УДК 372.853+004.42

В.Д. Швець

Програмування навчальної діяльності учнів ліцейного класу

металургійного профілю із залученням задач виробничого змісту

Актуальність роботи. Реалії сучасних суспільно - економічних

відносин, які обумовлюють відсутність планового випуску спеціалістів з

вищою освітою і регулюються виключно потребами ринку, ставлять нові

вимоги до процесів взаємодії виробництва із вищою школою та процесів

взаємодії вищої школи із середньою ланкою освіти. Необхідність

правильного фахового вибору, який би забезпечив майбутнього випускника

конкурентноздатною роботою на ринку праці, стимулює створення умов

профільної підготовки для випускників середніх загальноосвітніх закладів.

Довузівська профільна підготовка можлива при наявності тісного контакту

вищої школи із загальноосвітньою, який дає можливість на ранніх стадіях

формування фахових уявлень учня забезпечити йому диференційну

підготовку до майбутньої фахової діяльності з метою спрямування її на

фундаментальний чи прикладний виробничий рівень. Розв’язок цієї

проблеми необхідно знаходити в складних умовах, коли у вищих навчальних

закладах і школах скорочується час на вивчення природничих дисциплін,

зокрема, фізики. Як наслідок, йде пошук таких методик викладання фізики,

які б дозволяли ефективно використовувати час аудиторних занять та час,

відведений для самостійної роботи. Однією з таких методик є програмування

навчальної діяльності учнів та студентів [1-4], яка може бути реалізована або

із застосуванням словесних алгоритмів у вигляді друкованої основи [5], або

із застосуванням сучасних комп’ютерних технологій [6].

Мета даної роботи полягає у представленні досвіду програмування

навчальної діяльності учнів лілейного класу металургійного профілю у

процесі викладання фізмкм на стадії до вузівської підготовки під час

виробничого навчання.

Ліцейний клас металургійного профілю створений за ініціативою

автора статті при підтримці директора середньої школи № 81 Тімченка

Анатолія Петровича на базі середньої школи № 81 у місті Кривий Ріг в 1994

році. Створення металургійного класу стало наслідком пошуку нових форм

неперервного співробітництва вищої і середньої школи, обумовленого

потребами промислового регіону, яким є Криворізький залізорудний басейн,

у висококваліфікованих спеціалістах металургійного профілю.

Мета створення класу металургійного профілю полягає в

поліпшенні якості початкової підготовки абітурієнтів і підвищенні

обізнаності в особливостях майбутньої професійної діяльності.

На базі металургійного Національної металургійної академії України

для учнів металургійного класу був створений дворічний курс учбово-

виробничого комбінату, в якому викладаються основи спеціальності

«ливарна права». До викладання спеціальних дисциплін залучені

високопрофесійні спеціалісти з досвідом роботи професійного навчання.

Реалізації поставленої мети сприяє додаткове навчання учнів

металургійного класу з математики і фізики, спрямоване на підготовку до

сприйняття основ металургійних фахових дисциплін, яке використовує дані

про процеси металургійного виробництва. Використання знань про основи

металургійного виробництва в процесі викладання фізики підсилює

мотивацію її вивчення і збагачує зміст курсу фізики знанням конкретних

виробничих процесів. Підготовка слухачів нульового ступеню навчально-

виробничого комплексу «Вища металургійна школа» з фізики заснована на

програмуванні їх навчальної діяльності шляхом використання словесних

алгоритмів, що містяться в навчально-методичному посібнику «Механіка»

[7], рекомендованого до друку Міністерством освіти і науки України

протоколом № 44 від 14.01.1999 року. Посібник містить приклади

розв’язування задач та вказівки для самостійного розв’язання задач з двох

тем: «Кінематика» та «Динаміка». Тема «Кінематика» містить навчальний

матеріал, об’єднаний в розділи: «Прямолінійний нерівномірний рух»,

«Координатний спосіб розв’язку кінематичних задач», «Криволінійний рух».

Тема «Динаміка» містить навчальний матеріал розділів «Вага тіла, що

рухається з прискоренням», «Рух тіл по похилій площині», «Рух тіл на нитці,

перекинутій через блок».

Загалом посібник містить 10 типових прикладів розв’язку задач і 28

задач для самостійної роботи з вказівками до їх розв’язку, що мають на меті:

формування навичок у застосуванні понять: миттєвої та середньої

швидкості нерівномірного руху, кутової швидкості та кутового

прискорення;

формування стійких навичок у застосуванні інтегрально-

диференціальних співвідношень між основними кінематичними

та динамічними величинами;

формування навичок застосування принципу незалежності руху

до розв’язування задач;

формування культури користування координатним методом

розв’язування задач в кінематиці та динаміці;

формування понять ваги та сили тертя теми «Динаміка».

