"Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные люди, которые могут самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора, прогнозируя их возможные последствия, способны к сотрудничеству, отличаются мобильностью, динамизмом, конструктивностью, обладают развитым чувством ответственности за судьбу страны" (Из концепции модернизации российского образования на период до 2010 года).
Современное представление о фундаментальности образования - это такое образование, получив которое человек способен самостоятельно работать, учиться и переучиваться.
Основной задачей учебного процесса становится: формирование креативности, умения работать в команде, проектного мышления, аналитических способностей, коммуникативных компетенций, толерантности, способности к самообучению, что обеспечивает успешность личностного, профессионального и карьерного роста молодежи. Именно эта главная задача должна решаться в учреждениях начального профессионального образования.
Особенность преподавания общеобразовательных дисциплин в профессиональном училище - это обучение через развитие профессиональных знаний и навыков обучающихся различных специальностей. Преподавание дисциплин в нашем профессиональном училище осуществляется через их профилирование и межпредметные связи. Профилирование дисциплин и межпредметные связи решают проблему активизации мыслительной деятельности учащихся, помогают развитию самостоятельного логического мышления при любых традиционных и нетрадиционных методах и приемах уроков (Слайд № 2)
Цель профилирования и межпредметных связей - расширить и углубить знания, показать их практическое применение в жизни, пробудить у учащихся стремление к творчеству, помочь им это творчество проявить, выработать у них умение быстро мыслить, а затем свои мысли кратко изложить и суметь применить в практике. Преподаватели нашего училища используют творческие задания, экспериментальные задачи, диктанты, соревнования, конкурсы, нестандартные вопросы производственного характера, составление и разгадывание профессиональных и практических кроссвордов, опережающие индивидуальные задания и т.д.
Преподавателю профессионального училища надо усвоить, что мы готовим нового человека, гражданина, личность, будущего рабочего. Весь процесс нашего урока должен быть построен таким образом, чтобы решались проблемы, требующие непрерывного размышления и поиска, а не просто запоминания или применения уже готового приема. Надо помнить всегда, что в процессе обучения под влиянием изучаемого материала формируются личностные качества человека, причем даже тогда, когда сами научные факты впоследствии забудутся. Учеба формирует систему ценностей, представлений и взаимоотношений, которые со временем не рассеиваются, не теряют своей силы. Человек не забывает того, что учит, на все сто процентов. Наиболее важные понятия и факты надолго остаются в его памяти, чтобы неожиданно оказаться полезными в будущем. Надо помнить, что только в самостоятельном преодолении препятствий вырабатывается характер и появляется уверенность в собственных силах. Поэтому такие ситуации надо постоянно создавать на уроках. Этому отлично способствует профилирование преподавания предмета, то есть максимальное приближение изучаемых физических законов и явлений к будущей профессиональной деятельности сегодняшних учеников. И тогда наши ученики впоследствии не раз испытают ни с чем несравнимое наслаждение от благополучного завершения работы над сложной проблемой, теоретической или производственной.
Наше учреждение готовит профессиональные кадры для железнодорожного транспорта (Слайд № 3). На преподавании физики в группах по профессии "Помощник машиниста локомотива" продемонстрирую профилирование дисциплины и межпредметую связь с дисциплинами профессионального цикла.
Профессия помощника машиниста - это высококвалифицированный труд, требующий большого объёма знаний и навыков, т.к. электровоз - сложная техническая система.
(Слайд № 4 и №5) Среди профессионально важных качеств помощника машиниста важную роль играет развитое техническое мышление, а становление и развитие этого качества происходит при изучении физики. Развитое техническое мышление позволяет принимать оперативное решение производственных технических задач в ограниченное время и в разных условиях. Для помощника машиниста в его работе самое главное - обеспечить безопасность движения. Для того чтобы выполнять свои должностные обязанности, нашему выпускнику потребуются прочные знания дисциплин профессионально - технического цикла, основу которых составляют физические законы, теории, явления.
На Красноярской железной дороге курсируют электровозы переменного тока: ЭП-1, Ермак, ВЛ80-Т, ВЛ80-Р, ВЛ85, ВЛ80 ТК (Слайд № 6). Развитие электрической тяги стало возможным благодаря учению об электричестве и магнетизме (Слайд № 7). При изучении этого раздела физики обучающиеся повторяют открытия тех ученых, без труда которых электрическая тяга была бы невозможной. От экспериментов Эрстеда, открытия электромагнитной индукции М. Фарадеем до изобретения эл. двигателя Б. Якоби, трансформатора Яблочковым, трехфазной системы производства и передачи эл. тока Доливо-Добровольским. Организация повторения этих открытий проходит в нетрадиционной форме учебных занятий: по аналогии телепрограммы "Как это было" проводится исследовательская работа по изучению явления электромагнитной индукции и его закономерностей. Урок сопровождает компьютерная презентация, подготовленная заранее "историками". Два - три обучающихся при информационной поддержке преподавателя, его направляющей и коррекционной работе создают презентацию урока, при этом постепенно приобретают опыт работы с информацией в сети Интернет, учатся её обрабатывать и наглядно оформлять на компьютере. При организации исследовательской работы рекомендую использовать не только традиционные приборы, но и компьютерные модели, которые позволяют более наглядно представлять и понимать явление, изменять условия эксперимента.
