Фундаментальная и профессионально направленная подготовка по физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана

Национальная доктрина образования в Российской Федерации акцентирует внимание на необходимости подготовки высококвалифицированных специалистов, способных к самообразованию, профессиональному росту в условиях развития новых наукоемких технологий. Профессиональная деятельность специалиста в современных условиях должна способствовать разработке и созданию инновационной техники и технологий, что вызывает потребность в специалистах, умеющих в своей работе активно использовать знания и умения, полученные при обучении в вузе. Усовершенствование традиционных форм вузовского образования и поиск новых подходов, идей и методов обучения, способных улучшить качество образования и уровень подготовки выпускников, в частности, по физике (которая является фундаментальной основой дисциплин технического направления), является актуальной проблемой современного инженерного образования.

В высших технических учебных заведениях физика — это не просто общеобразовательная дисциплина: знания, сформированные у студентов на занятиях по физике, являются фундаментальной базой для изучения общетехнических и специальных дисциплин, освоения новой техники и технологий. Обучение физике должно быть взаимосвязано со специальными дисциплинами и базироваться на рассмотрении конкретных процессов и явлений, относящихся к профессиональной деятельности специалиста.

В связи с этим, возникает вопрос о такой организации учебного процесса в техническом вузе, который включал бы элементы фундаментальности и профессиональной направленности физического знания, а также формирование умений выполнять исследовательские задания. На сегодняшний день в образовательном процессе студентов технических вузов реализация профессиональной направленности через учебные прикладные физические задачи затруднена возрастанием объема материала при строгом лимите времени и сложностью в постановке задач. Повышение требований к студентам инженерных специальностей обусловливает необходимость изменений в структуре и содержании естественнонаучных дисциплин, которая может содержать разработку учебных планов, рабочих программ, новых специальных курсов или дисциплин, новых педагогических технологий в целях усиления физической составляющей инженерного образования.

Для эффективной подготовки студентов инженерных специальностей необходимо формирование системы фундаментальных физических знаний в совокупности с умениями применять их в конкретной производственной деятельности, как на фундаментальном, так и на профильно-ориентированном уровне. Вариативный компонент курса физики в техническом вузе должен способствовать формированию умений проецировать физические законы и явления на объекты профессиональной деятельности.

Однако, выполненный в ходе исследования анализ опыта обучения в инженерно-технических вузах, учебных планов и программ, квалификационных характеристик, стандартов для инженерных специальностей, результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента позволил выявить следующее:

— число обязательных часов на изучение физики неуклонно сокращается, а объем учебного материала при этом увеличивается;

— программа по физике для технических вузов не отражает в полной мере профессиональную направленность обучения, что не позволяет обеспечить должную мотивацию изучения физики и соответственно требуемый уровень подготовки;

— уровень умений студентов применять фундаментальные физические знания к решению профессиональных задач является низким, студенты не видят связи физики с общетехническими и специальными дисциплинами.

В то же время не все резервы учебного плана используются для решения задачи повышения уровня подготовки по физике студентов технических вузов. В частности, Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования содержит вариативный компонент, включающий систему спецкурсов: В существующем ГОС ВПО на изучение вариативной части предусмотрено 5% учебного временив стандартах третьего поколения — 50% учебного времени. Однако, как показывает проведенный нами анализ тематики спецкурсов, спецкурсы и вариативный компонент в целом не реализуют свой потенциал в качестве средства совершенствования подготовки по физике. Содержание существующих спецкурсов по физике для студентов инженерных специальностей не отражает специфику будущей профессиональной’деятельности.

Большой вклад в развитие теории и методики обучения физике внесли В. Г. Разумовский, С. Е. Каменецкий, A.C. Кондратьев, В. В. Лаптев, Н.С. Пуры-шева, A.B. Усова и другие исследователи. В педагогической теории и практике накоплен значительный материал по проблеме физического образования (А.Д." Гладун, О. Н. Голубева, А. Д. Суханов и другие). Проблеме совершенствования обучения физике студентов инженерных вузов посвящены диссертационные, исследования А. А. Аданникова, Т. Г. Вагановой, Н. В. Вознесенской, Г. В. Ерофеевой, А. Б Жмодяк, Н. А. Клещевой, А .Я. Кудрявцева, А. Н. Лаврениной, j.

