Роль і місце електротехнічних знань в системі політехнічної підготовки інженерів-педагогів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Роль і місце електротехнічних знань в системі політехнічної підготовки інженерів-педагогів

УДК 378.147:621.3

Мосієнко Г.М.

Анотації

Мосієнко Г.М.

Роль і місце електротехнічних знань в системі політехнічної підготовки інженерів-педагогів

У статті розглянуто питання про місце і роль електротехнічних знань в загальній системі політехнічної підготовки. Розглянуті особливості формування електротехнічних знань при навчанні інженерів-педагогів. Приведена узагальнена структура електротехнічної підготовки інженерів-педагогів неелектричних спеціальностей.

Мосиенко А.Н.

Роль и место электротехнических знаний в системе политехнической подготовки инженеров-педагогов

В статье рассмотрен вопрос о месте и роли электротехнических знаний в общей системе политехнической подготовки. Рассмотрены особенности формирования электротехнических знаний при обучении инженеров-педагогов. Приведена обобщенная структура электротехнической подготовки инженеров-педагогов неэлектрических специальностей.

Mosienko A.N.

Role and place of electrotechnical knowledge in system of polytechnic preparation of the engineers - pedagogy

In paper the question on a place and role of electrotechnical knowledge in blanket system of polytechnic preparation surveyed. The features of shaping of electrotechnical knowledge surveyed at tutoring the engineers - teachers. The generalized structure of electrotechnical preparation of the engineers - teachers of not electrical specialties is given.

Інженерна підготовка фахівців у вищих навчальних закладах інженерно-педагогічного напрямку базується на принципах і методах політехнічного навчання і тісно зв'язана з такими поняттями як політехнічні знання, уміння, навички. Саме визначення «політехнічного навчання» має більш широкий зміст і з позиції класичної філософії являє собою навчання, що “повідомляє загальні принципи процесів виробництва і, що посвячує в практичне застосування основних знарядь усіх виробництв”.

Реально початкова політехнічна підготовка починається на більш ранніх етапах навчання. Так, знайомство з природою фізичних явищ, основними законами фізики і їхнє використання для побудови технічних пристроїв, механізмів, машин, вивчення їхнього принципу дії і практичного застосування, відбувається ще при освоєнні навчальних предметів і трудовому навчанні в середній школі. На наступних етапах навчання ці початкові політехнічні знання, уміння, навички одержують свій подальший розвиток і поглиблення в системі професійно-технічних училищ, технікумів, коледжів. електротехнічний інженер педагог

Так, що в будь-якому випадку підготовка фахівців у інженерно-педагогічному вузі може орієнтуватися на певний базовий рівень політехнічних знань. Чим вище цей рівень і чим він більш орієнтований на професійну діяльність майбутнього фахівця, тим кращі стартові умови і тим більш ефективний кінцевий результат.

Особливу актуальність задача формування політехнічних знань набуває при підготовці інженерів-педагогів в силу специфіки інженерно-педагогічної освіти. При цьому мається на увазі гармонійне поєднання двох основних напрямків підготовки:

по майбутньому виду діяльності, тобто, як інженера-педагога, майстра виробничого навчання;

по галузі промисловості (машинобудування, електроенергетика, ливарне виробництво і т.д.)

При розгляді структури політехнічних знань на рівні вищої школи виділяють чотири основних групи - електротехнічного, механотехнічного, організаційного й економічного змісту. Такий підхід пояснюється тим, що в умовах прискорення технічного прогресу саме ці категорії знань стають загальними для усіх виробництв і процесів у них [1].

Мета даної роботи - узагальнення структури електротехнічних знань для інженерів-педагогів різних напрямків, визначення їх місця і ролі в системі політехнічної підготовки.

Отже зупинимося більш докладно на першій групі знань - електротехнічного змісту, і спробуємо конкретизувати деякі визначення, що відносяться до цієї області політехнічного навчання. Насамперед звернемося до самого визначення електротехніки як науки. Науки, що за свою двохсотлітню історію існування, пройшла шлях бурхливого розвитку від чисто споглядальних дослідів до положення, що у сучасних умовах визначається як «найважливіша галузь науки і техніки».

