Проблеми вітчизняного навчального посібника з електротехніки (лабораторний практикум: яким він повинен бути?)

Латынин Ю.М.

Проблемы отечественного учебного пособия по электротехнике.(ч1. Лабораторный практикум: каким ему быть?)

Проведен анализ лабораторного практикума учебного пособия по электротехнике на его соответствие требованиям дидактики. Сформулированы основы, на которых должна базироваться эта часть учебника. Предложены меры по ее совершенствованию: правильной формулировки цели работы, ее тесной связи с профессиональной характеристикой, улучшения дефиниций, устранения противоречий положений теории и практикума, более глубоком структурировании частей, разделов, контрольных вопросов, литературных источников и т.д.

Yu. M. Latynin

Problems of a domestic textbook in the electrical engineering: what is it to be like?

The analysis of a practical work of the textbooks in electrical engineering is carried out, which concerns laboratory works on their conformity of didactic to the requirements. The bases are formulated, on which this part of the textbook should be based, the measures concerning improvement definitions of control questions, structure them and references are offered.

Постановка проблеми

Створення навчальних посібників (НП), підручників (П), що відповідають сучасним вимогам розвитку вищої школи, є актуальним завданням [1]. Деякі НП з електротехніки (Е) [2-4] поряд із теорією містять практикум: типові задачі, лабораторні роботи (ЛР) [2]. Але зміст, мета, подання матеріалу розділів НП [2] не відповідає вимогам дидактики: теорія та практикум не є єдиним цілим, а по суті - довільним поєднанням трьох його частин На жаль, на сьогодні ще замало україномовних НП та П з Е, що видані великим тиражем і рекомендовані МОН України, у тому числі і такі, що містять практикум, контрольні запитання (КЗ) чи тести.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

НП та П з Е останнього покоління виникли лише декілька років тому. Тому ретельного й докладного аналізу їх ще не зроблено. У статті [5] розглянуті лише найбільш загальні засади, на яких вони повинні базуватися. НП для інженерів-педагогів [6] розглядає проектування та організацію ЛР лише з загальних позицій. Висновки, які роблять автори у конкретних випадках не завжди є доцільними. Аналіз та доцільність методичних рекомендацій та вказівок до структури, змісту ЛР доречно приводити лише у конкретних випадках, що і буде зроблено нижче. Теорія П [7] теж не містить конкретних вказівок стосовно структури та змісту ЛР.

Постановка завдання

Метою публікації є аналіз практичної частини НП з Е і, в першу чергу, ЛР та розробка методичних засад по визначенню критеріїв відповідності цього розділу вимогам дидактики, підготовки та створення нового покоління підручників. Розглядати окремі методичні вказівки (МВ) до виконання ЛР, наприклад, [8] будемо тільки під кутом зору найбільш типових досягнень та похибок. Як правило, вони видаються окремими вищими навчальними закладами (ВНЗ) для внутрішньо вузівського використання, а з другого - мають ті ж типові недоліки, що притаманні НП, рекомендованим для використання на території всієї України. Аналізувати будемо лише НП, П, що надруковані типографським способом, оскільки їх переважна більшість. Вплив на вдосконалення НП, П ЕОМ розглядати не будемо.

Виклад матеріалу

Виконуючи ЛР, студент проходить через такі етапи:

- підготовчий. На цьому етапі самостійно чи під керівництвом викладача він

¦ проробляє відповідний матеріал НП, П, методичних вказівок тощо;

¦ визначає та уяснює мету ЛР, її зміст і зв'язок із фаховою характеристикою;

¦ готує до запису лабораторний журнал;

¦ визначає свою готовність до її виконання (самостійно, або на співбесіді з викладачем, відповідаючи на контрольні запитання);

- виконавчий, на якому він, зібравши відповідне електричне коло,

¦ проводить дослідження (експериментального та розрахункового характеру);

¦ аналізує отриману інформацію й оформлює звіт, в якому:

?проводить числові розрахунки, визначає параметри електричних пристроїв чи характер відповідних залежностей;

? будує діаграми, графіки;

? оцінює похибки, що були допущені в експерименті, в розрахунках;

? визначає підсумковий результат та проводить його аналіз;

? формулює висновки;

- заключний, на якому студент

¦ перевіряє свої знання, навички та уміння, відповідаючи на контрольні запитання (КЗ), тести, а, в разі необхідності, долучає додаткові джерела інформації.

¦ захищає висновки на співбесіді з викладачем.

