Интенсификация подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсу строительной механики
Т.
В. МоисееваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Моисеева
Т.
В.,
Вешуткин
В.
Д. Интенсификация подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсу строительной механики // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2013. – № 8 (август). – С.
31–35. – URL:
http://e-koncept.ru/2013/13161.htm.
Аннотация. В условиях сокращения сроков обучения студентов технического профиля, возникает необходимость совершенствования учебного процесса с целью сохранения основ фундаментальной подготовки по общетехническим и специальным предметам. Преподавателями кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Нижегородского технического университета разработана методика проведения лабораторных занятий по курсам «Строительная механика корабля», «Строительная механика машин», «Строительная механика самолета», включающая элементы дистанционного обучения при самостоятельной подготовке студентов к выполнению лабораторных работ.
Ключевые слова:
дистанционное обучение, лабораторный практикум, строительная механика, самостоятельная работа студентов
Похожие статьи
Текст статьи
Вешуткин Владимир Дмитриевич,кандидат технических наук, доцент кафедры динамики, прочности машин и сопротивления материалов ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний НовгородVvеshutkin@mail.ru
Моисеева Татьяна Владимировна,кандидат педагогических наук, доцент кафедры динамики, прочности машин и сопротивления материалов ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгородtvm.nntu@nextmail.ru
Интенсификация подготовки студентов
к выполнению лабораторных работ
по курсу строительной механики
Аннотация.В условиях сокращения сроков обучения студентов технического профиля, возникает необходимость совершенствования учебного процесса с целью сохранения основ фундаментальной подготовки по общетехническим и специальным предметам. Преподавателями кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Нижегородского технического университета разработана методика проведения лабораторных занятий по курсам «Строительная механика корабля», «Строительная механика машин», «Строительная механика самолета», включающая элементы дистанционного обучения при самостоятельной подготовке студентов к выполнению лабораторных работ. Ключевые слова:строительная механика, лабораторный практикум, самостоятельная работа студентов, дистанционное обучение.
На кафедре «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Нижегородского государственного технического университета задача совершенствования учебного процесса решается как с помощью интенсификации проведения лабораторных занятий, так и с помощью усовершенствования лабораторной базы. Особое внимание уделено внедрению современных методов подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсам «Строительная механика корабля», «Строительная механика машин» и «Строительная механика самолета».Усовершенствование лабораторной базы
На кафедре разработана и внедрена в учебный процесс универсальная лабораторная установка (рис.1), позволяющая выполнять четыре типа опытов (рис.3–6) за счет быстрого изменения конструкции установки.При изучении различных типов опор в конструкциях машин, самолетов и судов студенты обнаруживают непонимание физических процессов, лежащих в основе принципов действия опорных закреплений. Лабораторная установка позволяет наглядно представить принципы действия различных опорных закреплений, так как в конструкции установки наглядно раскрываются способы взаимодействия элементов упругой системы. Лабораторная установка обладает возможностью быстрой и простой трансформации конструкции для проведения различных опытов и точной регистрации характеристик опорных закреплений. Все это позволяет значительно сократить время проведения серии лабораторных работ и снизить погрешность измерений.Трансформация конструкции осуществляется за счет установки (удаления) съемных опор 7 (рис.1), которые выполнены в виде втулок, надетых на неподвижные жесткозакрепленные стержни.На рис.1показана схема универсальной лабораторной установки.
Рис.1. Схема лабораторной установки
1–основная испытательная балка;2–балка для создания упругого защемления балки 1;3–балка для создания упругого проседания балки 1;4–стержень, соединяющий балки 1 и 3 с помощью шарниров 5;5–шарниры;6–шарнирные несъемные опоры;7–шарнирные съемные опоры;8–панель для крепления элементов конструкции;9–индикаторы ИЧ1; 10–грузы.
На основаниисхемы лабораторной установки студенты с помощью преподавателя определяют вид основной расчетной схемы, показанной на рис.2.
