Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Подготовка по гидравлике военно-инженерных специалистов как системный объект исследования .
1.1. Теоретические предпосылки фундаментализации специальной инженерной подготовки курсантов на основе проектирования учебного курса гидравлики.
1.2. Гидравлика как фундаментальная основа цикла специальных инженерных дисциплин, ее отражение в учебных программах вузов .
1.3. Отбор и формирование содержательной части курса гидравлики для специальности 150300 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» в военно-инженерном учебном заведении .
Выводы по первой главе.
Глава 2. Проектирование учебного курса гидравлики как основы фундаментализации специальной инженерной подготовки курсантов в военно-инженерном вузе .
2.1. Цели и задачи преподавания курса гидравлики для специальности 150300 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» в военно-инженерном вузе
2.2. Отбор и структурирование учебного материала по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод»
2.3. Выбор и обоснование дидактических условий организации учебного процесса .
2.4. Экспериментальная проверка эффективности разработанного учебного процесса.
Выводы по второй главе.
Заключение.
Библиография.
- Гидравлика как фундаментальная основа цикла специальных инженерных дисциплин, ее отражение в учебных программах вузов
- Отбор и формирование содержательной части курса гидравлики для специальности 150300 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» в военно-инженерном учебном заведении
- Отбор и структурирование учебного материала по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод»
- Выбор и обоснование дидактических условий организации учебного процесса
Введение к работе
Актуальность исследования. Стремительный прогресс современных науки и техники находит отражение в постоянном совершенствовании военной техники, при создании новых образцов которой используются самые последние достижения науки, техники, технологии.
Повышение боевых качеств современной военной техники сопровождается усложнением ее устройства, широким использованием новых материалов, приборов и агрегатов, создаваемых на основе последних достижений науки и техники. Усложнение военной техники требует существенного повышения квалификации и технического обслуживающего персонала и тех, кто непосредственно применяет эту технику по прямому назначению.
Оснащение армии современными видами вооружения порождает новую острую проблему – подготовку военных кадров, способных эффективно обслуживать и применять эту технику.
Для квалифицированного обслуживания и применения сложной современной военной техники и вооружения требуется изменение содержания и структуры знаний, умений, навыков военных специалистов.
Это находит свое отражение в организации более углубленного изучения технических вопросов при подготовке военных специалистов. Наиболее ярко эта тенденция проявляется в преобразовании военно-командных училищ в военно-командно-инженерные и военно-инженерные высшие учебные заведения.
Организация учебного процесса по изучению инженерных дисциплин в военно-инженерных высших учебных заведениях имеет ряд принципиальных отличий от организации учебного процесса в традиционных инженерных вузах, среди которых можно отметить:
необходимость сохранения полноценной военно-командной подготовки;
более жесткие ограничения количества отводимого учебного времени и регламентирование учебного и свободного времени курсантов;
ограничение возможности использования таких традиционных и эффективных элементов учебного процесса как курсовое проектирование, многократная производственная практика на промышленных предприятиях, в НИИ, КБ, широкая научно-исследовательская работа студентов.
В силу отмеченных отличий, для организации инженерной подготовки в военно-инженерном высшем учебном заведении требуется более тщательная методическая проработка организации учебного процесса, заключающаяся в выборе объема, содержания, видов учебных занятий, методики преподавания и контроля для каждой учебной дисциплины, согласование объема и содержания взаимосвязанных дисциплин с целью повышения уровня инженерной подготовки и выполнения требований Государственного образовательного стандарта (ГОС).
Эффективное использование любой техники требует, по крайней мере, трех факторов:
способности разрабатывать новые, более совершенные образцы техники, для чего требуются соответствующие научные и инженерные база и кадры;
возможности изготовления образцов этой техники, для чего необходима должным образом оснащенная промышленность и подготовленные производственные кадры;
грамотной эксплуатации используемой техники, для чего требуется соответствующая база обслуживания и ремонта этой техники и, самое главное, наличие квалифицированных специалистов, обеспечивающих процесс ее эксплуатации.
Наиболее рациональный путь подготовки специалистов – обучение их в специальных учебных заведениях.
Особая роль среди этих учебных заведений отводится высшим учебным заведениям.
При подготовке кадров для армии используются как военные, так и гражданские вузы. Использование выпускников гражданских вузов затруднено в связи с отсутствием у них полноценной командной подготовки и привычки к военной дисциплине. Это снижает эффективность их деятельности как командиров, тем более, что в большинстве случаев они оказываются на военной службе не добровольно. Поэтому основную роль подготовки кадров для армии, особенно в мирное время, должны играть военные вузы.
Новым обстоятельством является необходимость сокращения численности армии при сохранении и даже увеличении боеспособности.
В связи с сокращением численности личного состава происходит сокращение выпуска офицеров и сокращение высших военных учебных заведений.