На підготовчому етапі студент опрацьовує відповідні літературні джерела. У зв'язку з цим різні частини НП не повинні суперечити одна одній, мати розбіжності між положеннями, висновками. Не слід подавати у різних розділах (тексті теоретичної частини, практикумі НП, МВ) базову, сутнісну інформацію, або ту, що спрямована на метапредметний рівень, разом із другорядною. Але, на жаль, автори НПЕ [2] такої вимоги не завжди дотримуються. Наприклад, у теоретичній частині НП потужність Р джерела подають формулою:

,

де Rн -електричний опір навантаження, Е - ЕРС джерела живлення та R- його внутрішній опір. На стор. 13 НП останній не дуже вдало передають терміном “опір внутрішнього кола”. Доцільніше було б ужити у цій формулі термін “опір внутрішньої ділянки” чи частини кола або джерела, що і зроблено авторами трохи вище на сторінці 13. Всупереч вищенаведеному висновку на стор. 279 стверджується, що потужність джерела живлення Р залежить від напруги U₁ на його затискачах і струму I, що тече крізь нього: P= U₁*I. Але напруга на затискачах джерела живлення у такому колі залежить від його струму. Останній, якщо ЕРС джерела є незмінною, залежить від опору навантаження зовнішньої частини електричного кола Rн і внутрішнього, тобто опору джерела R, що однозначно витікає із закону Ома для повного кола (п. 2.1.3 НП). Висновок: у загальному випадку напруга U₁ на затискачах джерела живлення кола не характеризує однозначно його властивості, а отже, положення теоретичної частини НП і МВ ЛР №2 суперечать один одному.

Подібний випадок у НП [2] має місце з дефініціями другого закону (правила) Кірхгофа. Його у різних розділах (теорія та практикум) формулюють по-різному: “Алгебраїчна сума ЕРС будь-якого замкненого контуру дорівнює алгебраїчній сумі напруг на елементах цього контуру” (стор. 18), а на стор. 273 - “Алгебраїчна сума ЕРС, діючих у контурі, дорівнює сумі падінь напруг на окремих його ділянках”. У першій формуліровці вживають термін ”замкнений контур” та термін “ЕРС... контуру”. Зауважимо, що ЕРС є величиною, що характеризує енергетичні властивості джерела живлення, але не контуру. Останній у відповідності з дефініцією є замкненим шляхом, що проходить через елементи, вузли чи точки електричного кола або “замкнений ланцюг провідників” [9]. Отже, термін “ЕРС контуру” не є самостійним поняттям, а похідним - від “ЕРС джерела”: алгебраїчна сума ЕРС усіх джерел, що входять у контур, який розглядається. Тому цю частину правила доцільніше сформулювати інакше:“ЕРС джерел, які містить контур, що розглядається”. Розглянемо другу частину дефініції правила. У теоретичній частині НП, вона є такою: “алгебраїчній сумі напруг на елементах цього контуру". Але у практикумі слово “алгебраїчній” є відсутнім: “сумі напруг на окремих його ділянках”. Отож, замість термінів “напруга”, “на елементах контуру” вживають ”падіння напруги” та словосполучення “на окремих його ділянках”. Дефініції не є стислими, конкретними й однозначними. Дійсно, із визначень не витікає, чи треба підсумовувати напруги на затискачах джерел, оскільки вони теж є елементами, що входять у контур. Обидва визначення неможливо віднести до найбільш загальних, як і математичний вираз цього закону, який співпадає у обох випадках. Не кращим чином викладені закони Кірхгофа і в НПЕ [3], де наведені по дві дефініції кожного з них. Студент, читаючи НП, не зробить висновок, чому закону притаманні дві дефініції і яка з них є більш доцільною. І, взагалі, якщо це дійсно закон, то чому він має декілька дефініцій!? Різні формулювання закону, без вказівок стосовно меж їх застосування, затруднюють розуміння його сутності студентом, закріпленню теоретичних знань. Висновок: дефініції законів, правил, узагальнених найважливіших понять повинні відбивати найбільш загальні риси, властивості, закономірності, дозволяти студентові вийти на метапредметний рівень. У межах НП вони повинні бути однаковими за змістом й бажано - за формою, в тотожних термінах та поняттях.