Рис.2. Основная расчетная схема
Исходя из основной расчетной схемы, можно получить две схемы, различной конфигурации для определения коэффициентов податливости при просадке опоры и при повороте опоры.На рис.3 показана расчетная схема для определения коэффициента податливости при просадке. В этом случае необходимо снять опоры на верхнем конце балки 2 и на правом конце балки 1 (рис.1). Тогда балка 3 под действием внешней нагрузки изгибается, как показано на рис.3и на ее правом концевом сечении можно измерить прогиб индикатором 2. Рис. 3. Расчетная схема для определениякоэффициента податливости опоры при просадке
На рис. 4показана расчетная схема для определения коэффициента податливости опоры при повороте. В этом случае убирают промежуточную опору на балке 3 и на правом конце балки 1 (рис.1). Тогда балка 1 под действием внешней нагрузки будет передавать момент на несъемную опору, соединяющую балки 1 и 2. Прогиб левого концевого сечения балки 1 можно измерить индикатором 1 (рис.1).Угол поворота на несъемной опоре балки 1 определяется через значение экспериментально полученного прогиба.
Рис.4. Расчетная схема для определениякоэффициента податливости опоры при повороте
Кроме того, лабораторная установка может быть использована еще для уточнения модуля продольной упругости (рис.5). Для этого необходимо убрать съемные опоры на балках 2 и 3 (рис.1), а на балку 1 установить индикатор 3 и измерить максимальный прогиб от приложенной нагрузки (рис.5). По результатам эксперимента (величине прогиба) получить экспериментальное значение модуля продольной упругости и сравнить его с теоретическим.
Рис.5. Опыт по уточнению модуляпродольной упругости
И, наконец, универсальную лабораторную установку можно использовать для определения элементов изгиба статически неопределимой балки (рис.6). Для этого необходимо убрать съемную опору на правом конце балки 1 (рис.1) и с помощью индикаторов 1, 2, 3 определить величину прогиба в различных сечениях балки 1. На основании полученных результатов можно вычислить величины углов поворота, изгибающих моментов и срезывающих сил в этих сечениях.
Рис.6. Определение параметровизгиба для статически неопределимой балкиЭлементы дистанционного обучения при самостоятельной подготовке студентов к выполнению лабораторных работВ современных условиях усиливается тенденция внедрения в учебный процесс дистанционных методов обучения.Дистанционное обучение–взаимодействие учителя и учащихся между собой на расстоянии, отражающее все присущие учебному процессу компоненты (цели, содержание, методы, организационные формы, средства обучения) и реализуемое специфичными средствами Интернеттехнологий или другими средствами, предусматривающими интерактивность[1, 2].
С одной стороны, в условиях доступности обучения с использованием сети Интернет, студенты получают возможность самостоятельного развития, самообучения и самоконтроля. С другой стороны, нельзя недооценивать роль аудиторных занятий, где немаловажную роль в обучении и воспитании студентов играет личность преподавателя. Его живое слово, вдохновенное изложение материала, индивидуальный подход к обучаемым, все это указывает первостепенность обучения классического по сравнению с дистанционным, виртуальным. Поэтому, мы считаем, что дистанционное обучение должно найти свое место в учебном процессе как дополнительный метод обучения. Разработанный нами метод самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ cэлементами дистанционного обучения применяется не как основной, а как дополнительный метод. Лабораторная работа «Определение коэффициентов податливости при просадке и повороте опорных закреплений» состоит из двух частей.Первую частьработы «Определение коэффициента податливости опоры при просадке» студенты выполняют под руководством преподавателя. Преподаватель знакомит студентов с конструкцией лабораторной установки и объясняет, как нужно настроить лабораторную установку, чтобы получить эффект упругопроседающей опоры. Лабораторная установка трансформируется в такое положение, что стержень FBполучает вертикальное перемещение, и вся верхняя часть рамы (D–E–F) заменяется упруго –проседающей опорой B(рис. 7). Стержень FBполучает вертикальное перемещение за счет того, что из состава конструкции убирают съемные опоры Bи C. Преподаватель демонстрирует явление упругого проседания концевого сечения В, показывает,как пользоваться измерительными приборами и добивается понимания студентами физической стороны явления.