Сокращение численности персонала при постоянном усложнении техники обуславливает необходимость перехода от узкоспециальной подготовки кадров к гораздо более многоплановой и широкопрофильной, чтобы выпускник мог достаточно быстро настроиться на будущую деятельность и успешно адаптироваться к ней. Эти соображения заставляют обратиться к принципу фундаментальности, поскольку именно фундаментализация образования даёт такие знания, которые не устаревают с течением времени, помогают ориентироваться в любой новой среде и являются универсальными по существу.
В связи с широким внедрением в современной транспортной и военной технике высокоэффективных гидравлических машин, гидроустройств, гидросистем и гидроприводов, а также систем с насосной подачей жидкости, в число общепрофессиональных учебных дисциплин введен курс гидравлики, после изучения которого курсанты должны получить знания и навыки, необходимые для обслуживания и использования современной техники, в которой и применены эти машины, устройства и приводы.
Гидравлика как наука о статике и динамике жидкостей может изучаться с различной степенью описания происходящих процессов – от глубоких фундаментальных исследований с использованием сложного и специального математического аппарата, учитывающего максимально возможное количество факторов, влияющих на состояние и поведение жидкости, до примитивного изложения принципа работы гидравлических устройств и основных используемых эффектах.
Учитывая ограниченный объем учебного времени, отводимого на изучение гидравлики, а также объемы и содержание предыдущих дисциплин, возникает сложная проблема рациональной организации ее изучения и, в первую очередь, определения соотношения изучения фундаментальных и прикладных аспектов.
Единственно правильным выходом в этой ситуации представляется изменение (коррекция) учебного процесса подготовки специалистов в направлении фундаментализации образования.
Фундаментальное образование должно быть целостным, для чего отдельные дисциплины интегрируются в единые циклы дисциплин, связанные общей целевой функцией и междисциплинарными связями. Среди таких дисциплин можно выделить гидравлику как фундаментальную основу многих специальных дисциплин в военно-инженерном вузе, для которых она играет роль системообразующей науки, а на уровне дисциплины рассматривается как самодостаточная область знаний.
Проблема фундаментализации образования, как показано в работах Е.А.Геворкяна, О.Н.Голубевой, В.С.Кагерманьяна, В.В.Кондратьева, В.Н.Кузнецова, В.В.Кузнецовой, С.А.Савельева, А.И.Субетто, А.Д.Суханова, Д.И.Трубецкова, Д.С.Усанова, В.М.Филиппова, является ведущей проблемой качества содержания высшего образования.
Фундаментализация облегчает возможность дальнейшего повышения квалификации специалиста с помощью разнообразных курсов подготовки, переподготовки и самообразования.
Фундаментальность полученного в вузе образования существенно облегчает восприятие любых конкретных технических усовершенствований в данной области.
Проблемам перестройки инженерного образования в соответствии с современными тенденциями – фундаментализацией, гуманизацией и гуманитаризацией - посвящены работы В.М.Жураковского, Б.С.Митина, А.И.Половинкина, В.М.Приходько, А.Г.Калашникова и др.
Реализации новых подходов к организации высшего технического образования в части проектирования и формирования содержания профессиональной подготовки посвящены работы С.Я.Батышева. А.П.Беляевой, В.С.Леднева, М.И.Махмутова, М.М.Скаткина и др.
Научно-методические вопросы совершенствования различных дисциплин, главным образом математики, информатики, деталей машин, сопротивления материалов, отражены в работах М.М.Зиновкиной, Н.Д.Иванова, Г.М.Ицковича, А.Г.Калашникова, В.В.Кондратьева, Н.Х.Насыровой, Г.Н.Стайнова, Л.С.Фреймана, Г.Г.Хамова, С.А.Чернавского и др.
Качество подготовки специалистов в значительной степени определяется эффективностью организации учебного процесса как в целом, так и по каждой дисциплине в отдельности. Организация учебного процесса должна соответствовать изменению как внешних факторов (научно-технический прогресс, уровень экономического развития, военно-политическая обстановка), так и внутренних (особенности организации учебного процесса в конкретном вузе, учебно-материальная база, состав преподавателей и обучаемых).
Организация учебного процесса в военном учебном заведении имеет существенную специфику. Общим проблемам обучения в военно-учебных заведениях посвящены работы А.И.Александрова, А.В.Барабанщикова, М.Н.Бурлакова, А.М.Воробьева, Г.А.Давыдова, Н.Ф.Ильина, Э.И.Короткова, А.С.Сидоренко, В.С.Сухорученко, Ю.Ф.Худолеева и др.