Таким чином, під електротехнікою в широкому змісті слова мається на увазі область науки і техніки, що використовує електричні і магнітні явища для практичних цілей.

Це загальне визначення електротехніки можна розкрити більш докладно, виділивши ті основні напрямки, у яких використовуються електричні і магнітні явища: перетворення і використання енергії природи; перетворення речовин і матеріалів; одержання, передача і застосування інформації. Тому більш повне поняття «електротехніка» можна визначити як область науки і техніки, у якій використовуються електричні і магнітні явища для здійснення процесів перетворення енергії природи і перетворення речовини, а також для передачі сигналів і інформації.

В останнє сторіччя з електротехніки виділилася промислова електроніка з трьома її напрямками: енергетичним, технологічним і інформаційним, котрі з кожним роком набувають усе більшого значення [2].

Стрімкий розвиток електротехніки, швидкість появи практичних пристроїв на основі використання електромагнітних явищ - все це сприяло прискореному розвитку світової економіки в цілому, і істотно вплинуло на становлення теоретичної електротехніки як самостійної науки. З часу відкриття гальванічних джерел струму, електричної дуги і появи можливості практичного використання цих відкриттів для освітлення і електротермії, прикладні аспекти використання електромагнітного поля набувають особливого значення для розвитку виробництва. Саме ця обставина в першу чергу стимулювала розвиток теоретичної електротехніки як самостійної галузі науки. І саме з цього моменту з'являється необхідність у цілеспрямованій підготовці фахівців самого різного рівня: від виробництва й експлуатації електротехнічних пристроїв до розробки нових зразків техніки і теоретичного дослідження й обґрунтування всезростаючих можливостей використання електромагнітних явищ.

Основні напрямки народного господарства, для яких ведеться підготовка фахівців електротехнічного профілю, є визначальними в розвитку економіки країни.

Так, наприклад, рівень розвитку електроенергетики та кількість виробленої електроенергії у значній мірі визначає і рівень розвитку країни. В даний час електроенергетика розвивається по шляху створення й удосконалювання єдиної енергетичної системи як усередині країни, так і формування єдиного енергетичного простору міжнародного масштабу.

Відомо, що вирішальна роль у розвитку сучасних галузей промисловості, транспорту, сільського господарства й економіки країни в цілому належить електрифікації. На її базі відбувається безперервне удосконалювання технологій, здійснюється механізація й автоматизація виробничих процесів.

Важливе місце в цьому ряді займає електромеханіка - частина електротехніки, що займається електромеханічним перетворенням енергії. Пристрої, що перетворюють електричну енергію в механічну є електромеханічними перетворювачами або електричними машинами. Виробництво електричної енергії здійснюється в основному електромашинними генераторами, а споживають її переважно електродвигуни. Тому обертові електричні машини мають дуже важливе значення в електротехніці і є основою для створення електропривода.

Електропривод сформувався сьогодні, як система, яка здійснює кероване електромеханічне перетворення енергії. Електропривод забезпечує механічною енергією переважну більшість агрегатів, зв'язаних з рухом у всіх сферах людської діяльності і може в силу цього розглядатися як головний постачальник механічної енергії, отриманої з електричної в результаті електромеханічного перетворення. Практично всі процеси в сучасній технології, які зв'язані з механічною енергією і рухом, здійснюються за допомогою електропривода.

Таке широке, практично повсюдне, поширення електропривода обумовлене особливостями електричної енергії - можливістю економічно передавати її на будь-які відстані, постійною готовністю до використання, легкістю перетворення в інші види енергії.

В області електротехнологій успішно застосовуються електротермічні й електрозварювальні установки; установки, що використовують різні фізичні ефекти для механічної обробки матеріалів, розділення й уловлювання частинок; установки для одержання різних речовин, гальванотехніки й електролізу.

