеспечивает успешность личностного и карьерного роста молодежи.

        (Презентация Слайд № 1)

        Основная цель педагогической работы в СПО – это качество подготовки специалистов. Профессиональное образование ориентировано на потребности рынка труда.

        Чтобы сформировать профессиональные компетенции специалиста у обучающихся и студентов СПО должна быть заложена потребность в труде и умственном развитии. Потребности формируются путем стимулирования интереса будущих специалистов к учебным предметам и осваиваемой профессии. Интерес вызывается расширением объема знаний, связанных с жизнью и практической деятельностью студентов, успехами в решении трудных, но доступных учебных и производственных задач, обеспечением самостоятельности и активности обучающихся.

        Очень важно привить студентам СПО умение и навыки самостоятельной работы через развитие профессиональных знаний.

        Самостоятельная работа является средством получения глубоких и прочных знаний обучающимися, средством формирования у них активной самостоятельности, как черт личности, развития  умственных способностей, позволяющих им умело и быстро ориентироваться в потоке информации.

         Обучающиеся и студенты СПО получают систему знаний  по общественным, гуманитарным, естественным и математическим наукам, каждая из которых играет определенную роль и в профессиональной подготовке.

          Физика-фундамент естественно - научной картины мира. Ее изучение способствует формированию нового человека, гражданина, личности, будущего специалиста.

          Наиболее важные понятия и факты надолго остаются в его памяти, чтобы неожиданно оказаться полезными в будущем. Максимальное приближение изучаемых физических законов и явлений к будущей профессиональной деятельности обучающихся – главный залог успешного освоения специальности.

           Самостоятельная работа только тогда дает положительные результаты, когда она представляет целостную систему. Под системой самостоятельных работ я понимаю, прежде всего, совокупность взаимосвязанных видов работ. Эффективность самостоятельной работы достигается, если она является одним из главных элементов учебного процесса, и для нее предусматривается специальное время на каждом учебном занятии, если она проводится систематически, а не случайно.

        При отборе видов самостоятельной работы, следует руководствоваться основными принципами дидактики:

        - Самостоятельная работа должна носить целостный характер.

        - Самостоятельная работа должна быть действительно самостоятельной.

        -Для самостоятельной работы нужно предлагать такие задания,      выполнение которых не допускает действия по готовым рецептам и шаблонам, а требует применения знаний в новой ситуации.

        - В организации самостоятельной работы необходимо учитывать, что для овладения знаниями, умениями и навыками каждому обучающему требуется разное время.

    Осуществлять это можно путем дифференцированного подхода к обучающимся.

         - При выполнении самостоятельных работ любого вида  преподавателем ведется коррекция и оценка деятельности.

         Самостоятельные работы обучающихся можно подразделить на следующие группы работ:

1. Работы по развитию информационной культуры                       (работа с учебником: изучение нового, работа с таблицами, наблюдения, опыты на занятиях и в домашних условиях,                                                                                                               работа с раздаточным  материалом,                                                            вывод формул, работа с первоисточниками, справочниками, научно - популярной литературой и многое другое.
2. Работы, основная цель которых – совершенствование знаний (их уточнение и углубление), выработка умений применять знания на практике- 1.Решения задач: вычислительных с «абстрактным» содержанием, вычислительных с производственно-техническим содержанием; качественных; графических; экспериментальных;

                            2.доказательство справедливости формул;

                            3.составление задач на применение новых физических         законов и формул и т.д.

3. Работы, основная цель которых – формирование у обучающихся умений и навыков практического характера – 

                            1.Решение и составление различных задач и вопросов;

                            2.вычерчивание и чтение схем приборов и электрических цепей;

                            3.построение и анализ графиков и т.п.

4)Работы, основная цель которых – развитие творческих способностей обучающихся (доклады и рефераты, техническое моделирование и конструирование, создание тематических презентаций и сайтов, выполнение опытов с элементами исследования, составление задач на использование новых и прочие виды деятельности)

          Из всех предложенных видов самостоятельных работ я более подробно остановлюсь на организации самостоятельной работы по решению физических задач профессиональной направленности, так как в привитии умения самостоятельно мыслить и применять  полученные знания важную роль играет систематическая организация этого вида деятельности.

           Многие обучающиеся не умеют самостоятельно решать задачи и это становиться одной из причин, мешающих добиться лучших результатов по предмету.

            Одна из причин такого положения дел – несовершенство методики обучения решению задач, другая причина – недооценка самостоятельной работы обучающихся по решению задач, стремление решать все задачи коллективно  с вызовом одного из обучающихся к доске для записи решения. Это приводит к тому, что многие бездумно списывают решения с доски, что препятствует самостоятельному размышлению над задачей.