Важная проблема эффективной организации учебного процесса в военном учебном заведении по конкретным дисциплинам, которой посвящены, в частности, работы И.В.Бабичевой и Б.К.Нартова (прикладная математика) и Ю.А.Аляева (программирование), остается мало разработанной и требует дальнейших исследований, что обуславливает актуальность выбранного направления исследований – совершенствование организации учебного процесса в условиях военно-инженерного учебного заведения с целью повышения качества подготовки специалистов.
Проведенные исследования выявили существование противоречий:
между назревшей потребностью фундаментализации профессиональной подготовки военных специалистов в связи с широким внедрением в современной военной технике сложных высокоэффективных и разнообразных гидравлических машин и систем и сохраняющимся пока узкопрофессиональным подходом к решению поставленных задач;
между объективной необходимостью определения и обоснования содержания подготовки по гидравлике для современных военных специалистов и недостаточной разработанностью данной научной проблемы.
Проблема исследования – каковы содержание и структура курса гидравлики, рациональное соотношение между изучением её фундаментальных законов, прикладных аспектов и конкретных устройств и систем, реально используемых в настоящее время в специфических условиях военно-инженерного высшего учебного заведения.
Объект исследования - содержание профессиональной подготовки курсантов военно-инженерных вузов по гидравлике в аспекте фундаментализации.
Предмет исследования – фундаментализация специальной инженерной подготовки курсантов на основе отбора и структурирования содержания курса гидравлики, ориентированного на эффективную подготовку военно-инженерных кадров, способных осуществлять квалифицированное обслуживание и использование современной техники в условиях ее постоянной модернизации.
Цель исследования - теоретически и экспериментально обосновать дидактические условия формирования профессиональных знаний и умений военно-инженерного специалиста в области обслуживания и применения гидравлических устройств и систем в современной и перспективной технике.
Гипотеза исследования – подготовка военно-инженерного специалиста к профессиональному обслуживанию и использованию гидравлических устройств и систем, применяемых в современной и перспективной военной технике, может быть более эффективной при реализации следующих дидактических условий:
структура и содержание формируемых знаний, умений, навыков по гидравлике определяются целевой направленностью, содержанием и характером профессиональной деятельности военно-инженерного специалиста;
логика процесса изучения гидравлики, его этапы, формы и методы обусловлены особенностями структуры, содержания, сферы применения знаний военно-инженерного специалиста в процессе его профессиональной деятельности;
процесс формирования знаний, умений, навыков строится на субъект – субъектных отношениях с использованием активных форм организации, методов и средств обучения;
особенности процесса формирования знаний, умений, навыков определяются спецификой и возможностями подготовки военно-инженерного специалиста в современном военном вузе.
В соответствии с целью, предметом и гипотезой определены следующие задачи исследования:
-
Обосновать теоретические предпосылки фундаментализации специальной инженерной подготовки курсантов на основе проектирования учебного процесса изучения курса гидравлики.
-
Раскрыть особенности построения и структуры преподавания курса гидравлики в зависимости от содержания и специфики необходимых профессиональных знаний и умений в области будущей деятельности курсантов военно-инженерного вуза.
-
Определить и обосновать комплекс дидактических условий, повышающих эффективность усвоения материала курса гидравлики при подготовке военно-инженерных специалистов.
-
Экспериментально апробировать эффективность разработанных дидактических условий формирования знаний и умений у курсантов военно-инженерного вуза при изучении курса гидравлики.
Методологическую основу исследования составляют: положения, разработанные в области дидактики и методики профессионального образования (А.П.Беляева, В.В.Давыдов, В.И.Загвязинский, В.С.Леднев, И.Я.Лернер, В.А.Сластенин, Н.Ф.Талызина), идеи в области фундаментализации образования (К.К.Гомоюнов, В.В.Кондратьев, В.И.Кузнецов, В.А.Роменец, В.С.Сергиевский, А.И.Субетто), теория системного и деятельностного подходов (П.Я.Гальперин, А.Н.Леонтьев, В.Д.Шадриков), теория оптимизации учебного процесса (Ю.К.Бабанский, В.В.Краевский), теория индивидуализации и личностно-ориентированного подхода к профессиональному образованию (Г.Е.Зборовский, Э.Ф.Зеер, А.А.Кирсанов), теория развития мотивации учения (Г.С.Сухобская, Ю.В.Шеритмета).
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: системный анализ психолого-педагогической, научно- методической и специальной литературы по теме исследования; анализ учебно-программной документации; дидактическое проектирование и педагогический эксперимент; тестирование и анкетирование; беседа; анализ результатов самостоятельных, контрольных и расчетно-графических работ курсантов, итогов сдачи зачета с оценкой. Для обработки результатов эксперимента применялись методы математической статистики.
Этапы исследования. Исследование проводилось в период с 1997 по 2001 гг.