Широке застосування електрична енергія знайшла і на транспорті. Електрична тяга застосовується в залізничному транспорті (електровози, електропоїзди), у міському електротранспорті (трамвай, тролейбус, метрополітен), а також в автономному транспорті (морські судна, великовантажні кар'єрні автосамоскиди і т.п.).

Мабуть, одним з перших практичних застосувань електрики було освітлення. Сьогодні у світі на освітлення витрачається до 20% усієї виробленої електроенергії. Такі розділи світлотехніки, як джерела випромінювання, світлові прилади і світлотехнічні установки мають пряме відношення до електротехніки.

Особливою областю електротехніки є електротехнічні матеріали. Електротехніка пред'являє найбільш високі вимоги до якості використовуваних матеріалів. Термін «електротехнічний матеріал» виник аналогічно, наприклад, термінові «будівельний матеріал» і в широкому розумінні означає будь-який матеріал, що використовується у виробництві електротехнічних виробів. У цьому розумінні електротехнічними матеріалами можна вважати і матеріали, що використовуються й в інших галузях. У вузькому розумінні це тільки матеріал, що має спеціальні властивості.

Електротехнічні матеріали можна систематизувати по різним ознакам, у результаті чого на практиці ці ознаки дуже часто перетинаються. Найчастіше критеріями систематизації електротехнічних матеріалів є область їхнього застосування і хімічний склад. Рідше як критерії використовуються походження, агрегатний стан, структура і т.п. А з урахуванням усіх вказаних ознак розрізняють чотири основні групи електротехнічних матеріалів: провідникові, напівпровідникові, діелектричні і магнітні.

І коли сьогодні говорять про нову елементну базу, нові технології, дуже часто розмова йде про застосування нових електротехнічних матеріалів або про відкриття і використання нових фізичних властивостей уже відомих матеріалів. Досить згадати про нові полімерні матеріали, висококоерцитивні постійні магніти, про відкриття високотемпературної надпровідності і т.п.

Як уже відзначалося, з електротехніки виділилася промислова електроніка, що зайняла особливе місце по поширеності, професійному рівню, ступеню впливу на інші області техніки і виробництва, розвитку різних структур. Промислова електроніка у вищенаведеному її розумінні охоплює всі галузі промисловості. Домінуючими напрямками її розвитку є:

Перетворення струму промислової частоти в постійний і перетворення постійного струму в змінний із заданою частотою, а також перетворення змінного струму однієї частоти в змінний струм іншої частоти;

Електроживлення будь-яких промислових, у тому числі радіотехнічних, установок з виконанням регулюючих, стабілізуючих, захисних, комутуючих і інших функцій; керований енергообмін між різними джерелами енергії або між джерелами і накопичувачами енергії;

Електронні засоби систем керування, регулювання, контролю, збору і відображення інформації про стан промислових об'єктів. В останні роки в зв'язку із широким поширенням промислових мікроконтролерів електронні засоби керування містять у собі комплекс апаратних і програмних засобів; цей напрямок називають «інформаційною електронікою»;

Створення установок і пристроїв, забезпечуючих технологічний вплив на матеріали, деталі машин, біологічні й інші об'єкти і середовища за рахунок використання потоків електронів і іонів, потоків електромагнітного випромінювання, включаючи випромінювання оптичного діапазону (у тому числі лазерного); цей напрямок називають «технологічною електронікою».

Незважаючи на всю умовність такого підходу, він досить повно відображає область застосування промислової електроніки.

Окремої уваги заслуговують електричні вимірювання. Вимірювання забезпечують безпосередній зв'язок між експериментом і теорією, високу вірогідність наукових досліджень і високу якість виробів сучасного виробництва. Усі фундаментальні і технічні науки базуються на застосуванні відповідних аналітичних формул своїх теорій. Фізичні величини, що входять у них, виражаються числами і є вимірювальною інформацією, тобто визначаються в результаті вимірювань. Тому багато видатних учених надавали вимірюванням винятково великого значення. Наприклад, У.Кельвін: «Кожна річ відома лише в тому ступені, в якому її можна вимірити». А класичне висловлення Д.І.Менделєєва: «Наука починається з тих пір, як починають вимірювати; точна наука немислима без міри» приводиться практично в кожній книзі, присвяченій питанням вимірювань.