Поэтому особое место в деятельности педагога занимает использование передовых информационно-коммуникативных технологий. Это позволяет реализовывать поставленные перед преподавателем цели и задачи современного образования (личностно-ориентированное обучение, формирование и развитие исследовательских, информационных и коммуникативных способностей, развитие мышления, формирование модельных представлений и т.д.). С помощью компьютера можно не только решать такие образовательные задачи, которые традиционные образовательные технологии решить не могут (демонстрация не наблюдаемых и трудно воспроизводимых явлений природы, визуализация изучаемых теоретических, частичная замена демонстрационного и лабораторного эксперимента компьютерным), но и реализовывать профессиональную направленность преподавания.
На уроках физики будущие работники ж/д транспорта узнают и доказывают при решении задач профессиональной направленности, почему использование переменного тока наиболее экономически выгодно, так как его величину можно изменять с помощью трансформатора практически без потерь энергии. Это позволяет существенно снизить стоимость грузоперевозок, а также стоимость электрификации железных дорог (Слайд № 8). При изучении "Закона Ома для участка и полной цепи ", "Работа и мощность постоянного тока" практическую часть заданий рекомендую проводить в форме расчета параметров эл. цепи эл. ж/д постоянного тока. Получая эти параметры, они понимают на конкретной практической ситуации значение падения напряжения на участке цепи эл. ж/д постоянного тока, и сами отвечают на вопрос: "Почему через каждые 10-20 км приходится строить тяговые подстанции?" (Приложение № 1, Приложение №2)
Неподдельный интерес и удивление видны в глазах учеников, когда они узнают что газовый закон Бойля-Мариотта, открытый учеными в конце 17 века (Слайд № 9) - основа работы автоматических тормозов подвижного состава. А когда они применяют газовые законы при расчетах параметров пневматических устройств на электровозе, получают их и анализируют, уже могут объяснить, какое влияние на их работу окажет изменение температуры окружающего воздуха. А это уже результат технического мышления на основе знания и понимания физической теории!
Полоз токоприемника коснулся контактного провода. И даже здесь на помощь в надежной работе технических устройств приходит физика. Колебательные движения контактной сети - колебания затухающие, т.к. контактная сеть имеет компенсаторы. Надежный токосъем при движении обеспечивается благодаря закону Гука (Слайд № 10). А закон Бойля - Мариотта позволяет исключить удар хрупких угольных вставок о контактный провод. А обеспечивается это пневматический приводом, в основу работы которого положен данный закон. Объем увеличивается, давление падает при постоянной температуре.
Лабораторный компьютерный практикум "Газовые законы" помогает обучающимся на виртуальном эксперименте проследить зависимость между параметрами в пневматических системах.
В работе помощника машиниста очень важен навык работы с контрольно - измерительными приборами (Слайд №11). Например, безопасность движения обеспечивают пневматические тормоза. Источником сжатого воздуха в них является 4-х-тактный компрессор. Его поршни перемещаются с частотой перемещения 440 раз в минуту. Поэтому происходит быстрое сжатие воздуха, что вызывает его нагрев до 180°. При такой температуре воздух не может быть направлен в тормозную систему и в приводы аппаратов. О снижении температуры до уровня окружающей среды узнают по манометру на пульте машиниста. Поэтому при организации лабораторного практикума просто необходимо использовать не виртуальные, а настоящие измерительные приборы. При их нехватке рекомендую организовать работу в группах.
Не обошлось на электровозе без геометрической оптики (Слайд № 12). Закон отражения и преломления света используется в линзах. Прожектор электровоза - оптическая система зеркал и линз. Свет прожектора виден издалека. Для увеличения длины прожектора используют оптические системы, состоящие из нескольких линз с малыми фокусными расстояниями.