Первый этап (1997 – 1998 гг.) – изучение и оценка необходимой подготовки военно-технических специалистов в современных условиях; изучение сложившейся практики подготовки специалистов для вооруженных сил, места и значения в их профессиональной деятельности фундаментальной составляющей профессионального образования, в частности курса гидравлики; сравнение особенностей организации учебного процесса в гражданских и военных высших учебных заведениях; анализ требований Государственного образовательного стандарта и их реализация при организации изучения гидравлики в различных вузах.
Второй этап (1998 – 2000 гг.) – теоретическое исследование проблемы, определение методологических позиций, построение гипотез, исследование условий и проблем преподавания курса гидравлики в высшем военно-инженерном учебном заведении; разработка учебной программы по гидравлике для специальности 150300 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» на основе принципа фундаментализации; анализ взаимосвязей с другими дисциплинами; отбор и структурирование материала на основе междисциплинарной интеграции; определение дидактических условий получения знаний и умений в области гидравлики курсантами военно-инженерного вуза; разработка и внедрение в учебный процесс современных технических средств и учебных пособий, в которых в компактной и доступной для восприятия курсантов форме излагается содержание курса гидравлики.
Этому этапу сопутствовало экспериментальное исследование, в ходе которого проверялись гипотезы и предположения, уточнялись исходные положения.
Третий этап (2000 – 2001 гг.) – систематизация и теоретическое обобщение результатов исследования; реализация исходных положений в учебных пособиях, характеризующихся прикладной направленностью и возможностью использования их для самостоятельного накопления знаний по гидравлике у курсантов; коррекция учебной программы.
Апробация результатов исследования на практике, проверка эффективности разработанного учебного процесса. Участие в работе научно-методических конференций, систематизация и обобщение полученных результатов.
Обоснованность и достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обеспечиваются опорой на фундаментальные психолого-педагогические концепции, исследования педагогов, психологов и методистов, на анализ вузовской практики и собственного опыта работы в высшем военном инженерном учебном заведении, позитивными результатами экспериментальной работы, подтвердившими гипотезу, выдвинутую в диссертации.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
-
Разработана информационная структура построения учебного процесса с использованием принципа фундаментализации при преподавании курса гидравлики в условиях военно-инженерного вуза.
-
Предложена количественная оценка соотношения времени, отводимого на изучение теоретических и прикладных вопросов в составе лекционного материала, позволяющая объективно характеризовать особенности содержания учебных программ в зависимости от времени изучения дисциплины и её роли в основной профессиональной деятельности выпускников.
-
Определены и обоснованы дидактические условия формирования знаний и умений в области гидравлики курсантами военно-инженерного вуза:
структура и содержание формируемых знаний, умений, навыков определяются целевой направленностью, содержанием и характером профессиональной деятельности военно-инженерного специалиста;
логика процесса изучения гидравлики, его этапы, формы и методы обусловлены особенностями структуры, содержания, сферы применения знаний военно-инженерного специалиста в процессе его профессиональной деятельности;
процесс формирования знаний, умений, навыков строится на субъект – субъектных отношениях с использованием активных форм организации, методов и средств обучения, таких как компьютерная техника (электронные слайды), действующие макеты и реальные образцы бронетанковой техники;
особенности процесса формирования знаний, умений, навыков определяются спецификой и возможностями подготовки военно-инженерного специалиста в современном военном вузе, в том числе жесткой регламентацией учебного и свободного времени курсантов и необходимостью сохранения контингента обучаемых.
Практическая значимость исследования состоит в том, что материалы исследования по организации учебного процесса включены в содержание разработанной учебной программы, организацию занятий и реализованы в изданных и внедрённых в процесс обучения учебных пособиях «Расчёт гидравлических систем с насосной подачей жидкости» и «Расчёт трубопроводов парковой сети», предназначенных для курсантов и преподавателей. Результаты исследования применимы и при проектировании учебных курсов других дисциплин.
Положения, выносимые на защиту:
-
Выбор и адаптация дидактических условий, использованных при проектировании учебного процесса преподавания курса гидравлики как основы фундаментализации специальной инженерной подготовки курсантов в военно-инженерном вузе.
-
Доказательство того, что выбранные дидактические условия позволяют существенно повысить качество усвоения изучаемого материала по курсу гидравлики в специфических условиях военно-инженерного вуза.
Апробация и внедрение результатов исследования:
Основные результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на международной научно-методической конференции «Проектирование инновационных процессов в социокультурной и образовательной сферах» (Сочи, 1999), на Всероссийской научно-методической конференции «Интеграция образования, науки и производства – главный фактор повышения эффективности инженерного образования» (Казань, КГТУ им.А.Н. Туполева, 2000), на межвузовской научно-методической конференции «Актуальные проблемы технологического образования» (Казань, КГТУ им.С.М. Кирова, 2000), на 20-й научно-методической конференции Казанского филиала военного артиллерийского университета «Основные проблемы совершенствования образовательного процесса» (Казань, 2000), на научно-методической конференции КФЧТИ (Казань, 2000).
