Диссертация (Формирование проектировочной деятельности у бакалавров направления подготовки «строительство» при изучении курса физики в техническом вузе), страница 4

А.А. Угарова (филиал)ФГАОУ ВО « Национальныйисследовательский технологическийуниверситет «МИСиС»ГАОУ ВО «Дагестанскийгосударственный университетнародного хозяйства»Брянский государственныйинженерно-технологическийуниверситетПензенский государственныйуниверситет архитектуры истроительстваДальневосточный федеральныйуниверситетКазанский государственныйархитектурно-строительныйуниверситетКалининградский государственныйтехнический университет193)разделыкурсафизикинеимеютпрофессиональнойнаправленности: отсутствуют специальные учебно-методические пособия,задачи, которые были бы направлены на формирование проектировочнойдеятельности у будущих инженеров-строителей.

Перечень лабораторныхработ не отличается по своему содержанию и одинаков для инженеровлюбого направления подготовки и профиля, и не направлен на формированиепроектировочной деятельности.Длявыявленияпроектировочнойприложениядеятельностифизических знаний впроанализированыформированиисодержаниерядаучебников и сборников задач по физике, предназначенных для высшихтехнических учебных заведений (А.Е. Айзенцон, Б.В. Бондарев, В.А.Бондарь, В.С. Волькенштейн, А.А.

Детлаф и др.), а также учебнометодические пособия преподавателей кафедр физики технических вузов [2,16, 17, 28, 37, 41, 42, 43, 50, 52, 114, 115, 122, 144, 162]. Анализ показал, что вряде сборников встречаются только задачи, которые содержат строительныетермины. Приведем примеры таких задач [28]:1.

Наружная поверхность стены имеет температуру t 1 = - 20 °С,внутренняя - температуру t2 = 20 °С. Толщина стены d= 40 см. Найтитеплопроводность материала стены, если через единицу ее поверхности завремя τ= 1 ч проходит количество теплоты Q = 460,5 кДж/м2 [28, с. 93].2.

Трубопровод тепловой магистрали (диаметр 20см) защищенизоляцией толщиной 10 см; величина коэффициента теплопроводности к =0,00017. Температура трубы 160 °С; температура внешнего покрова 30°С.Найти распределение температуры внутри изоляции, а также количествотепла, отдаваемое 1 погонным метром трубы [28, с. 99].3. Существует максимальная высота однородной вертикальнойколонны из любого материала, не зависящая от площади поперечногосечения, при превышении которой колонна разрушится.

Вычислите этувысоту для колонны из стали. Предел прочности стали на сжатие 5·108Н/м2,плотность 7,8 • 103 кг/м3 [28, с. 99 ].20Анализсборниковзадач,используемыхвтехническихвузахпоказывает, что: 1) задачи, решаемые на занятиях по физике, не являютсяпрактико-ориентированными,используютсястроительныехотявтерминыусловияхинекоторыхописываютсязадачситуации,встречающиеся на практике; 2) большинство задач является абстрактными,то есть не указывается вид материала стен, изоляции трубопровода и т.п.; 3) втребованиях приведенных задач формулируется цель в виде нахождениязначения конкретной физической величины, которая осознается человеком,решающим физическую задачу, но ситуация её не является для негозначимой.Витогеможноутверждать,чтосодержаниекурсафизики,предназначенное для обучения будущих строителей, не позволяют осознатьзначимостьфизическихзнанийдлявыполненияпроектировочнойдеятельности.Проектирование здания или сооружения в целом представляет собойсложную деятельность по созданию строительного объекта и состоящую измножества действий.

В частности, она включает в себя: определениеклиматических особенностей района возведения проектируемого здания илисооружения; выполнение расчетов металлических конструкций с учетомразличных нагрузок и воздействий; формирование конструктивной системыи расчетной схемы здания или сооружения и их отдельных элементов; расчетзначений прочностных, деформационных и других физико-механическиххарактеристик материалов и грунтов; расчет и подбор сечения несущихэлементов конструкций; проверка на соответствие проектной документациитребованиямдействующейнормативно-техническойдокументациииспециальным техническим условиям и др.

Как видно, отдельные действияневозможно выполнить без знаний курса физики.При выполнении курсовых и выпускных квалификационных работстуденты также используют физические знания. Например, при выполнениикурсовой работы по дисциплине «Архитектура» необходимо выполнить21светотехнический расчет заданного помещения. Выполнение подобногорасчета опирается на знания курса физики, и в первую очередь, раздела«Основы фотометрии», включающий такие понятия как световой поток,яркость, светимость, освещенность.

В процессе выполнения дипломногопроекта студент под руководством преподавателя выпускающих кафедррешает сложные инженерные задачи. Анализучебных пособий подипломному проектированию для студентов направления «Строительство»,профиль «Промышленное и гражданское строительство» показал, чтодипломный проект включает следующие обязательные части (разделы):архитектурно-строительный, расчетно-конструктивный, производственнотехнологический, календарный план, строительный генеральный план иэкономическую часть.

