Процессе профессиональной подготовки студентов подразумевает развитие креативного мышления, под которым понимается способность человека к конструктивному, нестандартному мышлению [6].
Творческое мышление связывают обычно не только с расширением уже поставленной кем-то задачей, но и со способностью самостоятельно увидеть и сформулировать проблему. Техническое творчество реализуется в результате инженерной деятельности, направленной на разработку новых технических решений на основании известных закономерностей [3]. Эффективным средством развития творческого мышления преодоление проблемных ситуаций, многовариантный поиск решения, но наиболее действенным является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).
В данной работе представлен план креативного лекционно-практического занятия по дисциплине «Механика материалов и конструкций» с использованием блочной системы (НФТМ-ТРИЗ). НФТМ-ТРИЗ – это практико-ориентированная система образования [4]. Креативное лекционно-практическое занятие включает в себя блоки: мотивация, содержательная часть, психологическая разгрузка, универсальный развивающий объект (УРО), перерыв, интеллектуальная разминка («о-креатив») содержательная часть, компьютерная интеллектуальная поддержка, резюме. Последовательность блоков четко определена и представлена в информационной карте (табл. 1). В результате креативного лекционно-практического занятия студент получает знания по практическим приемам проведения расчетов на прочность и жесткость, выбору оптимальных вариантов решения, осваивает методику самостоятельного решения с получением конечного числового результата. Эффективность проведения креативных лекционно-практических занятий с применением системы НФТМ-ТРИЗ основана на том, что студенты сами предлагают варианты решений задач и самостоятельно определяют пути достижения этих решений.
Данная методика помогает студенту всесторонне анализировать исходные данные и вскрывает потенциальные возможности известного знания как инструмента для решения задачи.
Основные идеи НФТМ-ТРИЗ [5]
- Предусматривает замену репродуктивной деятельности студентов в учебном процессе на поисковую творческую познавательную деятельность, отказ от готовых знаний и образцов. Переход от школы памяти к школе мышления.
- Студент из объекта обучения (традиционная система) становится субъектом развития (творческой личностью), а знания – средством реализации некоторой созидательной деятельности.
- Базируется на новых дидактических принципах как дополнении классических. Они являются основанием инновационной структуры креативных занятий. Они направлены на формирование творческой личности ее физического и нравственного здоровья, креативности, интеллекта, профессионализма.
- В корне меняет традиционно сложившуюся педагогическую технологию на креативную и дает для этого новые средства для ее организации и реализации в учебном процессе – информационная карта для студента и информационная карта для преподавателя.
- Вводит в учебные планы для студентов новый междисциплинарный цикл дисциплин по методологии технического творчества.
- Расковывает мышление, поднимает Интерес к конкретным учебным предметам, раскрывает и развивает творческие способности студентов посредством методик применения специальных развивающих комплектов «О-креатив» и Универсальных развивающих объектов (УРО).
- Перестраивает содержание изучаемых курсов в направлении практико-ориентированного освоения материала.
Целью креативного лекционно-практического занятия является формирование творческой личности, обладающей способностями создавать абсолютно новые изделия, творчески мыслить и приобретать, необходимые в различной деятельности.
Структурная схема занятия [5]:
БЛОК 1 Мотивация (удивление).
Однажды, выходя из подъезда дома, вы обнаружили, что во дворе дома начался ремонт канализационных коммуникаций, и ночью была выкопана траншея для укладки труб обойти и перепрыгнуть, которую вы не можете, а никакого мостика работники по халатности не сделали. Двор завален досками (балками) различной длины и площади поперечного сечения. Вам необходимо срочно попасть в Университет на занятия по дисциплине «Механика материалов и конструкций». Что Вы будете делать???
Принимается любое решение данной проблемы.
В рамках данного блока, студентам предлагается некая проблемная, жизненная задача, которая легка для понимания, вызывает удивление, тем самым мотивируя студента к обучению, приобретению новых знаний.