Результаты исследования были использованы при проектировании содержания, разработке учебной программы и учебно-методического обеспечения курса гидравлики в Казанском филиале Челябинского танкового института и используются в учебном процессе Челябинского танкового института.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии (208 наименования), приложений и перечня основных работ, опубликованных автором по проблеме диссертационного исследования.
Гидравлика как фундаментальная основа цикла специальных инженерных дисциплин, ее отражение в учебных программах вузов
Инженерное образование как самостоятельная ветвь всей систе-мы образования было вызвано к жизни ходом развития человеческого общества и в первую очередь экономики. Долгое время подготовка квалифицированных кадров методом «подражания Мастеру» вполне удовлетворяла потребности производства. Такой метод обучения был эффективен в условиях замедленного развития производительных сил, когда предмет труда и технологические приемы могли веками оста-ваться неизменными, а прогресс обеспечивался постепенным накоп-лением эмпирически выявленными, зачастую случайными, усовер-шенствованиями.
Наука и научные исследования развивались самостоятельно и оказывали минимальное влияние на сферу производства. В сфере производства основным был труд ремесленников с их традиционными технологическими приемами. Стоимость производимой продукции и, соответственно, стоимость производственных ошибок была невелика.
Ремесленник являлся одновременно и конструктором, и техно-логом, и производственным рабочим, а часто и торговцем.
Переход к машинному производству резко увеличил производи-тельность труда и одновременно резко увеличилась стоимость произ-водственных ошибок. Возникла необходимость разделения труда в процессе производства.
Быстрое усложнение, как объектов производства, так и произ-водственного оборудования потребовало специально подготовленных кадров, способных разрабатывать и организовывать производство все более усложняющейся продукции. В производственный процесс стали шире привлекаться достижения науки, что, в свою очередь, потребо-вало повышения квалификации тех участников производства, которые проектировали новую технику и организовывали ее производство. Потребность в таких кадрах увеличивалась с ростом масштабов про-изводства. Для удовлетворения новых потребностей общества стала развиваться новая ветвь образования – техническое, в современном понимании – инженерное образование. Очень скоро уровень инже-нерного образования в любой стране стал одним из важнейших фак-торов экономической, а затем и военной мощи государства.
В дальнейшем развитие науки, техники и инженерного образо-вания стали неразрывно связанными, и эта взаимосвязь обеспечивает постоянное ускорение научно-технического прогресса и развития эко-номики.
Требования к инженерному образованию отражают изменения в науке, технике и производстве [5,71,77,102,114,127,130,154]. Для оценки требований, предъявляемых к инженеру на современном этапе развития экономики, необходимо выявить основные факторы и тен-денции, определяющие современный период развития общества.
Прямо или косвенно на требования, предъявляемые к современ-ному инженеру и, соответственно, к инженерному образованию, влияют не только непосредственно технологические и научно-технические факторы, но также экономические и общественно-политические [165,189,193,197,208]. К наиболее существенным фак-торам, характеризующим современный этап развития, можно отнести: рост наукоемких производств, требующих для эффективной работы персонала с высшим специальным образованием; информационный взрыв, приводящий к удвоению научной и технической информации за 7 – 10 лет и требующий от спе-циалиста способности и навыков к самообразованию, вклю-чения в систему непрерывного образования и повышения квалификации; быструю смену технологий, вызывающую моральное старе-ние оборудования и требующую от специалиста хорошую фундаментальную подготовку и способность быстро осваи-вать новые технологии; обострение ситуации с обеспечением ресурсами в связи с ис-черпанием доступных источников и необходимостью освое-ния новых месторождений; компьютеризацию, приводящую к автоматизации как физиче-ского, так и умственного труда и, как следствие, к возраста-нию ценности творческой неалгоритмизируемой деятельности и спроса на специалистов, способных эту деятельность осу-ществить [93], [96].
В связи с этим становится очевидной роль квалификации участ-ников производства и в первую очередь научных работников и инже-неров, поскольку именно они определяют уровень развития экономи-ки и ее перспективы. Важнейшее место в обеспечении производства квалифицированными кадрами принадлежит системе высшего техни-ческого образования.
В эпоху научно-технической революции инженерное образова-ние оказалось в сложной ситуации в виду резкого увеличения объема и быстрого обновления информации, которую должен уметь обраба-тывать специалист, занимающийся разработкой современной техники. Традиционные методы и средства инженерного образования обеспе-чивали специалисту запас знаний, который оказывался достаточным на весь срок его активной деятельности.