Рис.7. Экспериментальное определение коэффициента податливости опоры при просадке
На втором этапе, при подготовке к выполнению второй части лабораторной работы «Определение коэффициента податливости опоры при повороте» студенты получают доступ в интернете к электронному пособию по подготовке к лабораторной работе. Электронное пособие включает в себя 4 блока: содержание лабораторной работы, конспект лекций по изучаемой теме, глоссарий и тренажер.Тренажер имеет два режима –режим обучения, режим самоконтроля. Результаты, полученные студентом, при тестировании в режиме самоконтроля доступны преподавателю и позволяют ему перед проведением лабораторной работы предусмотреть индивидуальный подход к тем студентам, у которых в процессе самоконтроля возникли трудности в изучении теоретического материала или понимании экспериментальной задачи. Это позволяет преподавателю правильно распределить студентов по подгруппам, так, чтобы в каждую подгруппу входили как хорошо успевающие студенты, так и те, кто нуждается в руководстве и дополнительных разъяснениях.Таким образом, в условиях сокращения учебного времени, усовершенствование лабораторной базы и использование современного метода подготовки студентов к выполнению лабораторнойработы способствует решению важных задач: обеспечению наглядности учебного процесса и упрощению процедуры проведения экспериментов, расширению видов самостоятельной работы студентов, что позволяет добиться повышения уровня усвоения студентами теоретического материала высокой степени абстракции.
Ссылки на источники1.Теория и практика дистанционного обучения / Е.С.Полат, М.Ю.Бухаркина, и др.; Под ред. Е.С.Полат // М.: Академия, 2004.–416 с.2.Полат Е.С.Педагогические технологии дистанционного обучения.–М.: Академия, 2006.–400 с.
Veshutkin Vladimir,Candidate of technical Sciences, associate professorof Nizhny Novgorod state technical University of a name R.E.Alekseyev, Nizhny NovgorodVvеshutkin@mail.ruMoiseeva Tatyana,Candidate of pedagogical Sciences, associate professorof Nizhny Novgorod state technical University of a name R.E.Alekseyev, Nizhny Novgorodtvm.nntu@nextmail.ru
Intensification of preparation of students to implementation of laboratory works on course of structural mechanicsAbstract.In the conditions of reduction of periods of teaching of students technical profile, there is a need to improve the educational process in order to preserve the foundations of basic fundamental training in technical and vocational subjects. By the teachers of department “Dynamics and strength of machines and resistance of materials”of Nizhny Novgorod state technical University is developed method of laboratory employments on courses “Structural mechanics of ship”, “Structural mechanics of machines”, “Structural mechanics of airplane”, including the elements of the distance learning at independent preparation of students to implementation of laboratory works.Keywords:structural mechanics, laboratory practical, independent work of students, distance learning.
Рекомендовано к публикации:Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
Моисеева Татьяна Владимировна,кандидат педагогических наук, доцент кафедры динамики, прочности машин и сопротивления материалов ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний Новгородtvm.nntu@nextmail.ru
Интенсификация подготовки студентов
к выполнению лабораторных работ
по курсу строительной механики
Аннотация.В условиях сокращения сроков обучения студентов технического профиля, возникает необходимость совершенствования учебного процесса с целью сохранения основ фундаментальной подготовки по общетехническим и специальным предметам. Преподавателями кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Нижегородского технического университета разработана методика проведения лабораторных занятий по курсам «Строительная механика корабля», «Строительная механика машин», «Строительная механика самолета», включающая элементы дистанционного обучения при самостоятельной подготовке студентов к выполнению лабораторных работ. Ключевые слова:строительная механика, лабораторный практикум, самостоятельная работа студентов, дистанционное обучение.