НП, П з Е загальної спрямованості не повинні містити докладного висвітлення опису ЛР. Чому? Це суперечить загальним дидактичним принципам [1], наприклад, достатності. Більш того, вибір змісту, мети повинен визначатися метою навчання. Кожен вуз готує фахівців у відповідності до спрямованості своєї діяльності. Отже, перелік ЛР, зміст, мета можуть змінюватися у відповідності до напрямків підготовки фахівців. Кожний ВНЗ створює тільки йому притаманну матеріально-технічну, лабораторну базу та пристосоване до них методичне забезпечення. Використати МВ одного вузу при виконанні ЛР в іншому практично неможливо. Висновок: у НП з Е загального призначення немає сенсу докладно описувати ЛР Більш докладне висвітлення можна застосовувати у НП, що спрямований на підготовку спеціалістів конкретного фаху. Але, враховуючи специфіку лабораторної бази, все ж в обмеженому обсязі.

У практичній частині НП слід коректно вживати терміни “електричне коло” та “схема”. Неприпустимо вживати словосполучення “скласти схему” (складають коло за його схемою), або вислів “складена схема перевіряється усіма членами бригади”. Схему неможливо ввімкнути, вимкнути, чи шукати у ній струмопровідні частини, з'ясовувати “які затискачі приладів відповідають тим чи іншім джерелам схеми” тощо.

На кожен новий вид діяльності, наприклад, побудова графіків у відповідності з вимогами та нормами ЄСКД, у НП, МВ бажано подавати теорію, приклади та аналіз типових похибок, що роблять студенти при виборі масштабів, нанесенні експериментальних чи розрахункових числових даних, проведенні графічної залежності. Не слід вживати термін “розмірність”(“по осях координат...зазначені.. розмірності”) замість ”одиниця виміру”, оскільки “на вісях … вказують” не її, а одиниці вимірювання. При виконанні розрахунків треба дотримуватися правил наближених числових розрахунків, метрології. Наприклад, якщо ціна поділку вимірювального приладу є 0,01мм (10мкм), то підсумковий результат одноразового (багаторазового) вимірювання не може містити цифр розряду одиниць мкм, а тим більше ?його частки. Результат d = 14,819 ± 0,0198 мм є невірним і з точки зору метрології й запису вимірів: похибку вимірювань подають однією, максимум двома, значущими цифрами, але не трьома: (14,819±0,020). Підсумковий результат виміру з урахуванням вищезазначеного є (14,82 ± 0,02)мм. Отже, відповідна теорія, МВ, КЗ, тести сприятимуть виробленню у студентів знань та вмінь з метрології та грамотного оперування з наближеними числами при виконанні розрахунків, визначення підсумкового числового результату, повинні бути невід'ємною частиною практикуму. В [5] вже зверталася увага на неналежний стан НП, П з Е у цьому питанні. Тому КЗ, що стосуються похибок обчислення, заокруглення, вимірів тощо, є обов'язковим елементом практикуму й ЛР. Бажаний і перелік необхідних для цього літературних джерел та відповідних стандартів України (ДСТУ). Тоді студент, користуючись ними, має нагоду власноручно отримати знання, виробити уміння стосовно такої діяльності.