Програмування навчальної діяльності слухачів, покладене в основу

посібника «Механіка», дозволяє викладачеві застосовувати

диференційований підхід до викладання фізики, завантажуючи всіх слухачів

одночасно різнорівневими завданнями, рівень складності яких визначають

самі слухачі згідно із власними можливостями.

Особливістю програмування навчальної діяльності слухачів нульового

ступеню навчально-виробничого комплексу «Вища металургійна школа» є

застосування авторських задач з виробничим змістом, які розроблені на

основі вивчення окремих ланок виробничого процесу ливарного цеху

комбінату «Криворіжсталь».

Нижче наведені приклади таких задач порівняно з відповідними

задачами посібника «Механіка» традиційного змісту, які формують необхідні

поняття для розв’язування задач з виробничим змістом.

Задачі, що мають на меті формування поняття «середня

швидкість» нерівномірного руху.

1. Задача 1.1.1 посібника «Механіка»:

Першу половину шляху тіло рухалось рівномірно із швидкістю

15 м/с, другу – рівномірно із швидкістю 10 м/с. З якою середньою

швидкістю рухалось тіло?

Першу половину часу тіло рухалось рівномірно із швидкістю

15 м/с, другу – рівномірно із швидкістю 10 м/с. З якою середньою

швидкістю рухалось тіло?

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 1.1.1.

Першу половину свого шляху мостовий кран рухався рівномірно

із швидкістю 20 м/хв., другу – рівномірно із швидкістю 30 м/хв.

Визначити середню швидкість крану.

Першу половину часу мостовий кран рухався рівномірно із

швидкістю 25 м/хв., другу – рівномірно із швидкістю 35 м/хв.

Визначити середню швидкість крану.

2. Задача 1.1.2 посібника «Механіка»:

Рух матеріальної точки вздовж прямої описано рівнянням

2x At Bt , де 2м

Aс

, 2

0.5м

Bс

. Визначити середню швидкість

руху точки в інтервалі часу від 1 с до 5 с.

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 1.1.1.

Першу половину відстані від візка до стелажа мостовий кран

рухався згідно рівнянню 2x At , де 2

0.015м

Aс

, а другу – згідно

рівнянню 2x Bt , де 2

0.015м

Bс

. Визначити середню швидкість

крану в інтервалі часу від 25 с до 55 с та час руху візка до стелажа,

якщо відстань від візка до стелажа дорівнює 100 м.

Кран зупиняється при гальмуванні за 35 с, подолавши

рівносповільнено відстань 25 м. Знайти початкову швидкість крану та

його середню швидкість в інтервалі часу від 10 с до 15 с.

Задачі, що мають на меті формування понять «кутова швидкість»,

«кутове прискорення».

Задача 1.3.2 посібника «Механіка»:

На циліндр, що може обертатись навколо горизонтальної вісі, намотана

нитка. До кінця нитки прив’язали вантаж і надали йому можливість

опускатися. Рухаючись рівноприскорено, вантаж за час 3 с пройшов відстань

1.5 м. Визначити кутове прискорення циліндра, якщо його радіус дорівнює

4 см.

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 1.3.2.

Скільки обертів за хвилину робить канатний барабан радіусом

0.5 м, якщо він піднімає вантаж на висоту 18 м за 2 хвилин?

Канатний барабан радіусом 0.3 м робить 480 об/хв. Визначити,

через який час він підіймає вантаж на висоту 2 м.

Задачі, що мають на меті формування поняття «вага тіла».

Задача 2.1.1 посібника «Механіка»:

Дріт витримує вантаж 450 кг. З яким максимальним прискоренням

можна піднімати вантаж, щоб він не обірвався?

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 2.1.1.

Трос діаметром 2.5 см витримує вантаж до 5 кг. З яким

найбільшим прискоренням можна піднімати вантаж масою 4 т,

щоб трос при цьому не обірвався?

Вантажний ліфт піднімає вантаж масою 300 кг, рухаючись на

початку із прискоренням 2

0.3м

с. Визначити вагу вантажу.

Задачі, що сприяють формуванню поняття «коефіцієнт тертя».

Задача 2.2.3 посібника «Механіка»:

Тіло ковзає по похилій площині, яка складає з горизонтом кут 045 .

Залежність пройденого тілом шляху від часу має вигляд 2s Ct , де

21.73

мC

с . Знайти коефіцієнт тертя тіла і площини.

Задача з виробничим змістом, відповідна до задачі 2.2.3.

Кран масою 7.5 т почав рухатись під уклін 0.03 з початковою

швидкістю 72м

хв. Після вимикання двигуна кран гальмує 40 с. Знайти

коефіцієнт тертя коліс крану та рейок.

Задачі, що сприяють формуванню уявлень про принцип

незалежності руху.