На кафедре «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Нижегородского государственного технического университета задача совершенствования учебного процесса решается как с помощью интенсификации проведения лабораторных занятий, так и с помощью усовершенствования лабораторной базы. Особое внимание уделено внедрению современных методов подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсам «Строительная механика корабля», «Строительная механика машин» и «Строительная механика самолета».Усовершенствование лабораторной базы
На кафедре разработана и внедрена в учебный процесс универсальная лабораторная установка (рис.1), позволяющая выполнять четыре типа опытов (рис.3–6) за счет быстрого изменения конструкции установки.При изучении различных типов опор в конструкциях машин, самолетов и судов студенты обнаруживают непонимание физических процессов, лежащих в основе принципов действия опорных закреплений. Лабораторная установка позволяет наглядно представить принципы действия различных опорных закреплений, так как в конструкции установки наглядно раскрываются способы взаимодействия элементов упругой системы. Лабораторная установка обладает возможностью быстрой и простой трансформации конструкции для проведения различных опытов и точной регистрации характеристик опорных закреплений. Все это позволяет значительно сократить время проведения серии лабораторных работ и снизить погрешность измерений.Трансформация конструкции осуществляется за счет установки (удаления) съемных опор 7 (рис.1), которые выполнены в виде втулок, надетых на неподвижные жесткозакрепленные стержни.На рис.1показана схема универсальной лабораторной установки.
Рис.1. Схема лабораторной установки
1–основная испытательная балка;2–балка для создания упругого защемления балки 1;3–балка для создания упругого проседания балки 1;4–стержень, соединяющий балки 1 и 3 с помощью шарниров 5;5–шарниры;6–шарнирные несъемные опоры;7–шарнирные съемные опоры;8–панель для крепления элементов конструкции;9–индикаторы ИЧ1; 10–грузы.
На основаниисхемы лабораторной установки студенты с помощью преподавателя определяют вид основной расчетной схемы, показанной на рис.2.
Рис.2. Основная расчетная схема
Исходя из основной расчетной схемы, можно получить две схемы, различной конфигурации для определения коэффициентов податливости при просадке опоры и при повороте опоры.На рис.3 показана расчетная схема для определения коэффициента податливости при просадке. В этом случае необходимо снять опоры на верхнем конце балки 2 и на правом конце балки 1 (рис.1). Тогда балка 3 под действием внешней нагрузки изгибается, как показано на рис.3и на ее правом концевом сечении можно измерить прогиб индикатором 2. Рис. 3. Расчетная схема для определениякоэффициента податливости опоры при просадке
На рис. 4показана расчетная схема для определения коэффициента податливости опоры при повороте. В этом случае убирают промежуточную опору на балке 3 и на правом конце балки 1 (рис.1). Тогда балка 1 под действием внешней нагрузки будет передавать момент на несъемную опору, соединяющую балки 1 и 2. Прогиб левого концевого сечения балки 1 можно измерить индикатором 1 (рис.1).Угол поворота на несъемной опоре балки 1 определяется через значение экспериментально полученного прогиба.
Рис.4. Расчетная схема для определениякоэффициента податливости опоры при повороте
Кроме того, лабораторная установка может быть использована еще для уточнения модуля продольной упругости (рис.5). Для этого необходимо убрать съемные опоры на балках 2 и 3 (рис.1), а на балку 1 установить индикатор 3 и измерить максимальный прогиб от приложенной нагрузки (рис.5). По результатам эксперимента (величине прогиба) получить экспериментальное значение модуля продольной упругости и сравнить его с теоретическим.
Рис.5. Опыт по уточнению модуляпродольной упругости
И, наконец, универсальную лабораторную установку можно использовать для определения элементов изгиба статически неопределимой балки (рис.6). Для этого необходимо убрать съемную опору на правом конце балки 1 (рис.1) и с помощью индикаторов 1, 2, 3 определить величину прогиба в различных сечениях балки 1. На основании полученных результатов можно вычислить величины углов поворота, изгибающих моментов и срезывающих сил в этих сечениях.
Рис.6. Определение параметровизгиба для статически неопределимой балкиЭлементы дистанционного обучения при самостоятельной подготовке студентов к выполнению лабораторных работВ современных условиях усиливается тенденция внедрения в учебный процесс дистанционных методов обучения.Дистанционное обучение–взаимодействие учителя и учащихся между собой на расстоянии, отражающее все присущие учебному процессу компоненты (цели, содержание, методы, организационные формы, средства обучения) и реализуемое специфичными средствами Интернеттехнологий или другими средствами, предусматривающими интерактивность[1, 2].