На практиці при вимірюванні фізичних величин застосовуються електричні методи і неелектричні (наприклад, пневматичні, механічні, хімічні й ін.). Однак електричні методи вимірювань одержали найбільш широке розповсюдження, тому що з їх допомогою досить просто здійснювати перетворення, передачу, обробку, збереження, представлення і введення вимірювальної інформації в ЕОМ.

Таким чином, практичне застосування електротехніки розвивається в трьох основних напрямках:

Енергетичний - перетворення і використання енергії природи.

Технологічний - перетворення складу, структури і стану речовин і матеріалів.

Інформаційний - отримання, передача і застосування інформації.

На рис.1 приведена узагальнена структурна схема, яка відображає зв'язок електротехніки з основними галузями народного господарства.

Підготовка фахівців із усіх перерахованих напрямків традиційно велася на основі фундаменталізації електротехнічної освіти, в якій враховувалися всі стрижневі проблеми, базові положення і поняття електричних вимірювань і електроніки, основи теорії і методи аналізу електричних і магнітних кіл, електромагнітних пристроїв і електричних машин. Викладання основ електротехніки для студентів інженерних спеціальностей завжди було обов'язковим і було одним з базових елементів їхньої професійної підготовки.

З розвитком електротехніки як науки і як ведучої галузі виробництва, поступово сформувалися самостійні базові дисципліни, необхідні для підготовки фахівців з основних електротехнічних спеціальностей, наприклад, по електричним машинам, електричним мережам і системам, техніці високих напруг, електричним станціям, електроустаткуванню промислових підприємств і т.д. З основного курсу по основах електротехніки виділився цілий ряд загальнонаукових електротехнічних курсів, наприклад, «Електричні вимірювання», «Електричні машини і трансформатори», «Промислова електроніка», «Електротехнічні матеріали» і інші, котрі були необхідні для підготовки інженерів по відповідним спеціальностям.

У сучасних умовах застосування нових технологій, нової елементної бази, широке застосування комп'ютерів і цифрової техніки в різних галузях виробництва, приводить до постійного росту числа дисциплін, які базуються на міцній електротехнічній підготовці. Динаміка цього процесу впливає і на традиційні, уже сформовані курси, що приводить до їхньої модернізації, появи нових розділів, а часто знаходить відображення й у зміні їхніх назв.

Однак глибоке розуміння природи електромагнітних явищ, знання законів і положень теоретичної електротехніки, уміння їхнього практичного використання, завжди було і залишається необхідною умовою якісної підготовки фахівців.

Інженер-неелектрик повинен добре знати властивості і особливості різних електротехнічних і електронних пристроїв для використання їх при дослідженні, проектуванні, конструюванні і особливо, при експлуатації того обладнання, з яким пов'язана його професійна діяльність.

Все це ще раз переконує в тому, що в якій би сфері не працював сьогоднішній спеціаліст - будь то машинобудування, електрозварювання або хімічні технології - він не зможе бути на передньому краї близької йому області науки і техніки, якщо не оволодіє основами електротехнічних знань.

У зв'язку з цим необхідно розглянути питання про задачі і зміст курсу “Електротехніка” [3].

Курс загальної електротехніки ставить своїм завданням дати майбутньому інженеру-неелектрику ті загальні відомості, без яких він не зможе свідомо і ефективно використовувати електротехнічні і електронні прилади і пристрої, необхідні для забезпечення надійної і економічної експлуатації різноманітних технічних об'єктів в будь-якій галузі народного господарства. Успішне оволодіння курсом електротехніки допоможе студенту більш глибоко засвоїти ряд спеціальних курсів, які він буде вивчати надалі.

В курсі загальної електротехніки вивчаються:

Основи теорії електричних і магнітних кіл при різному характері електрорушійних сил і магніторушійних сил (МРС), методи їх аналізу в різних режимах роботи.