Мету ЛР формулюють стисло, чітко й однозначно. Визначаючи назву і мету ЛР, неприпустимо вживати хоч і близькі, але різні терміни. Це утруднює роботу студента, знижує можливість чітко й однозначно зрозуміти не тільки самі поняття, але й сутність мети. Наприклад, назва ЛР № 12 є такою: “Дослідження напівпровідникових випрямлячів” [2]. Але мету її формулюють вже іншими поняттями-“провести дослідження однопівперіодної та двопівперіодної схем випрямлячів, схеми фільтрів, а також методи розрахунків випрямлячів у колах однофазного струму”. Отже, з одного боку, досліджують напівпровідниковий випрямляч, а з другого - його схему, а також схеми фільтрів. Зауважимо, у відповідності зі структурною (у НП ужитий застарілий термін ”блок-схема” див. КЗ) схемою випрямляча фільтр є його складовою частиною. Такий висновок на стор. 247 автори підтверджують: “схему випрямляча доповнюють фільтром” Фільтр у деяких випадках може бути відсутнім. Більш того, однофазного струму не буває: є однофазні кола змінного струму. Наведемо ще приклад. Назви ЛР №3,4: “Дослідження електричного кола змінного струму з (послідовним №3) паралельним (№4) з'єднанням активного опору, індуктивності та ємності” [2]. Але мету роботи №3 постулюють “з послідовним з'єднанням резистора, котушки індуктивності та конденсатора“, а роботи №4 -“із паралельним з'єднанням активного опору, котушки та конденсатора”. Таким чином, в останньому вислові ототожнюється параметр елемента з ним самим. Аналогічно, у ЛР №13 декларують мету - дослідити параметри підсилювача. Але, як виявляється у подальшому, насправді досліджують його характеристики (амплітудну та частотну). В цьому випадку маємо ототожнювання понять “параметр” та “характеристика”. Немає сенсу формулювати мету роботи “вивчити будову однофазного лічильника”, або “ознайомитися з методами повірки”. По перше, вивчати будову лічильника краще на лекціях, або самостійно. По друге, у нашому випадку досліджують не методи повірки (він у роботі один), а здійснюють повірку. Якщо у роботі необхідно реалізувати декілька цілей, то мету роботи структурують, виділяючи її пунктами: а), б), в) тощо. Наприклад, мета ЛР №10 ([2]Повірка вольтметра) не є чіткою. Наведемо її: “засвоїти порядок повірки електричних вимірювальних приладів шляхом порівняння їх показів із показами зразкових. Визначити похибки, а також поправки до оцифрованих значень шкал. Визначити відповідність приладів встановленим класам точності, побудувати криві поправок”. Зауважимо, що порядок повірки містить декілька етапів: огляд, опробування і т.д. Але такі дії у роботі не передбачені. По-друге, у меті йде мова про електровимірювальні прилади, хоча у назві він єдиний - вольтметр. По третє, в роботі обирають не шлях, а метод порівняння зразкового вольтметра з тим, що повірятиметься. Мету ЛР, яка фактично є єдиною, доцільніше визначити так - “набуття вмінь, навичок повірки електровимірювальних приладів”. Усі останні дії витікають із неї. Таку роботу, як правило, виконують студенти, які у подальшому працюватимуть у галузі метрології чи стандартизації. Як мету ЛР не слід визначати: ”вивчити умовні позначення...“,” будову й принцип дії... (за структурною схемою)”, “збирати робочу схему двигуна (генератора), ”дослідити умови реверсування двигунів”, ”визначити самохід..”, ”визначити похибки..., визначити відповідність..., побудувати криві...“. Постульовані дії є скоріше порядком виконання роботи, але не її метою. Такі вузько зорієнтовані дії не витікають і з фахової характеристики. І чи можна вивчити принцип дії устрою за допомогою його структурної схеми? На наш погляд, ні. КЗ із реалізації такої мети важко або навіть й неможливо сформулювати. Але вони повинні бути обов'язковими: за рахунок чого і якими методами мета досягається. Вони не можуть ініціювати й подальшу самостійну роботу студента. Тому немає ніякого сенсу декларувати такі цілі як мету ЛР. Не може бути метою й “вивчення методу еквівалентного генератора на основі дослідження складного електричного кола”.

Чи потрібно, формулюючи мету ЛР, супроводжувати її мотивованими вказівками? Наприклад, “Сконструювавши схему для виміру опору, ви зможете використовувати цей спосіб у своїй практичній діяльності” або “Дослідивши залежність між напругою і силою струму, ви зможете перевірити експериментально закон Ома” тощо [6]. Робити таке зауваження у меті роботи недоцільно. І ось чому. Чи зв'язані безпосередньо ці цілі з надбанням навичок використання електротехнічного й електронного обладнання у подальшій практичній діяльності. Ні. Тому доцільніше мотивацію мети ЛР викласти не в розділі “мета”, а - “загальні відомості” МВ. Тим більше, у більшості випадків для цього знадобиться не одне речення. Зауважимо, що законів Ома існує багато [10]: для ділянки, повного кола, узагальнений закон тощо. Отже, і з цієї точки зору таке формулювання мети не є доцільним. Чому? По перше, таку вузько обмежену навчальну діяльність у вузі не слід декларувати, як мету ЛР. Таку мету доцільніше сприйняти лише для учнів середньої школи, профтехосвіти. Але й тут її краще формулювати у проблемній постановці: ”Визначення характеру електричних кіл, в яких діє закон Ома?”

Отже, мету роботи визначає фахова характеристика майбутнього спеціаліста, а вибір змісту повинен відповідати цілям навчання. Чи доцільно студентам комп'ютерного фаху виконувати ЛР стосовно дослідження класичних електричних машин, що наведені у НП [2]? На наш погляд, ні. У своїй практиці вони з ними не зустрінуться. Отже, вони повинні знати лише загальні принципи роботи усіх електричних машин, а докладно - досліджувати електричні мікромашини. Треба подолати й тенденцію істотного перебільшення кількості ЛР стосовно дослідження властивостей електричних кіл [2] (див. таблицю), а перенести центр тяжіння на ті розділи, що визначають фахові якості майбутнього спеціаліста: електричні машини та електроніка.