Бороться с ослепляющим действием прожекторных огней встречных электровозов можно с помощью поляризаторов. И дисперсия света нашла своё применение на ж/д транспорте (Слайд №13). Для сигнализации используют цвета: красный - опасность, желтый - предупреждение, зеленый - безопасность. Оранжево - красные полосы на лобовой части локомотивов используются для наибольшей дальности видимости. Так проявляют себя волновые свойства света
Направление движения поезда выбирают при помощи реверсивной рукоятки: практически реверсивную рукоятку можно поставить в положение "вперед" или "назад". Этим переключателем изменяют направление тока в обмотках возбуждения тягового двигателя. Вот использование закона Ампера и правила левой руки (Слайд № 14).
Открывается светофор и начинается движение. Но и здесь не все так просто. Если ток будет недостаточным, то и сила тяги на ободе колеса будет маленькой, и в лучшем случае состав растянется, но скорость будет нулевой.
Георг Ом давно своим законом утвердил, что с уменьшением сопротивления возрастает сила тока, а значит и сила тяги, и скорость движения. Для понимания этой зависимости при изучении "Закона Ома для участка цепи" следует для решения применять задачи профессиональной направленности. (Приложение №1)
Электровоз, как и любое движущееся тело, подчиняется законам механики Ньютона (Слайд № 15). Процесс движения поезда подчиняется II закону Ньютона, который устанавливает связь между действующими на него силами (вес поезда, сила тяги локомотива, сила сопротивления движению) и его ускорением. Соотношение сил определяет режим его движения. Действие всех сил на вагоны поезда должно быть синхронным, иначе между вагонами в автосцепках возникают продольно - динамические реакции, которые могут привести к разрыву поезда. Поэтому, чтобы обеспечить безаварийную работу локомотивной бригаде нужно знать причины образования продольно - динамических реакций. Изучению раздела "Механика" уделяю много учебного времени (50 ч. из 126 ч. на 1 курсе). На примере различных ситуаций в процессе движения грузовых, пассажирских составов рассчитываем характеристики движения, действующие силы, объясняем возникновение причин аварийных ситуаций в процессе движения, основываясь на законах сохранения импульса и энергии в механике.
Надежность автосцепки (Слайд №16) помогают оценить знания по молекулярной физике. Опасность обрыва поезда возрастает, когда температура окружающего воздуха опускается ниже нуля. При отрицательных температурах увеличивается хрупкость, снижается прочность металлов на разрыв, повышается склонность к образованию трещин в автосцепках, которые уменьшают их поперечное сечение. При изучении темы "Виды деформаций", "Механическое напряжение" использую компьютерные модели, по рассчитанным данным строим диаграмму растяжения в автосцепке. Решение технической проблемы разрыва автосцепки решаем "мозговым штурмом". На данном этапе равнодушных нет, когда на экране перед глазами фото катастрофы (Слайд № 17)
Силовая цепь - это технически самая сложная часть электровоза переменного тока (Слайд № 18). В режиме тяги управление движением поезда осуществляется за счет изменения напряжения на тяговых двигателях. Двигатели получают питание с выхода выпрямительной установки через сглаживающий реактор. На входы выпрямительных установок переменное напряжение поступает от вторичных обмоток тягового трансформатора. Как известно из курса физики, трансформаторы способны повышать или понижать подведенное напряжение переменного тока. На красноярской железной дороге, электрифицированной на переменном токе, номинальное напряжение в контактной сети равно 25 кВ, а тяговые двигатели работают при номинальном напряжении 900-1600 В постоянного тока. Для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, пульсирующий) на электровозах переменного тока устанавливают выпрямители. В выпрямителях используют полупроводниковые приборы. Принцип действия этих приборов основан на их свойстве пропускать ток только в одном направлении. В выпрямителях используют диоды, которые начинают проводить ток, как только к ним прикладывают напряжение. При изучении темы "Электрический ток в полупроводниках", "Полупроводниковые приборы" в группах по профессии "Помощник машиниста локомотива" принцип работы этих сложных выпрямительных устройств изучаем на макете силовой схемы электровоза, созданном обучающимся гр. 60 Никифоровым Анатолием. (Приложение №3). В апреле 2008 года он был награжден дипломом Краевой научно-практической конференции за лучший доклад и эту практическую работу.
Основные направления работы по профессиональной направленности дисциплины:
- Подбор содержания учебного материала, форм организации учебной деятельности, методов обучения опирается на межпредметные связи.
- Использование наглядности и технических средств обучения.
- Использование передовых информационно-коммуникативных технологий.
О результатах профилирования общеобразовательной дисциплины "Физика", использования межпредметных связей, применения информационно - коммуникационных технологий свидетельствуют следующие показатели:
1) 100% успеваемость, высокая активность обучающихся на уроках физики;
2) качество обучения от 24 до 37% в выпускных группах (Приложение № 6);
3) призовые места в зональной олимпиаде в марте 2006 г. (Пучков Николай, Линьков Алексей гр.40),
4) лучший доклад на научно - практической конференции в апреле 2008 г. (Никифоров Анатолий гр.60);
5) призовые места в конкурсе профессионального мастерства в мае 2009 г. (Зарецкий Алексей, Хороший Артем гр.60).