Ускорение научно-технического прогресса привело к тому, что полученные традиционным образом инженерные знания быстро «ус-таревают», что ведет к резкому снижению эффективности работы ин-женера. Такая ситуация требует внесения изменений в систему инже-нерной подготовки, что нашло прямое отражение в развитии не толь-ко содержания, но и структуры требований к инженеру XXI века, ко-торые сформулированы самыми представительными форумами, са-мыми авторитетными международными организациями в области ин-женерного образования.
Отбор и формирование содержательной части курса гидравлики для специальности 150300 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» в военно-инженерном учебном заведении
Отмеченные недостатки фрикционной тормозной системы за-ставляют очень тщательно подходить к конструированию этой систе-мы, причем особое внимание уделяется приводам тормозной системы.
Первым видом приводов тормозной системы, примененным на автомобилях, был механический привод. В механическом приводе пе-даль торможения была связана с тормозными накладками, размещен-ными в тормозных барабанах с помощью механической системы, со-держащей рычаги, тяги и кулачки. При нажатии на педаль с тормоза через эти элементы усилие передавалось на тормозные колодки.
Механическая тормозная система оказалась довольно сложной в эксплуатации, требовала регулярного обслуживания и имела невысо-кую надежность. При ее применении трудно обеспечить равномерное торможение всех колес, что отрицательно сказывается на безопасно-сти движения.
Радикальным выходом из этих трудностей явилось создание гидравлического привода тормозной системы. Такая система включа-ет в себя: главный тормозной цилиндр, связанный с педалью тормоза; тормозные цилиндры, воздействующие на тормозные на-кладки; трубопроводы, соединяющие элементы системы. По всем показателям удобства применения, эффективности ра-боты и надежности гидравлический привод превосходит механиче-ский привод тормозов. В гидравлическом приводе тормозов легко ре-шается задача распределения тормозных усилий по колесам в соот-ветствии с долей веса автомобиля, приходящейся на эти колеса.
Для широкого использования гидропривода тормозов необхо-димо не только развитие технологической базы заводов – изготовите-лей, но и подготовка квалифицированного персонала для грамотного обслуживания этих систем. При отсутствии этих условий могут воз-никать неординарные ситуации, пример которой был описан во вве-дении.
Внедрение гидравлического привода тормозов открыл широкие возможности дальнейшего совершенствования тормозной системы. Были разработаны, и к настоящему времени стали обязательными, дублированные тормозные системы, содержащие два независимых контура. При выходе из строя одного контура, второй обеспечивает эффективную работу тормозной системы, что повышает безопасность движения. В Советском Союзе первым из серийных автомобилей двухконтурной тормозной системой был оснащен автомобиль ВАЗ – 2101, унаследовавший ее от своего прототипа ФИАТ – 124. Такая сис-тема содержит еще одно усовершенствование – ограничитель давле-ния в тормозной системе, который предотвращает блокировку колес при резком торможении, повышая тем самым безопасность движения [30, 31, 32].
С ростом скоростей движения и увеличением массы автомоби-лей усилия, прикладываемого водителем к педалям тормоза, стало не-достаточно для обеспечения эффективного торможения. Для повыше-ния безопасности движения в состав тормозной системы вводят спе-циальный усилитель, получающий энергию от пневматической сети автомобиля или использующий разрежение во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания (так называемый вакуумный усили-тель тормозов). В такого рода системах водитель, нажимая на педаль тормоза, лишь регулирует давление в тормозной системе, обеспечи-ваемое пневматическим (БТР - 80) или вакуумным усилителем тормо-зов («Жигули», «Москвичи», «Газели» и т.д.). Поскольку надежность тормозной системы чрезвычайно важна для безопасности движения, конструкция усилителей предусматривает сохранение работоспособ-ности тормозной системы при выходе из строя самого усилителя.
Из сказанного следует, что современный гидравлический при-вод тормозов является сложной системой, включающей следящий гидропривод, и требует, естественно, квалифицированного персонала для его обслуживания и ремонта.
Успешное освоение в производстве и эксплуатации гидравличе-ских тормозных систем способствовало дальнейшему расширению использования гидравлических систем на транспорте. В различных вариантах стали применяться гидравлические системы привода сцеп-ления, вытесняя механические приводы, и гидроусилители рулевого управления. Можно сказать, что применение гидроусилителя рулевого управления открыло возможность создания мощных транспортных средств большой грузоподъемности, т.к. управление вручную маши-ной массой 10 – 50 – 200 тонн – тяжелая физическая работа, сильно утомляющая водителя, что снижает безопасность движения, особенно на высоких скоростях. По своему устройству и принципу действия эти гидравлические системы имеют много общего с рассмотренными вы-ше гидроприводами тормозов.
Применение гидроприводов для перемещения механических уз-лов становится особенно эффективным, если эти узлы расположены в таких местах конструкции, где доступ к ним затруднен. В качестве примера рационального использования гидропривода такого типа можно привести систему управления трансмиссией современного тан-ка.