БЛОК 2 Содержательная часть – 1 (СЧ-1 теория)
Студенты высказали множество предположений по решению задачи (мозговой штурм). После обсуждения всех вариантов был выбран один. Предлагается подобрать доску подходящей длины и размера поперечного сечения, чтобы иметь возможность перейти по ней через траншею.
В данном случае доска будет работать на плоский поперечный изгиб (рис.1).
Рис 1. Расчетная схема
Плоским изгибом, называется такой вид деформации при котором внешние нагрузки лежат в одной из главных плоскостей инерции балки и вызывают в поперечном сечении изгибающий момент, поперечную и продольную силы [7].
Балка — брус, в основном работающий на изгиб.
Плоский поперечный изгиб – вид плоского изгиба, при котором в поперечном сечении возникает только изгибающий момент и поперечная сила.
Изгибающий момент – Мх, [Нм]
Поперечная сила – Qy, [H]
Правила знаков:
Изгибающий момент является положительным, если стремится изогнуть балку выпуклостью вниз и отрицательным, если выпуклостью вверх.
Поперечная сила является положительной, если стремится повернуть балку по ходу часовой стрелки и отрицательной, если против хода.
После определения, с помощью метода сечений, величин внутренних силовых факторов, проведем прочностной расчет балки по нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности по нормальным напряжениям:
Проведя расчеты, получим необходимые размеры поперечного сечения доски или набора досок для безопасного пересечения траншеи.
В данном блоке даются основные положения теоретического курса, определения и зависимости, законы необходимые для формирования системного мышления и решения заданной задачи.
БЛОК 3 Психологическая разгрузка
Отвлечемся от рассматриваемой темы и сделаем небольшую разминку для рук и глаз
Упражнение 1. С силой сжимать и разжимать пальцы, пока они не устанут.
Упражнение 2. Развести прямые пальцы и, начиная с мизинца, последовательно (веерообразным движением) сжать все пальцы в кулак (5-7 повторений).
Упражнение 3. Сжать пальцы в кулак. Попробовать разгибать и сгибать отдельно каждый палец. Стремиться к тому, чтобы все остальные оставались собранными в кулак (5-7 повторений).
Упражнение 4. Вытянуть руку вперед и поднять вверх указательный палец. Сфокусировать взгляд на пальце (3-5сек), затем на предмете на стене (3-5 сек). (5-7 повторений)
Упражнение 5. Быстро моргать глазами в течении 20 сек.
Упражнение 6. Проведем дыхательные упражнения. Глубоко вдохните на 2 сек. Задержите дыхание и выдохните. (5-7 повторений)
Данный блок занятия необходимо для отдыха студентов, отвлечения от программного материала, восстановления организма.
БЛОК 4 Универсальный развивающий объект (УРО)
Студентам предлагается собрать из предложенных частей головоломку
Рис.2 Схема головоломки
Система оригинальных заданий необходима для развития мыслительной деятельности, преодоления инерции мышления и познавательно-психологических барьеров. В данном блоке должна обязательно быть задействована моторика для вовлечения в работу определенных участков мозга.
БЛОК 5 Интеллектуальная разминка («о-креатив»)
Попробуйте решить небольшие задачки, не требующие специальной подготовки:
Задача Одному плотнику предстояла задача заделать прямоугольную дыру в деревянном полу. Дыра была 12 футов в длину и 2 фута в ширину (см. рис.3) У плотника в наличии был только один лист деревянной плиты размером 8 на 3 фута. Будучи искусным и находчивым плотником, он сумел распилить этот лист плиты на две части и заделать дыру. Как ему это удалось?
Рис. 3 Условие задачи
Данный блок предназначен для развития мыслительной деятельности и повышения мотивации студента и подготовки его к дальнейшему обучению, привлечения внимания к дисциплине.
БЛОК 6 Содержательная часть-2 (СЧ-2 практикум)
Проблемная ситуация:
На ферме, под воздействием большого количества снега, выпадающего на крышу, разрушаются балки перекрытия, а также покрытие крыши, что приводит к тому что влага попадает на балки, вызывая их гниение и коррозию, что приводит к преждевременному разрушению и невозможности эксплуатировать здание. Особенно это опасно в период оттепели, когда влага впитывается в снег, от чего он становится еще тяжелее.
