Виды технических задач и методика их решения на занятиях по специальным дисциплинам студентами университетского колледжа ОГУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Университетский колледж ОГУ

ВИДЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ И МЕТОДИКА ИХ РЕШЕНИЯ НА ЗАНЯТИЯХ ПО СПЕЦИАЛЬНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ СТУДЕНТАМИ УНИВЕРСИТЕТСКОГО КОЛЛЕДЖА ОГУ

Солтус Наталья Васильевна

г. Оренбург

В настоящее время в системе образования важное значение приобретает проблема подготовки высококвалифицированных, всесторонне развитых специалистов, обладающих широким кругозором, глубокими техническими знаниями, прочными практическими умениями и навыками, способных к творческой технической деятельности.

Решению этой проблемы во многом способствует включение в учебный процесс, а именно в технические дисциплины, такие как технология машиностроения, технологическая оснастка, процессы формообразования и инструменты технических задач.

Применение технических задач на занятиях возможно на различных этапах обучения: при объяснении и закреплении нового материала, а в процессе контроля знаний и умений. Решая задачи, учащиеся повторяют, закрепляют и получают новые знания, овладевают общими методами технических и технологических расчетов, благодаря чему достигается связь теории с практикой [1].

Одним из важных условий успешного решения задачи является анализ ее исходных данных. Целесообразно приучать учащихся решать задачи в такой последовательности:

а) уяснение условия задачи;

б) расчленение задачи на данные и искомые;

в) составление общего плана решения;

г) нахождение дополнительных данных (если это требуется для решения);

д) получение результата в общем виде;

е) оформление результата решения с использованием общепринятых условных обозначений;

ж) оценка и проверка правильности решения задачи

Обучение студентов решению задач следует начинать с простых: с выбора заготовки, материала детали в соответствии с данными, содержащимися в условии задачи, и дополнительными требованиями; с выбора режущего инструмента для обработки различных поверхностей; выбора количества чистовых и черновых проходов; с нахождения по видам брака его причин и мер предупреждения их и др.

Постепенно студенты переходят к решению более сложных задач: составлению рациональной последовательности обработки детали, конструированию приспособлений, нахождению оптимальных режимов обработки деталей и др.

Большое значение при организации обучения учащихся решению технических задач принадлежит использованию алгоритмов. Алгоритм - это жесткая последовательность выполнения действий при решении задач. Различают конкретные и обобщенные алгоритмы, которые характеризуются степенью обобщенности самих предписаний. Применение обобщенных алгоритмов формирует у учащихся умение решать самостоятельно технические задачи, способствует развитию технического мышления. На этапе проверки и контроля знаний и умений возможна также индивидуальная организация решения задач. [1].

Технические задачи разнообразны по содержанию, дидактическим целям, характеру умственной деятельности, проявляющейся при их решении.

Различают четыре вида технических задач [2]:

1 Задачи на классификацию и конкретизацию технического материала:

- на классификацию технических объектов;

- на конкретизацию технических объектов;

2 Задачи на оперирование пространственными образами:

- на воссоздание пространственного образа технического объекта на основе описания;

- требующие мысленно проследить изменения, происходящие в процессе обработки детали;

- на установление пространственных зависимостей.

3 Конструктивно-технические задачи:

- на изменение конструкции;

- собственно конструкторские.

4 Технологические задачи:

- режимные;

- ситуационные;

- на планирование;

- диагностические.

Рассмотрим несколько примеров этих задач и методику их решения на занятиях по специальным дисциплинам [2].

Задачи на классификацию и конкретизацию технического материала применяют на выделение конкретных случаев из многообразных явлений и объектов или их подведение под общее правило. Объединение разнотипных технических объектов и материала есть способ упорядочения действительности, подведение под известные научные и технические понятия новых фактов и выработка новых понятий. Изучение учебного материала путем классификации и систематизации способствует активизации познавательной деятельности студентов, является важным условием осмысленного усвоения знаний и развития логического мышления. Решение этих задач способствует также формированию у учащихся умственных операций по анализу, синтезу и сравнению. Благодаря этим приемам преподаватель подводит студентов к осознанному применению знаний, к умению видеть общее в частном и объяснять частное на базе общего, к пониманию причинно-следственных зависимостей.

Этим путем студенты находят сходство, различие и производят классификацию машин, механизмов, приборов, средств измерения, а также определяют разновидности деталей и частей при систематизации учебного материала об устройстве данного технического объекта.

Одним из ярких примеров такой задачи является решение задачи на классификацию технических объектов т.е. подведение различных частных случаев под общее правило, принцип или закон.