С одной стороны, в условиях доступности обучения с использованием сети Интернет, студенты получают возможность самостоятельного развития, самообучения и самоконтроля. С другой стороны, нельзя недооценивать роль аудиторных занятий, где немаловажную роль в обучении и воспитании студентов играет личность преподавателя. Его живое слово, вдохновенное изложение материала, индивидуальный подход к обучаемым, все это указывает первостепенность обучения классического по сравнению с дистанционным, виртуальным. Поэтому, мы считаем, что дистанционное обучение должно найти свое место в учебном процессе как дополнительный метод обучения. Разработанный нами метод самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ cэлементами дистанционного обучения применяется не как основной, а как дополнительный метод. Лабораторная работа «Определение коэффициентов податливости при просадке и повороте опорных закреплений» состоит из двух частей.Первую частьработы «Определение коэффициента податливости опоры при просадке» студенты выполняют под руководством преподавателя. Преподаватель знакомит студентов с конструкцией лабораторной установки и объясняет, как нужно настроить лабораторную установку, чтобы получить эффект упругопроседающей опоры. Лабораторная установка трансформируется в такое положение, что стержень FBполучает вертикальное перемещение, и вся верхняя часть рамы (D–E–F) заменяется упруго –проседающей опорой B(рис. 7). Стержень FBполучает вертикальное перемещение за счет того, что из состава конструкции убирают съемные опоры Bи C. Преподаватель демонстрирует явление упругого проседания концевого сечения В, показывает,как пользоваться измерительными приборами и добивается понимания студентами физической стороны явления.
Рис.7. Экспериментальное определение коэффициента податливости опоры при просадке
На втором этапе, при подготовке к выполнению второй части лабораторной работы «Определение коэффициента податливости опоры при повороте» студенты получают доступ в интернете к электронному пособию по подготовке к лабораторной работе. Электронное пособие включает в себя 4 блока: содержание лабораторной работы, конспект лекций по изучаемой теме, глоссарий и тренажер.Тренажер имеет два режима –режим обучения, режим самоконтроля. Результаты, полученные студентом, при тестировании в режиме самоконтроля доступны преподавателю и позволяют ему перед проведением лабораторной работы предусмотреть индивидуальный подход к тем студентам, у которых в процессе самоконтроля возникли трудности в изучении теоретического материала или понимании экспериментальной задачи. Это позволяет преподавателю правильно распределить студентов по подгруппам, так, чтобы в каждую подгруппу входили как хорошо успевающие студенты, так и те, кто нуждается в руководстве и дополнительных разъяснениях.Таким образом, в условиях сокращения учебного времени, усовершенствование лабораторной базы и использование современного метода подготовки студентов к выполнению лабораторнойработы способствует решению важных задач: обеспечению наглядности учебного процесса и упрощению процедуры проведения экспериментов, расширению видов самостоятельной работы студентов, что позволяет добиться повышения уровня усвоения студентами теоретического материала высокой степени абстракции.
Ссылки на источники1.Теория и практика дистанционного обучения / Е.С.Полат, М.Ю.Бухаркина, и др.; Под ред. Е.С.Полат // М.: Академия, 2004.–416 с.2.Полат Е.С.Педагогические технологии дистанционного обучения.–М.: Академия, 2006.–400 с.
Veshutkin Vladimir,Candidate of technical Sciences, associate professorof Nizhny Novgorod state technical University of a name R.E.Alekseyev, Nizhny NovgorodVvеshutkin@mail.ruMoiseeva Tatyana,Candidate of pedagogical Sciences, associate professorof Nizhny Novgorod state technical University of a name R.E.Alekseyev, Nizhny Novgorodtvm.nntu@nextmail.ru
Intensification of preparation of students to implementation of laboratory works on course of structural mechanicsAbstract.In the conditions of reduction of periods of teaching of students technical profile, there is a need to improve the educational process in order to preserve the foundations of basic fundamental training in technical and vocational subjects. By the teachers of department “Dynamics and strength of machines and resistance of materials”of Nizhny Novgorod state technical University is developed method of laboratory employments on courses “Structural mechanics of ship”, “Structural mechanics of machines”, “Structural mechanics of airplane”, including the elements of the distance learning at independent preparation of students to implementation of laboratory works.Keywords:structural mechanics, laboratory practical, independent work of students, distance learning.
Рекомендовано к публикации:Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