практикум підручник електротехніка лабораторний

Таблиця. Співвідношення між кількістю ЛР та обсягом теоретичних розділів НП [2]

Студентам інженерно-педагогічного фаху в мету, зміст ЛР, КЗ поряд із чисто електротехнічними питаннями необхідно включати й дидактичні або методичні аспекти. Це дозволить студентові вийти у своїй діяльності на міжпредметний рівень й стане посиланням для подальшої самостійної роботи. Чи доцільно наводити у НП дві фактично однакові роботи: № 10 (повірка вольметра) та 11(повірка лічильника)? На наш погляд, їх треба об'єднати в одну ЛР й у відповідності до спеціальності виконувати ту чи іншу. Недоцільно й декларувати тему, мету ЛР як “експериментальна перевірка розрахунку лінійних електричних кіл постійного струму методом суперпозиції”. Такі вміння і навички не передбачає фахова характеристика будь-якого спеціаліста, крім електрика. Зауважимо: для лінійних систем існує “принцип суперпозиції”, але не метод суперпозиції. Перший стосовно електричних кіл має назву метод накладання. Тому запитання: “Сформулюйте принцип і метод накладання” є безглуздим. Отже, й КЗ, тести, у першу чергу, повинні бути прив'язані до фахової характеристики, у другу - із знаннями, навичками чи вміннями, які є допоміжними на цьому шляху. Але чи можна до них віднести такі, на які не кожен фахівець-електрик зможе дати відповідь? Дійсно, чи доцільно студенту не електрику знати «величини, що характеризують петльову обмотку», або «що робити з пусковими і регулювальними реостатами при пуску двигуна і чому?». Ще приклади подібних КЗ: «Які електромагнітні процеси виникають в двигуні при зміні навантаження», або «Як впливають реакція якоря і комутація на роботу генератора і що роблять для покращання його роботи». Не повинно бути й некоректних запитань: «що характеризує коефіцієнт потужності трансформатора?». Силовий трансформатор живить тих чи інших споживачів із різними коефіцієнтами потужності. Він не повинен працювати в режимі холостого ходу чи короткого замикання, що є аварійним. Тому вводити вказаний коефіцієнт недоцільно: він залежатиме не тільки від параметрів трансформатора, але й від характеристик його навантаження.

Перейдемо до аналізу КЗ, які використовуються при перевірці знань та вмінь, набутих в результаті вивчення теорії, підготовки та виконання ЛР. Скільки і яких КЗ повинна містити конкретна ЛР? Два, чотири, іноді вісім, як це маємо в НП [2], чи більше? КЗ повинні охоплювати усі стадії виконання ЛР і їх, на наш погляд, не повинно бути менше 10. Оптимальною буде кількість 30-40, тобто по 4-5 на кожний етап, вид діяльності. Розділ “ контрольні запитання” доцільно структурувати у відповідності до етапів ЛР, особливо якщо об'єм її є значним. В цьому випадку кожен студент, тестуючи себе, може побачити аспекти, над якими йому ще треба попрацювати й подолати ті чи інші недоліки й виробити відповідні навички. Аналогічне запитання виникає стосовно КЗ до будь-якого розділу НПЕ. Скільки повинно бути КЗ до того чи іншого розділу? Це досить складне й неоднозначне питання, що потребує окремого дослідження. Наприклад, абсолютна й відносна (на одну сторінку тексту [4]) кількість КЗ того чи іншого розділу відрізняється майже на порядок. Подібне становище маємо і в [3]. Єдине, що можна стверджувати, вони повинні охоплювати основний матеріал розділу П.

Виконання ЛР повинно спонукати до власних думок, дій, роздумів, висновків. Отже, і КЗ мають таку ж мету. Проаналізуємо зміст, форму подання дефініцій КЗ, самоперевірки, тестів, чи завдань для подальшої самостійної роботи на відповідність їх засадам дисципліни та дидактики. Підрозділ “КЗ” може містити теоретична й практична частини П. Він повинен формувати у студента стійке переконання про непересічний вплив дисципліни на майбутню професійну діяльність. Спрямованість їх теж повинна бути різною. У першому випадку їх метою є наробка, закріплення чи перевірка знань, а у другому - умінь, навичок практичної діяльності. Ці цілі й визначатимуть зміст і форму дефініцій КЗ. Наприклад, КЗ теоретичної частини НП можуть містити додаткові завдання, теми рефератів, питання для самостійної роботи, а також не задля безпосередньої відповіді, а для обміркування. Такі пропозиції можуть пропонуватися в кінці кожного розділу НП, П. Підрозділ “КЗ” може бути після кожного параграфу, ЛР, теми, розділу чи частини.