Каждый из разделов содержит обоснование выбораиспользуемых методов расчета конструкций, материалов и технологий.Например,архитектурно-строительныйклиматическихусловияхрайонаразделсодержитстроительства,данныеотеплотехническиехарактеристики ограждающих конструкций, расчет на теплопроводность,паропроницаемость, звукопроводимость, светотехнический расчет и т.д.Поэтому физика лежит в основе расчета механических, теплофизических исветовых характеристик строительных объектов.ОПК-1, которую необходимо сформировать у студентов при изучениикурсафизики,классифицироватьсодержитфизическиеследующиепроцессы,компоненты:выявлятьпротекающиенаиобъектепрофессиональной деятельности; определять характеристики физическогопроцесса(явления),характерногодляобъектовпрофессиональнойдеятельности на основе теоретического и экспериментального исследований;представлять базовые для профессиональной сферы физические процессы иявления в виде математического уравнения; выбирать базовые физическиезаконы для решения задач профессиональной деятельности [79].Поэтому физика является теоретической основой, без которойневозможнаподготовкастудентов22направления«Строительство»косновному виду профессиональной деятельности.

В связи с этим необходимоне просто дать студентам прочные и глубокие знания в предметной области,но и научить студентов использовать законы физики при проектированииобъектов профессиональной деятельности.Существующая ситуация осознается многими исследователями ипрактиками.Рассмотримосновныенаправления,предлагаемыеисследователями в совершенствовании учебного процесса по физике,ориентированные на практическую подготовку студентов в техническихвузах:1)реализация принципа профессиональной направленности физики сцелью подготовки студентов технических вузов к будущей практическойдеятельности (А.Е. Айцензон [1], А.А.

Измайлова [51], Л.М. Коренкова [61],В.В. Ларионов [68], Л.В. Масленникова [78], И.А. Мамаева [75], А.А.Червова [156] и др.);2)выделение типовых инженерных профессиональных задач иобучение студентов методам их решения (А. Г. Валишева [24], О.В.Мирзабекова [85], Л.П.

Скрипко [128]);3)организацияобразовательногопроцессачерезсквозноепроектирование (М.Н. Рыскулова [113]);4) включение в содержание учебного материала курса физики заданий,в которых описываются профессионально значимые ситуации будущегоспециалиста (Е.В. Лисичко [72], Н.Г. Печенюк [97], Э.Б. Селиванова [123],Р.П. Фоминых [151] и др.).В работе Л.В. Масленниковой «Взаимосвязь фундаментальности ипрофессиональной направленности в подготовке по физике студентовинженерных вузов» [78], разработана методика обучения физике студентовтехническихвузовнаосновепринципафундаментальностиипрофессиональной направленности. По мнению Масленниковой Л.В., курсфизики должен включать в себя два основных компонента - инвариантный ивариативный.

Первый компонент - это ядро теории, определяемое23фундаментальными основами курса физики. Второй компонент определяетсяспецификой направленности подготовки будущих инженеров техническихвузов.Рассмотримвтороенаправлениеподготовкиинженеровкпрофессиональной деятельности. В ряде работ исследователей (А.Г.Валишева [24], О.В.

Мирзабекова [85], Л.П. Скрипко [128], и др.) доказанаэффективность и целесообразность подготовки студентов к будущейпрофессиональной деятельности через формирование обобщенного методарешения профессиональных задач. В исследованиях выявлены типовыепрофессиональныезадачи,решаемыестудентамисиспользованиемфизических знаний и обобщенные методы их решения [156]:1)для студентов, обучающихся по направлению «Химическаятехнология органических веществ и топлива», слушателей институтаморских технологий, энергетики и транспорта (Л.П. Скрипко) [128];2)для инженеров сварочного производства, машиностроения (А.

Г.Валишева) [24];3)для студентов, обучающихся по направлению «Промышленноерыболовство»,«Промышленнаятеплоэнергетика»,«Организацияибезопасность движения», «Разработка перевозок и управление на транспорте(водном)», «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»- частные профессиональные задачи (О.В. Мирзабекова) [128].Третье направление в подготовке будущих инженеров-строителей кпроектировочнойдеятельностиявляетсяиспользование«сквозного»проектирования в организации образовательного процесса. При такойорганизации учебного процесса весь учебный материал по гуманитарным,общетехническим и специальным дисциплинам разрабатываются в теснойсвязи с курсовым/дипломным проектом (М.Н. Рыскулова). В работе«Методикакурсовогопроектированиянаосновеинтеграцииобщетехнических и специальных дисциплин» М.Н. Рыскулова [113]раскрывает сущность и определяет теоретико-методологические подходы к24формированиюинтеграции«сквозныхблоковестественнонаучных,проектирования»,общетехническихоснованныхинаспециальныхдисциплин.Четвертое направление подготовки инженеров состоит в применениефизических задач, в которых описываются профессионально значимыеситуации будущего специалиста (Е.В.

Лисичко [72], Н.Г. Печенюк [97], Э.Б.Селиванова [123], Р.П. Фоминых [151] и др.). Исследователи данногонаправления считают, что знакомство обучаемых с профессиональнымитерминами, объектами, техническими параметрами, которые описываются вусловиях таких задач, либо в учебном материале, позволит им в дальнейшемадаптироваться к будущей профессиональной деятельности. Однако, методырешения таких задач не выделяются и сводятся, в основном, к решениюобычных физических задач.За рубежом также идет реформирование технического образования.Например, в университетах Эдинбурга, Каледонии, Школе Горного ДелаПарижа на каждом этапе подготовки инженера вводится специальныйинтегрированный курс «Инженерное проектирование», а все остальныедисциплины, в том числе и физика, направлены на подготовку выпускника кучастию в проектировании [177, 178].