6) Трудоустройство выпускников училища.
Рекомендации коллегам:
1. Современный учебник физики содержит недостаточное количество информации о новых технических достижениях. Даже энциклопедии не успевают за техническим прогрессом. Только информация Интернет может полностью восполнить этот пробел. Например: Знать устройство первого радиоприемника важно, но не менее важно знать о современных средствах связи: системе ГЛОНАСС, мобильной связи и т.д. При подготовке учебных занятий в нетрадиционной форме (уроки-конференции, ролевые игры по мотивам популярных телепередач) на современном уровне предъявления информации возможна только с использованием Интернет-ресурса. (Приложение № 4)
2. При выборе виртуального физического эксперимента предпочтение следует отдавать тем экспериментам, которые невозможно или трудно организовать в кабинете. Это газовые процессы, фотоэффект, принцип работы счетчика Гейгера и т.д. Тем самым возможности и виды постановки эксперимента в условиях кабинета физики значительно расширяются.У виртуальных лабораторных работ есть явное преимущество: моделирование физического процесса. Компьютерные модели позволяют видоизменять их, задавать другие параметры в соответствии с вопросом: "А что будет, если:?".
3. Написание доклада, реферативной работы, сбор материала для презентации, написание краткой исторической справки об открытии и изучении явления или закономерности - это результат индивидуального, группового творчества обучающихся.
К индивидуальному варианту выполнения задания стремятся ребята с выраженными чертами сильного характера, обладающие прочными знаниями. Для них выполнение творческой работы с использованием компьютера - это постоянное выражение собственной точки зрения, реализация своих творческих возможностей. Предлагаю тематику рефератов и творческих работ обучающихся. (Приложение №5).
4. Использование в работе тематического плана по дисциплине "Физика", содержащего указание межпредметных связей и практическое применение знаний в профессии "Помощник машиниста локомотива" (Приложение № 7).
Заключение.
На каждом уроке необходимо показывать своим ученикам единую связь теории и практики. Они должны понимать и знать, что на каждом этапе запуска электровоза в работу действуют сложные физические процессы. Как и любая сфера производства, эксплуатация железных дорог далека от совершенства. И только творческое поколение профессионалов, владеющее физическими знаниями, может решить проблему совершенствования электроподвижного состава и устройств электроснабжения и, самое главное, обеспечит безопасность движения.
Рекомендуемая литература при подборе содержания учебного материала.
1.Кокин С.М., Селезнев В.А. Физика на железнодорожном транспорте.- М., 1995 г.
2. Чарноцкая Л.П. Железная дорога от А до Я. - М., 1990 г.
3. Лысюк В.С. Причины и механизмы схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов. Изд.2. 2002 г.
4. Петров А.В., Пономарева К.М. Универсальная десятичная классификация. Желедорожный транспорт и смежные вопросы науки и техники. 2003 г.
5. Рудой Е.Ф., Баранов А.Ф., Бизюкин Д.Д. и др. Технический справочник железнодорожника. Т. 1. Физико-математический. 624 с. 1989.г.
6. Почаевец В.С.Введение в специальность. Электроснабжение на железнодорожном транспорте 2005 г.
Используемая литература для доклада.
1. Введенский В.Н. Моделирование профессиональной компетентности педагога/В.Н. Введенский//Педагогика. - 2003. - № 10. - С. 51-55.
2. Кузьмина Н.В. Профессионализм личности преподавателя и мастера производственного обучения /Н.В. Кузьмина. - М.: 1990
3. Оспенникова Е.В. Проблема формирования предметной информационной грамотности и предметной информационной компетентности учащихся в образовательной области "физика" / Е.В. Оспенникова, А.В. Худякова // Физика в школе и вузе: Международный сборник научных статей. СПб: Изд.-во РГПУ, 2004. С.131-138.
4. Стефанова Г.П. Подготовка учащихся к практической деятельности при обучении физике: Пособие для учителя / Г.П. Стефанова. Астрахань: Изд-во Астраханского гос. пед. ун-та, 2001. 184 с
5. Стратегия модернизации содержания общего образования //Материалы для разработки документов по обновлению общего образования. - М.: 2001.
6. Урсова. О.В. Развитие ИКТ-компетентности учителя-предметника как условие успешной реализации профильного обучения/ О.В. Урсова// Профильная школа. - 2006. - № 5(20). - С. 29 - 35.
7. Цукер А. А. Преодолима ли проблема мотивации, или образование как рынок шансов и времени /А.А. Цукер.