КЗ для студентів інженерно-педагогічного фаху поряд з електротехнічними аспектами повинні містити й запитання дидактичного чи методичного аспектів підготовки та виконання ЛР: “З якою точністю проведені дослідження струму чи напруги і як вона вплинула на підсумковий результат визначення опору”; “Виділіть у матеріалі параграфу, теми, розділу, опису ЛР ключові слова, поняття, стрижньові ідеї”; “Порівняйте дефініції правила (закону), визначення поняття, що наведені у переліку літератури і зробіть висновок стосовно їх тотожності та відповідності вимогам дидактики”; “Сформулюйте КЗ відносно мети ЛР, її змісту та виконання”; “Складіть структурну схему проробленого матеріалу теми (ЛР)”, “Яким дидактичним вимогам повинні відповідати формулювання КЗ, порядок їхнього розташування” і т.д.

Треба ретельно формулювати КЗ. Вони не повинні спотворювати сутність положень теорії, містити терміни, чи поняття, які відсутні у відповідному розділі НПЕ. Наприклад, пропускання слова “алгебраїчній” у КЗ, що стосується першого чи другого правила Кірхгофа, істотно змінює його дефініцію:“чому суми струмів у вузлі та напруг у контурі електричного кола дорівнюють нулю?” [4]. Формулювання КЗ “За яким законом взаємодіють заряджені тіла?” теж не дуже вдале: закон Кулона застосовується лише до точкових зарядів. Ще приклади. «Роз'яснити фізичний зміст одиниці питомої роботи в 1 вольт» (поняття «питома робота» до цього не фігурувало), «Яку роботу електричного поля названо потенціалом?» (потенціал лише чисельно дорівнює роботі…). Є КЗ, на які, виходячи із змісту НПЕ, важко дати однозначну відповідь: «Які особливості імпульсного сигналу?”, “Що створюється у сталому магніті під впливом магнітного поля?” тощо.

Проаналізуємо типові похибки у формулюваннях КЗ, незалежно від того, де вони розташовані (у практикумі чи теоретичній частині НП). Наведемо приклади не дуже коректних або вдало сформульованих КЗ. Студент повинен відповісти на запитання: “Яка різниця між індуктивністю соленоїда та його індуктивним опором?” В ньому доцільніше було вжити суто електротехнічний термін - “котушка індуктивності”, оскільки наведений у питанні термін більш притаманний фізиці. Параметр першої є індуктивність. Але індуктивний опір це теж параметр. Він характеризує поведінку реальної котушки з товстого проводу, тобто незначним опором у колі постійного струму, у колі змінного струму. Маємо порівняння істотно різних параметрів. Але цього не можна робити. Недоречно порівнювати між собою різні властивості чи параметри речей.

Студентові потрібно відповісти на КЗ: “Перерахувати параметри діодів і пояснити вольт-амперну характеристику”. Воно складається з двох незалежних й істотно різних. А це суперечить дидактичним принципам. У першому випадку треба перелічити параметри діодів, у другому - пояснити вольт-амперну характеристику. Але діоди бувають різними (див. стор. 243 НП [4]): випрямні, імпульсні, детекторні, тунельні тощо, які мають й різні властивості. Тому, якщо ми хочемо почути чітку й однозначну відповідь студента, то й питання повинно бути конкретним. Більш того, у НП мова йде про параметри граничного режиму, а не взагалі про такі. Таким чином, питання треба розділити на два. Перше може бути таким: “Укажіть основні параметри випрямних діодів” або “Наведіть перелік та сформулюйте визначення найголовніших параметрів і характеристик діодів, що використовують у випрямних устроях ”. Відповідь на другу частину запитання студент не зможе дати: у НП немає відомостей про пояснення характеру поведінки ВАХ будь-яких діодів. Таке питання є доцільним у випадках, що передбачають подальшу самостійну роботу. В такому випадку практикум чи відповідний розділ підручника має містити перелік літератури для самостійного опрацювання, де є необхідна відповідь, вказівка, натяк. Тільки після опрацювання цих джерел студент може дати відповідь на запитання: “Поясніть поведінку ВАХ випрямного діода”. Таким чином, аналізоване КЗ треба розділити на два незалежних один від одного та сформулювати їх чіткіше.