Задача 1.3.4 посібника «Механіка»:

Снаряд, пущений з точки О під кутом 030 до горизонту, влучив у ціль,

яка знаходиться на відстані 1000 м (по горизонталі). Відрізок ОА утворює

кут 010 з площиною горизонту. Знайти початкову швидкість снаряду.

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 1.3.4.

Струмінь фарби для фарбування форм подається під тиском під

кутом 060 до горизонту. Знайти, на якій висоті від землі знаходиться

точка, в яку б’є струмінь, якщо відстань від форми складає 0.5 м (по

горизонталі).

Струмінь води для промивання форм б’є горизонтальноз труби,

що знаходиться на висоті 1.5 м від поверхні землі. Визначити,на якій

відстані від труби (по горизонталі) знаходиться форма, в яку

потрапляє вода.

Задачі, що сприяють формуванню навичок користування

координатним методом розв’язування задач..

Задача 2.2.1 посібника «Механіка»:

На похилій площині довжиною 5 м і висотою 3 м знаходиться

вантаж масою 50 кг. З якою силою, направленою вздовж площини,

треба діяти, щоб: а) утримувати цей вантаж; б) втягувати рівномірно

вгору; в) втягувати з прискоренням 2

1м

с. Коефіцієнт тертя між тілом і

площиною рівний 0.2.

Задачі з виробничим змістом, відповідні до задачі 2.2.1.

Вагонетка масою 200 кг піднімається тросом по схилу гори

з кутом 030 до горизонту з прискоренням 2

0.5м

с. Знайти силу натягу

троса, якщо коефіцієнт тертя коліс вагонетки об колію дорівнює

0.07.

Кран масою 5 т розпочав рух із стану спокою по

горизонтальній ділянці дороги. Після цього дорога пішла під уклін,

рівний 0.02. Якої швидкості набуде кран через 10 с після початку

руху, якщо рух на горизонтальній ділянці зайняв половину часу?

Сила тяги і коефіцієнт опору на всьому шляху постійні і відповідно

рівні 2000 Н, 0.03.

Додатковою формою роботи з кращими слухачами нульового ступеню

навчально-виробничого комплексу «Вища металургійна школа» стало

залучення їх до науково-дослідної роботи, пов’язаної з металургійним

виробництвом. Як приклад можна навести роботу «дослідження руху рідини

по трубах і застосування закону Бернуллі в металургійних процесах»,

виконану Френкелем Владиславом і Кухтяком Максимом під керівництвом

автора статті та к.т.н., доц. В.І. Твердохліба.

Висновки. Навчальні роки співпраці Криворізького факультету

Національної металургійної академії України та середньої школи № 81

характеризуються такими позитивними результатами:

1. розширенням контингенту учнів з допрофесійною підготовкою;

2. поширенням ідеї допрофесійної підготовки на інші металургійні

спеціальності;

3. реорганізацією середньої школи № 81 спочатку в колегіум, а

потім в Криворізький науково-технічний металургійний ліцей.

Ефективне поєднання навчального матеріалу курсу фізики з даними

про виробничі процеси металургійного виробництва сприяє підвищенню

рейтингу металургійних процесів і забезпечує постійний набір студентів до

Національної металургійної академії України.

Стабільність роботи лілейного класу металургійного профілю

дозволила адати середній школі № 81 статусу колегіуму ( згодом –ліцею), а

ефективність співпраці колегіуму і металургійного факультету стала основою

для укладання угоди між науково – виробничим комплексом «Вища

металургійна школа», до складу якого увійшов Криворізький металургійний

факультет [8,9], і Криворізьким науково-технічним металургійним ліцеєм.

Згідно з угодою Криворізький науково-технічний металургійний ліцей став

нульовою ступінню комплексу. Таким чином, була створена унікальна

система взаємодії вищої і середньої школи, особливість якої полягає:

у збагаченні змісту освіти в загальноосвітній школі

знаннями про технологічні процеси металургійного

виробництва;

наданні загальноосвітній школі статусу структурного

підрозділу вищого навчального закладу.

Створення Криворізького науково-технічного металургійного ліцею

продовжило традиції, закладені у взаємодії між вищою та середньою школою

в МАТІ ще в 1986 році [10], та передбачило тенденції у розвитку

допрофесійної підготовки в Північнокавказькому, Кубанському та

Уфимському регіональних університетських центрах [11-15].

Література

1. Швець В.Д. Програмування навчальної діяльності студентів з

особливими потребами при вивченні розділу „Механіка”// Актуальні

проблеми навчання та виховання людей з особливими потребами.- К.:

Вид-во університету «Україна».- 2004.- № 1 (3).- С. 258- 268.

2. Швець В.Д. Теоретичні основи програмування навчальної діяльності

студентів у процесі вивчення електродинаміки// Комп’ютерно-

орієнтовані системи навчання.- К.: НПУ ім. М.П. Драгоманова.- 2005.-

№ 3 (10)- С. 295- 304.