Удаление снега с крыш и ведется с помощью лопат, однако это долгое и утомительное занятие, связанное с большими физическими нагрузками и опасностью повреждения при падении с крыши. Также уборка снега с помощью лопат приводит к повреждению покрытия крыши и его преждевременного разрушения. Что делать???
В описании проблемной ситуации присутствуют ответы на все вопросы:
Что? – разрушение кровли и перекрытия
Когда? – зимой при нагрузке от снега
Где? – на ферме
Почему? – из-за большого веса снега и попадания влаги на балки
Какие потери? – разрушение крыши здания и невозможность его эксплуатировать.
Студентами проводится мозговой штурм данной ситуации и предлагаются различные варианты решения данной задачи.
В рамках данного блока расширяется теоретическая база студента по программному материалу. Студенты самостоятельно решают проблемную задачу, предлагают различные варианты, ищут оптимальное решение.
БЛОК 7 Компьютерная интеллектуальная поддержка.
Студенты переходят в компьютерный класс. Проводится компьютерное моделирование процесса изгиба данных и визуализация результатов для лучшего понимания материала.
На данном этапе занятия студенты проводят компьютерную симуляцию решения предложенной задачи и могут видеть изменение решения при выборе иных параметров.
БЛОК 8 Резюме
Студенты высказывают свое мнение о проведенном занятие. «Что понравилось? Что не понравилось? Что узнали нового?» Высказывают свои пожелания. Проводится также тайное голосование о проведенном занятии. На листе бумаги каждый студент анонимно ставит «+» либо «-», листочки складываются в специальный контейнер, для дальнейшего анализа преподавателем. На данном этапе студенты учатся оценивать свои действия и действия окружающих. Данная методика позволяет оценить потребности обучающихся и скорректировать дальнейшее обучение для улучшения мотивации и лучшего развития профессиональных компетенций и креативного инженерного мышления.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения.- Московский рабочий, 1973.- 208 с.
- Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука._- Петрозаводск: Скандинавия, 2004.- 2008 с.
- Зиновкина М.М. Инженерное мышление. Теория и инновационные педагогические технологии. Монография М.: МГИУ, 1996.-283 с.
- Зиновкина М.М. Креативное инженерное образование. Теория и инновационные креативные педагогические технологии. Монография. М.: МГИУ.- 2003.- 372 с.
- Зиновкина М.М. «Креативное образование XXI века. Теория и практика» монография с грифом УМО, М.: МГИУ, 2008г. – 306с.
- Большой толковый словарь русского языка. Под ред. Кузнецова С.А. – СПб.: Норинт, 2000, -1536с.
- Варданян Г.С., Андреев В.И., Атаров Н.М., Горшков А.А. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности: Учебник. – М., ИНФРА-М, 2011. – 638с.
- Постановление правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 г №295 Об утверждении государственной программы РФ «Развитие образования на 2013 – 2020 годы»
- Расчет статически определимых и статически неопределимых балок и рам. Учебное пособие с грифом УМО. –М., МГТУ «МАМИ», 2007 -132с.
- Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению 13.03.03 Энергетическое машиностроение[schema type=»book» name=»КРЕАТИВНОЕ ЗАНЯТИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОЛОГИИ НФТМ-ТРИЗ В ДИСЦИПЛИНЕ «МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ»» description=»В работе представлена разработка формирования инженерного мышления студентов в процессе изучения курса «Механика материалов и конструкций» с применением технологий НФТМ-ТРИЗ, необходимого для проведения расчетов и проектирования конструкций на основе условий прочности, жесткости и устойчивости, а также овладения методикой экспериментальных исследований и проведения испытаний. Приведено описание структурного креативного лекционно-практического занятия по теме «Определение напряжений и перемещений в балке при плоском поперечном изгибе». » author=»Лукьянов Михаил Николаевич, Рабичева Татьяна Сергеевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-10″ edition=»euroasia-science.ru_29-30.12.2015_12(21)» ebook=»yes» ]