Ще приклад. Студентові задають питання: "Як побудувати векторну діаграму”? або розповісти про - “Зовнішню характеристику генератора паралельного збудження та спосіб її побудови”. У формулюванні КЗ не вказують векторну діаграму чого? Струмів чи напруг? Топографічну чи ні? Яку відповідь дати на таке запитання? Звісно діаграму (графік) будують у відповідності з довжиною векторів та їх напрямком за допомогою креслярських засобів: лінійки, олівця, тощо. Ще КЗ: “Яке призначення трансформатора?” Воно не є коректним. Автори вживають іменник в однині. Але у відповідності з теоретичними відомостями за призначенням трансформатори ділять на силові, зварювальні, вимірювальні, спеціальні тощо. Тому важко зрозуміти, що мається на увазі. Наведемо приклади зовсім безглуздих КЗ: ”Які є способи утворення синусоїдного струму?”, “При якому значенні струму потужність (чого!?) найбільша і чому?”, ”Що таке узгоджене навантаження і в яких лініях використовується такий режим роботи?”. Чи мають такі КЗ сенс для не електриків? На наш погляд, ні. У подальшій своїй діяльності вони не матимуть справу ані з лініями передачі електроенергії, ані з процесом утворення синусоїдного струму? На перше запитання не кожен студент-електрик і навіть викладач зможуть відповісти. Дійсно, великі зусилля витрачають на те, щоб досягти, або хоча б наблизитись до цього. Таким чином, синусоїдний струм маємо тільки в ідеалі. Щоб установити це, треба провести дослідження, а отже, він буде таким тільки у межах похибки вимірювань. Лінія електропередачі є складовою частиною електричного кола. У відповідності до цього й потрібно формулювати КЗ. Недоцільно в одному питанні поєднувати два істотно різних: дати, з одного боку, дефініцію узгодженого навантаження лінії, а з другого - розказати про режим роботи лінії. Отже формулювати його таким чином немає ніякого сенсу. Ще приклад подібних запитань. “Що називається к.к.д. споживача і як він залежить від струму?” Студентові важко збагнути сутність такого загального запитання. Що мається на увазі під споживачем? Лампу розжарення, резистор, конденсатор або щось інше. І що таке к.к.д. резистора? Але такий термін НП не містить. Тому недоречно й ставити таке запитання. Недоцільними треба вважати КЗ, що сформульовані занадто загально: "Яке значення вимірювальних приладів?”, “Від чого залежить швидкість обертання ротора АД?”. Відповідь на останнє КЗ неможливо зробити конкретною., Студент дає, наприклад, таку відповідь: “від напруги або частоти мережі, температури, вологості зовнішньої середи, навантаження, тощо”. І вона буде вірною.

Застосовувати отримані знання у практичній, фаховій, творчій діяльності, де необхідна їх трансформація і, де студент демонструє здатність орієнтуватися й змінювати у нових умовах програму дій, є найголовнішим у навчанні. Така діяльність неможлива без відповідних завдань для подальшої самостійної роботи, більш глибокого вивчення матеріалу. Тому КЗ треба структурувати за відповідними підрозділами: а) підготовка до роботи, б) виконання, включаючи дослідження, розрахунки та оцінки похибок, що виникли при цьому, в) аналіз та висновки, г) тестування отриманих знань, подальша самостійна діяльність. А, отже, перелік джерел повинен бути структурованим: основна, допоміжна, література для самостійного та поглибленого опрацювання, державні стандарти.

Кількість ЛР з електротехніки, як правило, не є значною: 2ч5, за виключенням спеціальності 6.090521 інженерного фаху, де вона складає 10. В останньому випадку її фактично обумовлюють дві дисципліни: електротехніка й електроніка. Але і її теж не можна вважати значною. В [5] вже йшла мова про тенденцію навчання з електротехніки - скорочення: терміну (із року на семестр) й зменшення загальної кількості годин на навчання, у першу чергу, аудиторного. Отже самостійна робота студентів стає при цьому найважливішим елементом навчання. Суперечність між обсягом інформації, який повинен засвоїти студент, та кількістю навчальних годин можна подолати, якщо персональні ЕОМ стануть звичайним явищем у повсякденному житті студента й будуть створені різноманітні електронні П, посібники, тести, ЛР тощо.

На завершення сформулюємо вимоги, яким повинна відповідати мета ЛР. Вона повинна бути прив'язаною до фахової характеристики спеціаліста, до виробки вмінь, навичок, закріплення знань, що є необхідними для формування таких властивостей при подальшому навчанні.