В. В. Ларионова, И. А. Мамаевой, Л. ВМасленниковой, А. А. Толстеневой и др.- студентов педагогических вузов — работы, Г. Г. Громыко, Е. В. Ермаковой, А. М. Зайцевой, Н. В. Леоновой, А. И. Наумова, Е. Б. Петровой и др.- студентов высших военных заведений — работы А. Е. Айзенцона, А. А. Червовой, М. А. Чувыриной и др. Проблема разработки спецкурсов в вузах, способствующих овладению профессионально направленных знаний и умений' в различных отраслях, рассматривается в работах О. В. Бузовой, Е. В. Галимовой, Т. В. Крамаровой, 3. С. Лукиной, Г. Ф. Михайлишиной, В. С. Михалкина, Е. В. Набие-вой, К. Л. Ржепецкого, Ю. Н. Семина, А. А. Толстеневой, П. Э. Шендерей и др.

Таким образом, анализ исследований по проблемам повышения качества подготовки по физике студентов технических вузов показал, что, несмотря, на значительное число работ, как общего, так и частного характера, подготовка студентов по физике в рамках вариативного компонента учебного плана с использованием спецкурсов по физике, отражающих связь физических и технических теорий, не рассматривалась.

Необходимость разработки теоретико-методологических и организационно-методических основ совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике студентов технических вузов на примере профессионально направленных спецкурсов по физике в рамках вариативного компонента учебного плана предопределена, на наш взгляд, противоречием между задачей формирования профессионально направленных знаний и умений по физике, возможностями вариативного компонента учебного плана (в частности, в форме спецкурсов) в решении этой задачи, с одной стороны, и существующей методикой обучения физике в техническом вузе, которая не позволяет в полной мере решить эту задачу, с другой стороны.

Это противоречие определило актуальность и тему исследования: «Фундаментальная и профессионально направленная подготовка по физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана», проблемой которого является поиск ответа на вопрос, какой должна быть методика подготовки студентов технических вузов по физике в рамках вариативного компонента учебного плана.

Объектом исследования является процесс обучения физике студентов технических вузов.

Предметом исследования является методика обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике.

Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике.

Гипотеза исследования. Если в подготовку студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана включить спецкурсы по физике, содержание и методы проведения которых будут основаны на интеграции физических и технических теорий и принципах фундаментальности и профессиональной направленности, то это приведет к усвоению фундаментальных физических знаний, формированию умений применять эти знания при решении профессиональных задач и умений выполнять исследовательские задания.

Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы нами поставлены следующие задачи:

— изучить опыт преподавания физики в техническом вузе и степень разработанности проблемы исследования в научной, психолого-педагогической и методической литературе, а также выявить реальный уровень подготовки по физике студентов технических вузов и определить их готовность изучать спецкурсы по физике в рамках вариативного компонента учебного плана;

— определить тематику спецкурсов по физике в системе подготовки студентов инженерных специальностей, соответствующих содержанию физического образования в техническом вузе и учитывающих специфику профессиональной деятельности инженера;

— теоретически обосновать методику обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного-плана на примере спецкурсов по физике и разработать ее модель;

— разработать методику проведения и содержание лекционных и лабораторных занятий спецкурсов по физике, задания для самостоятельной работы и исследовательской деятельности, направленные на усвоение фундаментальных знаний и формирование умений применять эти знания при решении профессиональных задач;

— провести педагогический эксперимент для проверки гипотезы исследования.

Для решения поставленных в работе задач был использован комплекс методов исследования и видов деятельности.

Теоретические: изучение и анализ естественнонаучной, философской, психолого-педагогической, научно-технической литературы, диссертационных исследованийанализ образовательных стандартов высших учебных заведений и других методических документовпроведение сравнений и аналогий, обобщение, синтез, интеграция, системный подход, системный анализмоделирование педагогических ситуацийанализ инновационного педагогического опыта.

Экспериментальные: наблюдение, интервьюирование, анкетирование и тестирование студентов и преподавателей, экспертная оценка разработанных материалов, педагогический эксперимент.