3. Швець В.Д. Програмування навчальної діяльності студентів у процесі

вивчення дисципліни “Дослідження операцій”// Нові технології

навчання.- К.: Наук.-метод. центр вищої освіти.– 2003.- № 35.- С. 32- 45.

4. Швець В.Д. Програмування науково-дослідної роботи

Саксаганського науково-природничого ліцею// Нові технології

навчання.- К.: Наук.-метод. центр вищої освіти.– 2003.- № 36.- С. 151-

156.

5. Швець В., Половина Г. Інтенсифікація навчального процесу з

використанням друкованої основи// Наукові записки Кіровоградського

педагогічного університету ім. Володимира Винниченка. Серія:

педагогічні науки- Кіровоград: Кіровоградський держ. пед. університет.-

2002.- № 42.- С. 81- 84.

6. Швець В.Д., Йордан Є.О., Осмальчук С.В. Використання НТМL і

MACROMEDIA FLASH для дистанційної освіти студентів з особливими

потребами// Тези доповідей IV Міжнар. наук.- практ. конф. „Актуальні

проблеми навчання та виховання людей з особливими потребами”- К.:

університет «Україна».- 2003.- С. 100- 101.

7. Половина Г.П., Швець В.Д. Механіка: Навчально-методичний

посібник для студентів з особливими потребами.- К.: Вид-во

університету «Україна».- 2003.- 40 с.

8. Боклан Б.В. Криворізький дослідний навчально-науковий виробничий

комплекс ДМетау//Збірник «100-річчя Державної металургійної академії

України». – Дніпропетровськ. - 1998. – С. 58 – 59.

9. Швець В.Д. Довузівська профільна підготовка учнів до інженерної та

науково-дослідної діяльності//Матеріали Всеукр. наук.- практ. конф.

«Проблеми методики викладання фізики на сучасному етапі».-

Кіровоград.-2000.- 284- 286.

10. Сухов С., Ряховский А. Опыт довузовской подготовки и

профориентации// Физическое образование в вузах. – 2006. - № 7. –

С.82 - 85.

11. Щевелева Г.М., Безрядин Н.Н., Брехов А.Ф. Нетрадиционные

подходы к довузовской подготовке по физике// Физическое

образование в вузах.- 2000.- Т. 6.- № 3.- С. 105- 111.

12. Показеев К.В., Куркин Ю.П. Курс физики как основа инженерного

образования// Физическое образование в вузах. – 2001. – т. 7. – № 3. –

С. 106 – 111.

13. Клушина Н., Власова О. "Лицей- технический университет":

проблемы, поиски, решения// Высшее образование в России- 2004.- №

3.- С. 66- 70.

14. Хусаинов М., Хлебникова Т., Овчинникова А., Тимербулатова А.

Региональный центр довузовской подготовки// Высшее образование в

России. – 2005. - № 5. – С. 35 – 68.

15. Агрова О. Система довузовского образования в Кубанском У//

Высшее образование в России. – 2006. - № 2. –С. 61 – 64.

Швець Валентина Дмитрівна

Програмування навчальної діяльності учнів ліцейного класу

металургійного профілю із залученням задач виробничого змісту

Резюме

В статті висвітлений досвід взаємодії вищої та середньої ланки освіти

з профільної підготовки учнів загальноосвітніх шкіл до майбутньої

професійної діяльності, а також досвід програмування навчальної діяльності

учнів з використанням задач виробничого змісту. Проводиться аналіз

ефективності такої форми співпраці, наводяться приклади задач з

виробничим змістом.

Ключові слова: фізика, методика викладання, програмування

навчальної діяльності.

Швец Валентина Дмитриевна

Программирование учебной деятельности учащихся лицейного

класса металлургического профиля с привлечением задач

производственного содержания

Резюме

В статье освещен опыт взаимодействия высшего и среднего звена в

образовании по профильной подготовке учащихся общеобразовательных

школ к будущей профессиональной деятельности, а также опыт

программирования учебной деятельности учащихся с применением задач

проиводственного содержания. Проводится анализ эффективости такой

формы сотрудничества, приводятся примеры словесних алгоритмов и задач с

производственным содержанием.

Ключевые слова: физика, методика преподавания, программирование

учебной деятельности.

Shvets Valetina Dmitrievna

Programming of educational activity of pupils of a metallurgical class

with attraction of problems of the industrial maintenance

Abstract

The experience of the interaction of the higher and average link in

education on profile preparation of pupils of comprehensive schools for the future

professional work, and also the experience of programming of educational activity

of pupils with using of problems with the industrial maintenance is represented in

the article. The analyses of the efficiency of such form of co-operation is carried

out, the examples of the problems with the industrial maintenance are resulted.

Keywords: physics, a teaching technique, programming of educational

activity.