Засади, на яких базуватимуться КЗ, самоперевірка, відповідні тести:

1. Спрямовуються на виробку знань, умінь, навичок, у першу чергу, із сутнісними моментами, та тих, що пов'язані з фаховою характеристикою, з виходом на метапредметний рівень;

2. Охоплюють увесь навчальний матеріал відповідної теми, розділу, усі етапи ЛР: підготовки, виконання, аналізу, висновків, тобто є структурованими і стимулюють подальшу самостійну роботу студента;

3. Спонукають студентів конструювати, створювати власні знання, висновки, подальшу діяльність;

4. Стислі та чіткі за формою;

5. Містить лише одне питання. У крайньому випадку, КЗ може містити більше (два, три) питань, але безпосередньо пов'язаних з основним: “Дайте визначення електротехнічної величини (напруги, опору тощо). Розмірність, одиниці виміру”, “Дайте визначення асинхронного електродвигуна. Розкажіть про будову та галузі його застосування”, “Які основні параметри та характеристики визначають властивості випрямного діода” тощо;

6. Структуровані у відповідності з етапами: підготовка (мета, загальні відомості, обсяг тощо), виконання (прилади, похибки, хід роботи, досліди, графіки тощо), підсумок (аналіз, висновки, перевірка набутих знань, навичок, самостійна подальша робота тощо);

7. Містять КЗ відносно похибок вимірів, обчислення, заокруглення тощо;

8. Розміщують у відповідності з ієрархією: від простих до більш складних;

9. Тести обов'язково мають вірні відповіді, як і завдання чи КЗ розрахункового характеру;

10. Перелік літературних джерел є структурованим: для виробки необхідних знань, вмінь й окремо - для самостійного опрацювання та більш глибокого вивчення матеріалу.

З іншого боку, КЗ формулюють, щоб при цьому не:

виникало порівнянь незрівнянних, різних властивостей явищ, речей тощо;

містили нових термінів, понять, а також запитань, формулювання яких суперечать висновкам теорії;

містили питання, що пов'язані з поняттями, метою ЛР, результатами дослідження чи характеристиками, які не розглядалися у НП, за винятком випадків, які спрямовані на подальшу самостійну роботу.

Висновки та перспективи подальших досліджень

ЛР практикуму майбутнього НП, П з Е повинні базуватися на засадах й вимогах, що наведені вище. Подальший розвиток бачиться на шляху розв'язання дидактичних й методичних проблем втілення у навчальний процес сучасної обчислювальної техніки й створення віртуальних ЛР, КЗ чи тестів. Лише вона в умовах зростання обсягу матеріалу дисципліни й скорочення терміну на його вивчення здатна підвищити якість засвоювання, виробити необхідні навички та вміння майбутнього фахівця. Але будь-яка сучасна чи майбутня технологія навчання повинна враховувати вищезазначені висновки щодо лабораторного практикуму, КЗ, тестів, оформлення ЛР.

Література

1. Ситаров В.А. Дидактика Москва ACADEMIA, 2004.- 368 с.

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум. Київ:Каравела, 2003.- 440 с.

3. Шкрабець Ф.П., Ципленков Д.В., Куваєв Ю.В. та інш. Електротехніка, основи електроніки та мікропроцесорної техніки. Навч. посібник, Дніпропетровськ, 2004.-514с.

4. Гуржій А.М., Сільвестров А.М., Поворзнюк Н.І. Електротехніка з основами промислової електроніки. Київ: Форум. 2002. -382с.

5. Бєлова О.К., Коваленко О.Е. Методика проектування і організації лабораторних робіт. Харків УІПА, 2003.-50с.

6. Латинін Ю.М., Мілих В.М. Вітчизняний підручник з електротехніки: аналіз стану та шляхи вдосконалення // Електротехніка і електромеханіка.2004. -№ 4.-с.110-117

7. Беспалько В.П. Теория учебника: дидактический аспект.- М.: Просвещение,1989. - 160 с.

8. Федорейко В.С. Електротехніка. Лабораторний практикум. Тернопільський державний педагогічний університет, Тернопіль. 1999.- 68с.

9. Великий тлумачний словник сучасної української мови. - Київ-Ірпінь, Перун, 2001. - 1426 с.

10. Латынин Ю.М. О сущностом методе в технических дисциплинах Управління якістю професійної освіти. Зб. наук. праць.- Донецьк, “Лебідь”, 2001 -320с.

Размещено на Allbest.ru