Теоретическую основу исследования составляют:

— исследования по методологии науки, методологии и истории физики и техники (Канке В.А., Степин B.C., Князев В. Н., Хайдеггер М. и др.);

— исследования по психологии, педагогике и методике высшей школы (Архангельский С.И., Гальперин П. Я., Давыдов В. В., Краевский В. В., Леонтьев А. Н., Лернер И. Я., Сластенин В. А., Талызина Н. Ф., Холодная М. А. и др.);

— исследования по проблемам физического образования в высшей школе (Голубева О.Н., Наумов А. И., Суханов А. Д. и др.);

— исследования по методике преподавания физики в общеобразовательной школе (Бугаев А.И., Глазунов А. Т., Извозчиков В. А., Каменецкий С. Е., Мултановский В. В., Пурышева Н. С., Усова A.B. и др.);

— исследования по методике преподавания физики в технических вузах (Айзенцон А.Е., Ваганова Т. Г., Вознесенская Н. В., Гладун A.A., Ерофеева Г. В., Кудрявцев А. Я., Ларионов В. В., Мамаева И. А., Масленникова Л. В., Моторичев И. А., Червова A.A. и др.);

— исследования по разработке спецкурсов в вузах (Бузова О.В., Лукина З. С., Михалкин B.C., Семин Ю. Н., Толстенева A.A., Шендерей П. Э. и др.).

Этапы исследования.

Диссертационное исследование проводилось с 2003 по 2010 гг. и осуществлялось в три этапа:

1 этап (2003;2005 г. г.). Осуществлялся анализ состояния подготовки студентов инженерных специальностей, включающий изучение Государственных стандартов высшего профессионального образования, квалификационных характеристик, учебных планов и программ по физике для инженерных специальностей, проведение анкетирования студентов и выявление уровня их теоретических знаний по физике и умений применять полученные знания при решении профессиональных задач. Исследовались возможности совершенствования подготовки по физике студентов технических вузов с помощью профессионально направленных спецкурсов по физике.

2 этап (2004;2009 г. г.). Определялись теоретические основы построения методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана. Разрабатывалась модель данной методики, определялись организационные формы и методы обучения физике в спецкурсах. Разрабатывалась рабочая программа спецкурса по физике, содержание лекционных и лабораторных занятий, заданий для самостоятельной работы и исследовательской деятельности студентов инженерных специальностей.

3 этап (2007;2010 г. г.). Проводились педагогический эксперимент по проверке выдвинутой гипотезы исследования, статистическая обработка результатов эксперимента, оформление текста диссертации.

Научная новизна результатов исследования.

1. Обоснована целесообразность использования спецкурсов по физике для студентов технических вузов в целях усиления их фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике.

2. Выявлены требования, которым должны удовлетворять интегрированные спецкурсы по физике для студентов технических вузов, среди которых:

— соответствовать профилю специальности студентов,.

— опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных знаний и умений в профессиональной деятельности,.

— обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой,.

— отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий.

3. Сформулированы положения, составляющие основу методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике:

— процесс преподавания спецкурсов по физике в техническом вузе должен рассматриваться как методическая система, включающая цели, содержание, методы, формы и средства обучения;

— основная цель профессионально направленных спецкурсов по физике — научить студентов инженерных специальностей проецировать физические законы и явления на объекты профессиональной деятельности;

— при проектировании содержания спецкурсов по физике ведущей идеей является интеграция физических и технических теорий. При этом отбор содержания спецкурсов заключается в отборе такого учебного материала, который будет охватывать максимально возможное количество разделов физики и использоваться в будущей профессиональной деятельности инженера;

— деятельность по разработке содержания спецкурсов по физике для студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана должна включать следующую последовательность действий: рассмотрение и описание конкретного технологического процесса, выявление его физических основ, представление инженерной задачи как физической задачи с профессиональным содержанием, проецирование на будущую инженерную деятельность и ее решение;

— методь1, формы и средства обучения, наряду с традиционными, должны включать такие, которые адекватны деятельности инженера соответствующей специальности. Например, такая деятельность студентов, в процессе которой усваиваются принципы работы и устройство технических объектов, формируются умения конструировать и моделировать объекты профессиональной деятельности на основе фундаментальных физических теорий.

4. Создана модель методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике, включающая цели, содержание, методы, формы и средства обучения. Содержание спецкурсов по физике, включает инвариантный (фундаментальные физические законы, понятия и теории), варьируемый (профессиональные приложения фундаментальных законов и теорий) и исследовательский (выполнение экспериментальных и исследовательских заданий) компоненты.