Отбор и структурирование учебного материала по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод»
В необходимых случаях проблемное изложение материала мо-жет сочетаться с другими методами и, в первую очередь, с информа-ционно-рецептивным методом. При наличии достаточной активности обучаемых информационно-рецептивный метод позволяет форсиро-вать изложение учебного материала при условии, что предыдущий или последующий этапы учебного процесса обеспечивают качествен-ное усвоение этого материала. Примером подключения информаци-онно-рецептивного метода является, в частности, демонстрация влия-ния некоторых параметров, например, скорости вращения, на вид ха-рактеристики центробежного насоса после того, как рассмотрены ос-новные факторы, формирующие эту характеристику.
В значительной мере повышение прочности знаний определяет-ся эффективным использованием при изложении материала принципа наглядности [65,103,104,107,135,186].
По мере накопления опыта преподавания курса гидравлики на-ми разрабатывались и использовались в учебном процессе разнооб-разные приемы и средства повышения наглядности.
Одними из самых простых, но достаточно эффективных исполь-зованных нами приемов, был переход от традиционного черно-белого изображения гидравлической системы, содержащей три последова-тельно работающих ступени преобразования и усиления гидравличе-ских сигналов, к использованию цветной гидравлической схемы, на которой элементы и каналы каждой ступени выделялись своим цве-том. Такая цветная схема не только облегчила изложение материала, но и повысила степень усвоения этого материала курсантами.
Еще одним средством повышения эффективности усвоения ма-териала, основанном на принципе наглядности, стал разработанный нами планшет с подвижными элементами изображения. Впервые та-кой планшет был использован при изучении принципа дроссельного регулирования гидравлической системы на примере системы топли-вопитания современного газотурбинного двигателя танка. С помощью этого планшета наглядно демонстрировался способ изменения про-ходного сечения дросселя при перемещении дозирующей иглы.
Применение предложенного подвижного планшета имеет не-сколько несомненных достоинств: 1. Значительно упростилась и облегчилась задача преподавате-ля, поскольку вместо многословного описания имеющихся в регулирующем устройстве каналов для протекания жидкости и способа изменения их проходного сечения, преподаватель, используя планшет, получает возможность более кратко опи-сать само устройство, а перемещая подвижный элемент планшета, наглядно демонстрировать изменение проходного сечения; 2. Значительно облегчается восприятие и понимание курсантами принципа дроссельного регулирования, благодаря наглядной демонстрации процесса изменения проходного сечения на планшете с подвижными элементами; 3. Необходимость переключиться от восприятия информации на слух к визуальному восприятию информации существенно повышает активность аудитории и концентрирует внимание слушателей на действиях преподавателя; 4. Перенесение акцента в описании изучаемого явления с вер-бального представления на визуальное облегчает восприятие материала курсантами со слабой общей и специальной подго-товкой; 5. Форсирование использования принципа наглядности с помо-щью предложенного нами планшета с подвижными элемен-тами способствует улучшению запоминания, поскольку визу-альный образ явления прочнее удерживается в памяти, чем его вербальное описание; 6. В целом, отмеченные в пп. 1–5 обстоятельства способствуют интенсификации учебного процесса, сокращению затрат учебного времени при повышении качества обучения [170,171].
Положительный эффект, полученный с помощью такого просто-го технического средства, как планшет с подвижными элементами изображения, стимулировал дальнейшие поиски новых технических средств реализации принципа наглядности при изучении курса гид-равлики.
В связи с расширением материальной базы обеспечения учебно-го процесса в КФЧТИ стало возможным использование современной вычислительной техники непосредственно в ходе лекционных и прак-тических занятий. Для реализации представившихся возможностей с целью повышения наглядности при изложении материала были разра-ботаны содержание и сценарии специальных программ, формирую-щих динамичные изображения, иллюстрирующие изучаемый вопрос – электронные слайды [173].
Широкие функциональные возможности вычислительной техни-ки и современного программного обеспечения сделали возможным визуализацию устройства и работы более сложных гидравлических агрегатов и гидравлических машин.
Нами были разработаны и использованы электронные слайды, иллюстрирующие работу и устройство пластинчато-роторного насоса, нерегулируемого аксиально-плунжерного насоса, системы топливопи-тания танка Т-80.
Пластинчато-роторный и аксиально-плунжерный насосы пред-ставляют собой достаточно сложные устройства, содержащие боль-шое количество взаимодействующих между собой деталей. Словесное описание устройства этих гидравлических машин и особенно описа-ние взаимодействия между собой их подвижных деталей вынужденно получается длинным, сложным и потому трудновоспринимаемым процессом. На электронном слайде отображены в наглядной форме все основные детали насоса, их взаимное расположение и взаимодей-ствие между собой. Электронный слайд реализует не только статич-ные, но и динамичные изображения. При включении режима дина-мичного изображения в очень наглядной форме показано взаимодей-ствие между деталями насоса, изменение рабочих объемов в процессе движения, направления движения перекачиваемой жидкости и т.д.