Засоби електричних вимірювань: вимірювальні прилади та перетворювачі електричних і неелектричних величин, методи вимірювання основних електричних величин.

Електричні машини і трансформатори, їх принцип дії, характеристики і режими роботи.

Традиційно до групи електричних машин прийнято включати також і трансформатори, котрі як статичні апарати не є електричними машинами в прямому розумінні цього слова і в них електрична енергія не перетворюється в інші види енергії, а лише змінює свої параметри. В той же час електромагнітні процеси в трансформаторах мають багато спільного з процесами в електричних машинах, що не тільки дозволяє об'єднати теорію електричних машин і трансформаторів, а й розглядати трансформатор з точки зору основних закономірностей як універсальну електричну машину [4].

Структуру курсу можна представити у вигляді, поданому на рис.2.

Досить часто основний курс електротехніки доповнюють такими розділами, як “Основи електроприводу”, “Елементи систем автоматики”, “Електропостачання та електробезпека” та ін. [5,6].

Іноді додають теми, які пов'язані з майбутньою професійною діяльністю студентів неелектротехнічних спеціальностей. Наприклад, електрообладнання виробництв будівельних матеріалів, хімічних виробництв, тощо [7,8].

Якщо курс електротехніки вивчається з основами електроніки, то додатково розглядаються такі питання як електронна елементна база, пристрої, що побудовані на її основі і методи їх аналізу.

Для інженерно-педагогічного вузу розглянуті вище питання є досить актуальними. Випускники цього вузу готуються для професійної педагогічної діяльності в ПТУ, технікумах, коледжах. Результатом цієї діяльності є професійна підготовка кваліфікованих робітників і техніків (молодших фахівців). У зв'язку з цим, необхідність політехнізації інженерно-педагогічної освіти обумовлюється широким спектром робочих професій. Майбутній фахівець повинний мати рухливі, мобільні, професійні знання, уміння і навички. Політехнізм буде сприяти адаптації студентів до постійно змінюючогося змісту професійного навчання в ПТУ, підвищить можливості самостійного оволодіння новими технічними і спеціальними дисциплінами [9].

Таким чином, однієї з основних складових професійної підготовки студентів, майбутніх інженерів-педагогів, повинна стати фундаментальна політехнічна підготовка, що інтегрує загальнонаукові і загальтехнічні дисципліни, серед яких дисципліни електротехнічного напрямку відіграють найважливішу роль.

Висновки:

Електротехнічна підготовка є однієї з основних складових політехнічної освіти і багато в чому визначає професійний рівень фахівців будь-якого профілю.

Фундаменталізація електротехнічної підготовки сприяє формуванню міцних інженерних знань у майбутніх інженерів-педагогів і підвищенню ступеня їхньої адаптації до сучасних вимог професійного навчання.

Література

Проблемы политехнического обучения /Под ред. П.И.Ставского - Свердловск. СГПИ, 1972, вып.2. - 132 с.

История электротехники /Под ред И.А. Глебова. - М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 524 с.

Анвельт М.Ю., Цепляева М.С., Шнейберг Я.А. Учебно-методическое пособие по общей электротехнике. М.: МЭИ, 1972. - 74 с.

Телешев Б.А. Электротехника. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 512 с.

Борисов Ю.М., Липатов Д.Н. Общая электротехника. М.: Высш. школа, 1974. - 519 с.

Общая электротехника /Под ред. Блажкина А.Т. - Л.: Энергия, 1979. - 472 с.

Воробьев А.В. Электротехника и электрооборудование строительных процессов. Л. - М.: Ассоц. строит. вузов, 1995. - 400 с.

Богданов Д.Ф. Разделы электротехники и электроники. Вопросы электрооборудования и электротехнологии химических производств. ХПИ. - К.УМК ВО, 1991 - 322 с.

Зеер Э.Ф. Профессиональное становление личности инженера-педагога. Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1988. - 120 с.

Размещено на Allbest.ru