5. Разработана методика обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике с учетом специфики профессиональной деятельности инженера и принципов интеграции, фундаментальности и профессиональной направленности обучения: разработан спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», отобрано его содержание, охватывающее большинство разделов физики и максимально приближенное к профессиональной деятельности специалиста инженерного профиля, определены методы (гностические, самоконтроля), формы (лекционные и лабораторные занятия) и средства обучения (система заданий).

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что они вносят вклад в теорию и методику обучения физике в техническом вузе за счет:

— сформулированных требований к интегрированным спецкурсам по физике для студентов технических вузов (соответствовать профилю специальности студентов, опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных навыков в профессиональной деятельности, обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой, отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий);

— разработанной модели методики обучения физике студентов технических вузов на занятиях спецкурсов по физике (в рамках вариативного компонента учебного плана) и сформулированных положений, которые в сочетании с моделью выступают в качестве теоретических основ этой методики, обеспечивая усвоение фундаментальных физических знаний, формирование умений применять эти знания при решении профессиональных задач и умений выполнять исследовательские задания.

Результаты проведенного исследования могут составить основу теоретической базы для развития инженерного творческого мышления специалиста и создания профессионально-ориентированной среды вуза.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработан профессионально направленный спецкурс по физике для студентов инженерных специальностей «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении" — разработан учебно-методический комплекс для осуществления фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике студентов технических вузов на занятиях спецкурса по физике, включающий рабочую программу, содержание лекционных и лабораторных занятий, задания к самостоятельным и исследовательским работам и учебное пособие, в котором изложены основы использования спецкурсов по физике в системе подготовки студентов инженерных специальностей.

Реализация данного УМК в рамках общей системы подготовки студентов обеспечивает усвоение фундаментальных знаний и формирование умений применять эти знания при решении реальных инженерных задач.

Апробация результатов исследования на разных этапах работы осуществлялась на заседаниях научно-методического семинара кафедры общенаучных дисциплин Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева (Саранск, 2003 — 2010). Основные теоретические положения и практические результаты докладывались «и обсуждались на международных, всероссийских, региональных научно-методических и научно-практических конференциях:

— Москва, Mill У, («Физическое образование: проблемы и перспективы развития», 2006 — 2010);

— Одесса («Современные направления теоретических и прикладных исследований» Украина, 2009);

— София («Новейшие научные исследования — 2009» Болгария, 2009);

— Прага («Дни науки — 2009» Чехия, 2009);

— Перемышль («Наука и инновации — 2009» Польша, 2009);

— Саранск, МГУ им. Н. П. Огарева («Интеграция региональных систем образования», 2006);

— Пенза («Перспективы развития, систем среднего и высшего профессионального образования в современном обществе», 2008);

— Рузаевка, МРУ им. Н. П. Огарева («Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств» 2005);

— Саранск, Ml ПИ им. М. Е. Евсевьева («Совершенствование учебного процесса на-основе новых информационных технологий», 2006);

— Рузаевка, МГУ им. Н. П. Огарева («Машиностроение: наука, техника, образование», 2006, 2008, 2009, 2010).

Исследовательская работа осуществлялась со студентами инженерных факультетов Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева и Самарского университета путей сообщения.

Положения, выносимые назащиту:

1. В современных условиях подготовка студентов технических вузов должна рассматриваться с позиции интеграции физических и технических теорий и с максимальным приближением к условиям реального производства. Это можно реализовать на профессионально-ориентированных спецкурсах по физике в рамках вариативного компонента учебного плана.

2. Интегрированные спецкурсы по физике должны удовлетворять следующим требованиям: соответствовать профилю специальности студентов, опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных навыков в профессиональной деятельности, обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой, отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий.

3. Модель методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на занятиях спецкурсов по физике должна отражать интеграцию физических и технических теорий, фундаментальность и профессиональную направленность знаний и умений и включать цели, содержание, методы, формы и средства обучения.

4. В качестве одного из вариантов профессионального направленного спецкурса может выступать спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», содержание которого максимально приближено к профессиональной деятельности специалиста инженерного профиля и охватывает большинство разделов физики. Содержание спецкурса включает инвариантный (методы неразрушающего контроля — магнитные, визуально-оптические, капиллярные, токовихревые и т. п.), варьируемый (физические основы методов контроля — квантовая механика, электричество и магнетизм, оптика, капиллярные явления и др.) и исследовательский (определение эффективных условий регистрации и снятия показаний приборов контроля) компоненты.