Использование электронных слайдов позволяет реализовать все преимущества, отмеченные выше, для планшета с подвижными эле-ментами, добавляя возможность визуализации устройства и работы гораздо более сложных многоэлементных гидравлических машин и устройств.
Выбор и обоснование дидактических условий организации учебного процесса
Сравнение качества усвоения учебного материала в этих группах отображает общий эффект всей совокупности нововведений.
В процессе изучения гидравлики по старой программе нами стали использоваться некоторые новые методы и приёмы организации учебного процесса. Для того, чтобы оценить эффективность предло-женных методов весь курс (3 роты по 3 взвода) был поделён на 3 группы по 3 взвода для проведения эксперимента. Эксперимент со-стоял в оценке эффективности усвоения материала на практических занятиях по изучению гидросистемы топливопитания двигателя танка Т-80. Во взводах первой группы принятой в качестве контрольной, учебный процесс проводился традиционным способом – с использо-ванием статичного плаката с условным изображением гидросистемы топливоподачи и обычных слайдов с отдельными элементами этой гидросистемы.
Во взводах второй группы кроме плаката и слайдов использовал-ся планшет с подвижными элементами.
В третьей группе при изучении гидросистемы топливоподачи в дополнение к плакату, обычным слайдам использовались электронные слайды.
Для повышения достоверности результатов эксперимента в кон-трольную и две экспериментальные группы были выделены взвода из разных рот с таким расчётом, чтобы средний уровень базовой подго-товки всех трёх групп был примерно одинаков. При проведении прак-тических занятий преподаватель работает с каждой группой в отдель-ности, поэтому организационных препятствий проведению экспери-мента не возникает.
В качестве оценки уровня базовой подготовки курсантов прини-малась средняя сумма баллов по высшей математике и физике.
Для оценки эффективности учебного процесса проводился пись-менный контрольный опрос, на который отводилось 30 минут в конце каждого занятия. Задания на контрольный письменный опрос состоя-ли из четырех вопросов, охватывавших всё содержание практического занятия. Ответ на каждый из четырех вопросов оценивался по четырех бальной системе: - оценка «пять» выставлялась в случае полного и правильного ответа на соответствующий вопрос, из которого следовало, что кур-сант полностью понимает и теоретическое и прикладное содержание вопроса и дает на него грамотный, доказательный ответ, что свиде-тельствует о полном овладении материалом; - оценка «четыре» соответствует ответам, не содержащим принципиальных ошибок, но полного и грамотного обоснования отве-та не дано, что свидетельствует о преобладании механического запо-минания над пониманием сущности проблемы; - оценку «три» получал курсант, если его ответ, не будучи пол-ностью правильным или точным, тем не менее, свидетельствовал о наличии у этого курсанта определённого объёма знаний по изучаемо-му материалу; - оценка «два» ставилась курсанту в том случае, если он не мог ответить на поставленный вопрос.
Выбранная форма контроля, при которой курсант даёт ответ на вопрос и приводит его обоснование, позволяет достаточно объективно оценить не только глубину и прочность его знаний, но и умение ло-гично и технически грамотно излагать свои мысли. Анализ письмен-ных ответов позволяет преподавателю составить более полное пред-ставление о степени усвоения материала курсантами и в дальнейшем использовать эту информацию в ходе учебного процесса, таким обра-зом, выясняется, какие учебные вопросы усвоены курсантами хорошо, а какие – требуют коррекции времени, отводимого на изучение данно-го вопроса, или метода изложения учебного материала по данному вопросу, что можно считать иллюстрацией субъект-субъектных отно-шений в ходе реализации учебного процесса.
При обработке результатов эксперимента каждому курсанту под-считывался суммарный балл, который мог получить значение от 8 (неудовлетворительные ответы на все четыре вопроса) до 20 (все от-веты на «пять»).
Исходным материалом для обработки результатов эксперимента нами принято распределение суммарной оценки по количеству кур-сантов. Эти материалы представлены в таблице 4 (К - контрольная группа, Э1 - первая экспериментальная группа, Э2 - вторая экспери-ментальная группа).
Данные, полученные в результате эксперимента, в нормализо-ванном виде представлены точками на рис. 3, рис. 4, рис. 5.
Для выявления зависимостей, свойственных каждому из распре-делений экспериментальных данных, проведена статистическая обра-ботка этих данных [92, 153].
На первом этапе обработки проведена нормализация исходных данных с тем, чтобы на результаты оценки не влияла разница в коли-честве участников эксперимента. Определены частоты появления ка-ждого из тринадцати вариантов суммарной оценки (от 8 до 20).