Распределить нижеперечисленные механизмы на две группы в соответствии с выполняемыми ими функциями:

а) ременная передача;

б) ходовой винт с гайкой;

в) кривошипно-шатунный механизм;

г) реечный механизм;

д) кулачковый механизм;

е) червячная передача;

ж) зубчатая передача;

з) коническая передача.

Студентам известно, что механизмы, из которых состоят машины, выполняют различные функции. Одни из них передают движение, другие преобразуют. На основе этих обобщенных знаний они должны расклассифицировать заданные технические устройства. [3].

Следующая задача на конкретизацию технических объектов т. е выделение из многообразия некоторых конкретных объектов, к которым применимо общее правило, то есть нахождение частных случаев, хорошо иллюстрирующих какую-либо техническую закономерность.

В каких из перечисленных случаев действие сил трения в токарном станке является полезным свойством, а в каких - вредным?

1. Передача движения от двигателя к коробке скоростей с помощью ремня.

2. Резание металла.

3. Движение салазок суппорта по направляющим.

4. Закрепление резца в резцедержателе.

Из курса физики студентам известно, что трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно - уменьшить.

При анализе решения задачи преподаватель обращает внимание на эти свойства трения и предлагает последовательно рассмотреть каждый случай в отдельности. После этого студенты устанавливают, что в первом и четвертом случаях трение полезно, в остальных - вредно. В заключение преподаватель может предложить студентам привести примеры использования в технике полезных свойств трения. Значение этой задачи определяется ее межпредметным характером и конкретизацией понятия трения применительно к различным техническим устройствам.

В основе задач на оперирование пространственными образами лежит умение оперировать этими образами и соотношениями. К этой группе относятся также задачи на пространственное воображение. Рассмотрим примеры. обучение технический задача алгоритм

Задачи на воссоздание пространственного образа технического объекта на основе описания следующие:

Определить, какая из изображенных на рисунке 1 кинематических схем соответствует следующему описанию механизма: "На ведущем валу механизма жестко закреплен зубчатый конус, состоящий из пяти колес: z₁= 15, z₂= 18, z₃ = 20, z₄= 25, z₅= 30. Вращение ведомому валу с зубчатым колесом z₇= 15, сидящем на шпонке, передается накидным колесом z₆=15. Накидное зубчатое колесо вращается на оси скобы, которое свободно сидит на ведомом валу".

Рисунок 1 - Кинематическая схема механизма

В процессе решения этой задачи студенты должны внимательно прочитать описание механизма и наглядно представить себе его образ. Затем выбрать изображение механизма, соответствующее представленному образу. Данная задача служит для контроля и проверки уровня развития у студентов технического мышления, его наглядно-образного компонента [3].

Задачи на установление пространственных зависимостей - это задачи, для решения которых требуется на основе ознакомления с реальной деталью, ее техническим рисунком или чертежом составить эскиз этой детали, начертить ее проекцию или кинематическую схему. Например, начертить кинематическую схему передачи, изображенную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Кинематическая схема передачи

Предлагаемая задача является одной из простейших данного типа. Учитывая разную подготовку студентов, преподавателю рекомендуется включать в задания передачи разной сложности. Это обеспечивает индивидуальный подход в обучении. Но не следует и слишком усложнять задание, так как изображение кинематических схем отнимает много времени на занятиях.

Следующий вид задач, это конструктивно-технические задачи, которые требуют создания субъективно новых технических устройств. Студенты делают "открытия", объективно не имеющие ценности. Однако путь к "открытию для себя" психологически может быть не менее труден, чем дорога, по которой идет конструктор. Такого рода задачи не должны предусматривать сложных расчетов, инженерного анализа конструкции. Центр поиска следует сосредоточить на нахождении идей конструкции. На занятиях по технологии машиностроения, такие задачи возникают при разработке различного рода приспособлений, увеличивающих производительность труда станочника.

Последовательность решения конструктивно-технических задач может быть примерно, такой как на рисунке 3.

Рисунок 3 - Последовательность решения конструктивно-технических задач

К технологическим задачам относятся задачи, связанные с планированием последовательности выполнения работ, установлением неисправностей технических устройств и их устранением, выбором способа обработки, материала заготовки, инструмента, режимов обработки, оборудования и приспособлений.

Режимные задачи - это задачи, требующие изменения режимов работы технических устройств, а также выбора оптимальных режимов их работы в заданных условиях. Например, выбрать число черновых и чистовых проходов при обработке детали с первоначального диаметра 60-мм до диаметра 46мм, если деталь необходимо выполнить с высокой степенью точности, при этом длина детали 300 мм.