5. Обучение физике студентов технических вузов на занятиях спецкурса по физике должно включать специфические технологии обучения, а именно методы (гностические, самоконтроля), формы (лекционные, лабораторные занятия и самостоятельная работа) и средства обучения (система заданий), позволяющие интенсивно и качественно формировать у студентов фундаментальные физические знания, умения применять эти знания при решении профессиональных задач и умения выполнять исследовательские задания.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и двух приложений. Общий объем диссертации 205 страниц, основной текст диссертации составляет 175 страниц. Работа включает 26 рисунков и 19 таблиц. Библиографический список содержит 225 наименований.

Выводы по 2 главе.

1. Определены тематика профессионально направленных спецкурсов по физике при подготовке студентов технических вузов и требования, предъявляемые к ним (соответствовать профилю специальности студентов, опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных навыков в профессиональной деятельности, обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой, отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий).

2. На основе системного подхода разработана модель методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике, которая способствует повышению уровня усвоения фундаментальных физических знаний, формированию умений применять эти знания при решении профессиональных задач и формированию умений выполнять исследовательские задания. В соответствии с этим подходом выбраны компоненты методической системы — цели, содержание, методы, формы и средства обучения. Сформировано содержание спецкурсов по физике, включающее инвариантный (фундаментальные физические законы, понятия и теории), варьируемый (профессиональные приложения фундаментальных законов и теорий) и исследовательский компоненты. В качестве основного принципа конструирования содержания обучения выбрана интеграция физических и технических теорий. Предложена последовательность действий при разработке содержания спецкурсов по физике для студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана.

3 Методика обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного^компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике.

В данной главе на основе положений методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике разработано содержание спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», представлена конкретная методика проведения лекционных и лабораторных занятий по данному спецкурсу и организации самостоятельной работы студентов инженерных специальностей (151 001 «Технология машиностроения», 151 002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы», 110 301 «Механизация сельского хозяйства» и др.).

При разработке методики обучения физике студентов технических вузов на занятиях спецкурсов по физике было учтено, что необходимо обеспечить:

— формирование знаний физико-технического содержания;

— формирование умений применять полученные знания при решении профессиональных задач (умение проецировать фундаментальные физические явления и законы на объекты профессиональной деятельности — инструменты, оборудование, технологические процессы, методы контроля и т. п.);

— возможность перехода мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой;

— соответствие профилю специальности студентов и опора на содержание основного курса физики;

— отражение актуальных проблем техники, основных методов измерения и анализа, новейших методов обработки материалов на основе физических законов и теорий и т. п.

3.1 Содержание спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении».

В последние годы в университетах значительно расширился круг спецкурсов, они стали более целенаправленными и научно обоснованными. Однако не следует думать, что всякая постановка нового спецкурса есть разумный отклик на запросы современности. Иногда появляются новые спецкурсы без серьезной общенаучной и практической потребности в них. Необходимо отметить, что вопрос о месте выпускника-инженера в современном производстве, в современной науке должен серьезно изучаться. В тесной связи с этим нужно решить и вопрос о наборе общих и специальных курсов, обеспечивающих подготовку инженеров-механиков. /.

Повышение уровня, надежности и увеличение ресурса машин и других объектов техники возможно только при условии выпуска продукции высокого качества во всех отраслях машиностроения. Это требует непрерывного совершенствования. технологии производства и методов контроля качества. Контроль качества продукции заключается в проверке соответствия показателей ее качества установленным требованиям Государственного стандарта. Контроль с применением дефектоскопов (приборов) основан, на получении информации в виде электрических, световых, звуковых и других сигналов о качестве проверяемых объектов при взаимодействии их с физическими полями (электрическими, магнитными, акустическими и др.) или веществами. В зависимости от принципа работы контрольных средств все известные методы неразрушающего контроля в соответствии с государственными стандартами подразделяются на оптические, капиллярные, акустические, магнитные, радиационные, радиоволновые, тепловые, методы контроля течеисканием, электрические и электромагнитные (методы вихревых токов). Для контроля металлов и изделий в дефектоскопии! (лат. ёеГесШэ — недостатокгреческое экорео — смотрю) чаще всего применяют визуально-оптические, капиллярные, магнитные, токовихревые, ультразвуковые и радиационные методы [68, 95, 97, 112, 129, 130], которые позволяют осуществить сплошной контроль. Только сплошной контроль, а не выборочный, дает гарантию высокого качества всех выпускаемых изделий. Вышесказанное определяет целесообразность использования в учебном процессе технических вузов спецкурса по физике «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», а рассмотрение существующих неразрушающих методов контроля в машиностроении составляет его основу.

