ИССЛЕДОВАНИЯ СТУДЕНТОВ ПЕРВЫХ КУРСОВ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ Маркин Ю.С.

Казанский государственный энергетический университет


Номер: 4-3
Год: 2015
Страницы: 68-73
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

вуз, студенты первых курсов, очники и заочники, научные исследования, теоретическая механика, high school, first-year students, full-time students and correspondence students, research studies, theoretical Mechanics

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье изложены результаты совершенствования учебного процесса по теоретической механике в результате использования исследовательской методики ее преподавания .

Текст научной статьи

Автор, обобщив свой опыт и составив «Инновационно-дидактический комплекс по механике» [1, 175], стал его активно использовать в учебном процессе. Комплекс основан на исследовательской методике преподавания механики. Для этого автор ряд лет разрабатывал учебное и лабораторное оборудование с привлечением студентов. За основу было взято известное пособие под редакцией профессора А.А. Яблонского [2, 8], в котором все схемы устройств и механизмов описаны в застывшем состоянии, т. е. с неизменяемыми линейными параметрами. Результаты проделанной работы изложены в нескольких книгах [3, 1; 4, 1; 5, 1; 6,1]. Большинство описанных механизмов и устройств прошло государственную экспертизу в Федеральном институте промышленной собственности, и на них выданы патенты Российской Федерации. Все началось с составных конструкций, которые выдавались студентам при выполнении расчетно-графических работ. По [2, 8] выдавались задания (С.3, стр. 21), в которых две части конструкции связаны между собой вращательным шарниром и разными связями с неподвижным телом. В связи с этим название задания С.3 лучше называть «Определение реакций опор составной конструкции (система трех тел)». При решении таких задач первым или вторым способами получается шесть уравнений равновесия, из которых определяются реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции. Далее автор и разработал составные конструкции с телескопическими элементами и клеммами на концах наружных стержней, чтобы появилась возможность изменять их размеры и создавать условия студентам для проведения учебных научных исследований [3, 1]. Небольшой объем дополнительной работы формирует у студентов первого курса компетенцию проводить научные исследования. Автор считает также, что такой подход к обучению студентов улучшает их инженерную, профессионально-практическую и творческую подготовку. Первые исследования студентов первых курсов осуществлялись вручную с использованием микрокалькуляторов [7, 135]. Следует отметить, что такая форма исследований является самой полезной для студентов, так как, составив уравнения равновесия, например, для составной конструкции [3, 13], далее студенты, изменяя размеры участков стержней ступенчато, по тем же формулам определяют величины реакций связей и заносят их значения в таблицу. По табличным данным строят соответствующие графики, т. е. весь процесс исследования студенты проводят своими «пальчиками». Такой процесс исследования является наиболее наглядным. В 2014 году, работая со студентами кафедры кибернетики, были составлены компьютерные программы для исследования этих механизмов. Для примера приведены фрагменты исследования нескольких механизмов. На рис. 1 представлен фрагмент результатов исследования составной конструкции студенткой Ишбулатовой А.И. (группа ЭЭ-4-13). Рис. 1. Схема исследования составной конструкции на компьютере На рис. 2 представлен фрагмент результатов исследования составной конструкции студентом Исмагиловым А.А. (группа ЭЭ-4-13). Рис. 2. Второй пример исследования составной конструкции на компьютере Оба случая выполнены по компьютерным программам. Механизм по патенту № 115899 исследован по программе [8], а по патенту 117622 - [9]. Для студентов заочного факультета автор разработал конструкции твердых тел с изменяемыми параметрами [5,1]. Объем работ при выполнении исследований твердых тел уменьшается примерно в два раза, поскольку приходится составлять только три уравнения равновесия. Ниже приведен пример выполнения такой работы. Исследовательская работа студента - заочника Москалева Е.Н. группа ЗЭЭТ - 1 -14 (2015 г.) Исследование величин реакций связей от размеров участков ломаного стержня (задана следующая схема) Рис. 3. Схема твердого тела с приложенными к нему силами и моментами Дано: l1 = 3 м, P1 = 6 kH, P2 = 10 kH, M = 12 kHм. Решение: поскольку левая часть стержня жестко заделана в неподвижное твердое тело (станину), реакцию связи в точке А раскладываем на составляющие и . Кроме того, в жесткой заделке (в точке А) возникает момент . Получилось, что к конструкции приложена плоская произвольная система сил. Для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраические суммы проекций действующих сил на каждую координатную ось (х и у) равнялись нулю и алгебраическая сумма моментов сил относительно любого центра, лежащего в той же плоскости тоже равнялась бы нулю. Составляем уравнения равновесия: 1. . 2. . 3. . Из уравнения (1): . Из уравнения (2): . Из уравнения (3): . Начинаем вычисления. . Знак « » говорит о том, что направление надо направить в противоположную сторону. Полученный результат показывает, что при всех значениях l1 составляющая кН. = . И этот результат подтверждает, что при всех значениях l1 составляющая кН. . Все полученные вычислением результаты заносим в таблицу 1. Таблица 1 l1, м кН , кН , кНм 3 7 5,2 57,6 4 7 5,2 62,8 5 7 5,2 68 6 7 5,2 73 По табличным данным строим графики исследуемых величин. Рис. 4. Графики изменения реакций связей Из построенного графика видно, что реакции связи и с увеличением участка АВ остаются постоянными, а момент , возникающий в жесткой заделке, увеличивается. У автора возник следующий вывод. В процессе обучения студентов их знания, умения и навыки можно формировать выдачей соответствующих исследовательских заданий. При выполнении таких заданий у студентов-первокурсников и формируются исследовательские компетенции. В связи с положительными результатами обучения студентов, автор продолжает разрабатывать задания исследовательского характера. За последнее время им разработаны задания по следующим темам. 1. Детали и устройства с изменяемой геометрией. 2. Шарнирно-рычажные механизмы. 3. Стенды для исследования сложного движения точки. 4. Устройства для исследования относительного движения точки. 5. Устройства для исследования их принципом Даламбера. Поскольку заданий исследовательского характера скопилось уже много, автор приступил к разработке справочника по таким механизмам.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.