Студентам известно, что необходимо стремиться по возможности срезать весь припуск за один проход. Если же жесткость заготовки недостаточна или требуется высокая точность, то обтачивание выполняется за несколько проходов. Для чернового прохода глубину резания обычно принимают 4-6 мм, для чистового прохода соответственно 0,5-2 мм. При решении данной задачи прежде всего вычисляют глубину резания, которая равна 7 мм.

На основе вычисления студенты приходят к выводу, что припуск на обработку за один проход снять нельзя. Поэтому им необходимо определить оптимальное число черновых и чистовых проходов.

Вариантов решения может быть несколько и они представлены в таблице 1.

Таблица 1- Варианты решения задачи

При анализе решения задачи преподаватель должен указать студентам, что, учитывая недостаточную жесткость детали и требуемую точность обработки, одним из рациональных и правильных будет 3 вариант.

Ситуационные задачи - задачи на анализ создавшейся ситуации и нахождение путей выхода из нее.

В процессе решения ситуационных задач используются разнообразные технологические ситуации различной степени сложности. Основной целью подобных задач является формирование новых знаний, так как при решении большинства их у учащихся возникает несоответствие между имеющимися знаниями и умениями, и новыми фактами, требующими объяснения [2].

Приведем примерную структуру решения подобных задач:

а) получение информации, характеризующей ситуацию;

б) воспроизведение ситуации или ее модели и их анализ;

в) актуализация соответствующей системы знаний, необходимых для подготовки к анализу ситуации или ее воссозданию.

Установить причину брака - конусности цилиндрической детали, обработанной в центрах. Предложить способы устранения данного вида брака.

Решение этой задачи требует от студентов знаний причин брака при обтачивании наружных цилиндрических поверхностей. Основными причинами конусности являются смещение оси центра задней бабки относительно оси шпинделя станка и перекос заднего центра вследствие загрязнения конической поверхности пиноли задней бабки. Преподаватель обращает внимание прежде всего на эти две основные причины. Вместе с тем студенты должны предусмотреть появление конусности в результате неправильной установки резца и другие причины.

Задачи на планирование - это задачи, связанные с выбором рационального способа и последовательности обработки детали.

Предложить способ обработки на токарном станке конических поверхностей в деталях, изображенных на рисунке 4. Обосновать целесообразность выбранных способов обработки.

Задача требует знания студентов не столько способов обработки конических поверхностей, сколько достоинств и недостатков каждого из них. До решения данной задачи преподавателю необходимо вместе с ними проанализировать конструктивные особенности каждой детали, обратив особое внимание па длину и углы конусов. После этого студенты приступают к самостоятельному выбору способа обработки.

Рисунок 4 - Конические поверхности в деталях

Диагностические задачи - это задачи на постановку технического диагноза, требующие на основе анализа производственной ситуации сделать заключение о причинах ее возникновения.

Решение таких задач требует анализа информации, умения оценить ее и выбрать существенную часть информации, установить причину наступления рассматриваемых условий. Эти задачи характеризуются завершенностью ситуации и связаны с поломками, неполадками, авариями, получением дефектной продукции и т. п.

На основе анализа хода решения таких задач можно предложить примерную общую структуру их решения:

а) получение информации, характеризующей данную ситуацию, выявление дополнительных данных (если это требуется по условию задачи);

б) анализ информации и (постановка проблемы;

в) выявление существенных признаков явлений, определяющих наступление рассматриваемых ситуаций;

г) обобщение выводов и постановка диагноза;

д) проверка правильности решения.

Систематическое решение учащимися технических задач способствует прочному закреплению теоретических знаний, более глубокому пониманию причинно-следственных связей между изучаемыми явлениями, что имеет большое значение для студентов технических колледжей. [2].

В то же время следует иметь в виду, что применение чрезмерно большого количества задач на занятиях по специальным дисциплинам отрицательно сказывается на качестве знаний студентов, так как решение занимает много времени. Поэтому рекомендуется применять на занятиях не более 1-2 задач, которые должны быть тесно увязаны с темой, содержанием и логической структурой учебного материала.

Список литературы

1. Гайнеев, Э.Р. Особенности технического мышления современного квалифицированного рабочего / Э.Р. Гайнеев // Педагогическое образование. - 2014. - №3. - С. 10-15.

2 Петрова, С.Д. Педагогический потенциал эвристических задач в формировании технической компетентности будущего мастера производственного обучения / С.Д. Петрова // Вестник Оренбургского Государственного Университета - 2017. - №6. - С. 15-18.

3 Доронин, Ф.А. Теоретическая механика [Электронный ресурс] : учебное пособие / Ф.А. Доронин. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2018. - 480 с. - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/101840. - Загл. с экрана.

Размещено на Allbest.ru