          Не научив обучающихся самостоятельно решать простые задачи, не следует предлагать сложные, с которыми могут справиться только единицы из группы,  и в итоге – чувство неуверенности в своих силах, которое со временем перерастает в неприязнь к выполняемой работе, связанной с решением задач.

          Особый интерес обучающиеся проявляют к физическим задачам профессионального содержания. Наше учебное заведение готовит в основном специалистов для железнодорожного транспорта.

          (Слайд№3)

       На преподавании физики в группах по профессии «Машинист локомотива» продемонстрирую профилирование дисциплины и межпредметную связь со многими дисциплинами профессионального цикла.

Профессия машинист локомотива – это высококвалифицированный труд, требующий большого объема знаний и навыков, так как электровоз – сложная техническая система.

          (Слайд №4 - №5)

        Среди профессионально важных качеств машиниста важную роль играет техническое мышление, а становление и развитие этого качества происходит при решении физических задач профессионального характера.

Например,  Задача №55.Поезд массой 3000т движется вниз под уклон, равный 0,003. Коэффициент сопротивления движению равен 0,008. С каким ускорением движется поезд, если сила тяги локомотива равна 150 кН?

                     Задача № 75.При ударе двух вагонов буферная пружина сжалась на 5 см. Жесткость пружины 300∙10³ Н/м. Определите работу при сжатии буферной  пружины.

       Развитое техническое мышление позволяет принимать оперативное решение производственных технических задач в ограниченное время и в экстремальных условиях. А для машиниста локомотива в его работе самое главное – обеспечить безопасность движения. Для того, чтобы выполнять свои должностные обязанности нашим выпускникам потребуются прочные знания профессионально – технических дисциплин, основу которых составляют физические законы, теории, явления.

       На Куйбышевской железной дороге пензенского отделения (к которой  имеют отношение наши обучающиеся во время прохождения производственной практике и в дальнейшем трудоустройстве) эксплуатируются электровозы постоянного тока – ЧС2, осуществляющие пассажирское движение,  ВЛ10 , ВЛ10К, ВЛ10У, обеспечивающие грузовое движение, маневровые тепловозы ТЭМ18, 2ТЭ10М, 2ЭС6, «Гранит», принимающие участие в поездных работах.

Развитие электрической тяги стало возможным благодаря учению об электричестве и магнетизме.

        (Слайд№7)

     При изучении этого раздела физики и при решении задач обучающиеся повторяют открытия тех ученых, без труда которых электрическая тяга была бы невозможной. От экспериментов Ханса Кристиана Эрстеда, открытия электромагнитной индукции Майклом Фарадеем до изобретения электрического двигателя Борисом Семеновичем Якоби, трансформатора П. Н.Яблочковым, трехфазной системы производства и передачи электрического тока Михаилом Иосифовичем Доливо – Добровольским.

       На уроках физики будущие специалисты железнодорожного транспорта узнают и доказывают, при решении задач профессиональной направленности, почему использование переменного тока наиболее экономически выгодно, так как его величину можно изменять с помощью трансформатора практически без потерь энергии. Это позволяет существенно снизить стоимость грузоперевозок, а также стоимость электрификации железных дорог.

      При изучении тем «Закон Ома для участка цепи и полной цепи», «Работа и  мощность постоянного тока»  целесообразно прорешать ряд задач по расчету параметров электрической цепи электрических  железных дорог постоянного тока.     (Слайд№8)

        Получая эти параметры, студенты понимают на конкретной практической ситуации значение падения напряжения на участке цепи электрической ж/д постоянного тока, и сами отвечают на вопрос: почему через каждые 10-20 км приходится строить тяговые подстанции?

    (Слайд-?)

    Газовый закон Бойля-Мариотта, открытый учеными в конце 17 века       (Слайд№9) – основа работы автоматических тормозов подвижного состава. А когда обучающиеся применяют газовые законы при расчетах параметров пневматических устройств на электровозе, получают их и анализируют, уже могут объяснить, какое влияние на их работу окажет изменение температуры окружающего воздуха.

   А это и есть результат технического мышления на основе полученных знаний по спецдисциплинам и понимания физической теории.

    (Слайд -?)

       Полоз токоприемника коснулся контактного провода. Чтобы обеспечить надежную работу технического  устройства,  необходимы знания по физике.

      (Слайд -10)

       Колебательные движения контактной сети – колебания затухающие, т.е. контактная сеть имеет компенсаторы. Безперебойный токосъем при движении обеспечивается благодаря закону Гука.

         Еще раз вернемся в раздел физики – термодинамику, к закону Бойля – Мариотта, который позволяет исключить удар хрупких угольных вставок о контактный провод. А обеспечивается это пневматическим приводом, в основу которого положен данный закон: объем увеличивается, давление падает при постоянной температуре.

          На данный закон можно предложить обучающимся попробовать составить ряд задач, используя техническую литературу по устройству и технической эксплуатации локомотива.