Целями преподавания спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» являются:

— выявление студентами физических основ (физические явления и законы) неразрушающих методов контроля технологических процессов и машиностроительной продукции;

— выработка умений студентов применять средства контроля и диагностики машиностроительных изделий на производстве;

— развитие у студентов творческих способностей по созданию новых приборов и средств контроля и диагностики.

В результате изучения дисциплины студенты должны получить представление об основных методах неразрушающего контроля производственных процессов в машиностроении, о приемах и способах неразрушающего контроля, о физических основах рассмотренных методов дефектоскопии.

Согласно выбранным целям определяется и содержание учебного материала спецкурсов по физике в техническом вузе, которое можно определить с помощью межпредметных, связей. Межпредметные связи обеспечивают упорядоченность, систематичность и обобщение знаний, направленность на конкретную профессию. На рис. 3.1 показаны связи между спецкурсами по физике, естественнонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами.

Рис. 3.1. Межпредметные связи спецкурсов по физике.

В соответствии с разработанной в 2.2 методикой учебный" материал спецкурса «Физические основы: неразрушающих методов) контроля в машиностроении» целесообразнее представить полвторому варианту (инвариантный компонент — методы контроля качества продукции, варьируемый — физические основы этих методов). Выбор второго варианта объясняется тем, что один-конкретньш-метод контроля основан сразу на положениях из нескольких, разделов физики. Напримеркапиллярный метод контроля базируетсясразу на нескольких физических явлениях, таких как люминесценциякапиллярные явления идр. Таким образом, содержание данного спецкурса проиллюстрировано схемой, изображенной на рис. 3−2.

Согласно выбранным целям и разработанному содержаниюсоставляется рабочая программа спецкурсов по физике.

Содержание спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении».

1 г.

Инвариантный компонент Неразрушающие методы контроля Варьируемый компонент Физические основы методов контроля Исследовательский компонент.

Магнитные, визуально-оптические, капиллярные, токо-вихревые, ультразвуковые, радиационные и др. методы контроля Квантовая механика, магнетизм, оптика, капиллярные явления, электричество, колебательные и волновые процессы и т. д. Определение эффективных условий регистрации и снятия показаний приборов контроля.

Рис. 3.2. Содержание спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении».

Фрагмент рабочей программы спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» представлен ниже и включает следующие вопросы:

1. Общие сведения по неразрушающему контролю. Основные виды неразрушающих методов контроля, задачи, решаемые с их применением. Основные факторы, определяющие выбор метода контроля.

2. Визуально-оптический контроль. Физические основы визуально-оптического контроля. Классификация! и общие требования к оптическим приборам. Приборы визуально-оптического контроля. Область применения.

3. Капиллярная дефектоскопия. Сущность и классификация методов капиллярной дефектоскопии. Технологические операции капиллярной дефектоскопии и особенности их выполнения. Область применения. Физические 1.

92 основы контроля методами капиллярной дефектоскопии. Смачивание. Капиллярные явления.

4. Магнитные методы контроля. Сущность и классификация магнитных методов контроля. Область применения. Намагничивание ферромагнитных материалов при магнитном контроле. Способы регистрации дефектов при магнитном методе контроля. Физические основы магнитного метода контроля.

5. Вихретоковые методы контроля. Сущность вихретокового метода контроля и область применения. Преобразователи для вихретокового контроля. Распределение вихревых токов.

6. Акустические методы контроля. Области применения и классификация акустических методов контроля. Физические основы акустических методов контроля материалов. Характеристика акустических методов. Приборы для акустического контроля.

7. Радиационные методы контроля. Общие сведения и классификация радиационных методов контроля. Источники и свойства ионизирующих излучений, их основные физические и технические характеристики. Взаимодействие ионизирующих излучений с материалом контролируемого объекта. Характерные величины и единицы измерений в радиационной дефектоскопии. Оборудование для контроля методом просвечивания. Рентгеновские аппараты. Бетатроны. Закрытые радиоизотопные источники. Гамма-дефектоскопы.