         (Слайд №11)

       При решении физических задач будущим машинистам очень важен навык работы с контрольно – измерительными приборами.

Например, безопасность движения обеспечивают пневматические тормоза. Источником сжатого воздуха в них является 4-ехтактный компрессор. Его поршни перемещаются с частотой перемещения 440 раз/мин. Поэтому происходит быстрое сжатие воздуха, что вызывает его нагрев до 180 градусов. При такой температуре воздух не может быть направлен в тормозную систему и в приводы аппаратов. О снижении температуры до уровня окружающей среды узнают по манометру на пульте машиниста. Поэтому при организации практикума по решению физических задач просто необходимо использовать настоящие измерительные приборы.

     (Слайд№12)

     Геометрическая оптика – значимый раздел физики, который также актуален при изучении работы электровоза.

    Закон отражения и преломления света используется в линзах. Прожектор электровоза – оптическая система зеркал и линз. Свет прожектора виден издалека. Для увеличения длины прожектора используют оптические системы, состоящие из нескольких линз с малыми фокусными расстояниями. Бороться с ослепляющим действием прожекторных огней встречных электровозов можно с помощью поляризаторов. И дисперсия света нашла свое применение на ж/д транспорте.

     (Слайд№13)

    Для сигнализации используют цвета: красный – опасность, желтый – предупреждение, зеленый – безопасность. Оранжево-красные полосы на лобовой части локомотива используются для наибольшей дальности видимости. Так проявляют себя волновые свойства света.

    Направление движения поезда выбирают при помощи реверсивной рукоятки: практически реверсивную рукоятку можно поставить в положение «вперед» или «назад». Этим переключателем изменяют направление тока в обмотках возбуждения тягового двигателя. (Слайд№14) Вот использование закона Ампера и правила левой руки.

     Открывается светофор и начинается движение. Но и здесь не все так просто. Если ток будет недостаточным, то и сила тяги на ободе колеса будет маленькой, и в лучшем случае состав растянется, но скорость будет нулевой. Немецкий физик Георг Ом давно своим законом установил, что с уменьшением сопротивления возрастает сила тока, а значит и сила тяги, и скорость движения. Для понимания этой зависимости при изучении закона Ома для участка цепи следует применять решение задач профессиональной направленности.

      Локомотив, как и любое движущееся тело, подчиняется законам механики Ньютона (Слайд№15). Процесс движения поезда подчиняется 2 закону Ньютона, который устанавливает связь между действующими на него силами (вес поезда, сила тяги локомотива, сила сопротивления движению) и его ускорением. Соотношение сил определяет режим его движения. Действие всех сил на вагоны поезда должно быть синхронным, иначе между вагонами в автосцепках возникают продольно – динамические реакции, которые могут привести к разрыву поезда. Поэтому, чтобы обеспечить безаварийную работу локомотивной бригаде нужно знать причины образования этих реакций.

      Большой объем физических задач профессиональной направленности содержится именно в разделе «Механика», поэтому на примере различных ситуаций, возникающих в процессе движения грузовых, пассажирских составов рассчитываем характеристики движения, действующие силы, объясняем возникновение причин аварийных ситуаций в процессе движения, основываясь на законах сохранения импульса и энергии в механике.

       Надежность автосцепки (Слайд№16)помогают оценить знания по молекулярной  физике.

       Опасность обрыва поезда возрастает, когда температура окружающего воздуха опускается ниже 0 град. При отрицательных температурах увеличивается хрупкость, снижается прочность металлов на разрыв, повышается склонность к образованию трещин в автосцепках. При изучении тем «Виды деформаций», «Механическое напряжение» можно предложить решение задач на построение диаграмм растяжения в автосцепке.

 Устранив расчетными данными на бумаге железнодорожную катастрофу, мы избавляемся от страшного зрелища. (Слайд№17)

       Силовая цепь- это технически самая сложная часть электровоза переменного тока. (Слайд№18)

 В режиме тяги управление движением поезда осуществляется за счет изменения напряжения на тяговых двигателях. Двигатели получают питание с выхода выпрямительной установки через сглаживающий реактор. На входы выпрямительных установок переменное напряжение поступает от вторичных обмоток тягового трансформатора. Как известно из курса физики, трансформаторы способны повышать или понижать подведенное напряжение переменного тока. Достаточно большой объем задач можно предложить обучающимся по данной теме.

        На каждом занятии необходимо показывать обучающимся единую связь теории  и практики. Они должны понимать и знать, что на всех этапах запуска локомотива в работу действуют сложнейшие физические процессы.

       Как и любая сфера производства, эксплуатация железной дороги требует совершенствования и постоянной модернизации.  И только творческое поколение профессионалов, владеющее физическими знаниями, может решить проблему совершенствования электроподвижного состава и устройств электроснабжения и даст зеленый семафор безопасному движению.