ვირტუალური პრაქტიკული სამუშაოების დამუშავება დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“

ავტორი


ბადრი ზივზივაძე

კატეგორია

მართვის საინფორმაციო სისტემები
სტატიის გადმოწერა

ვირტუალური პრაქტიკული სამუშაოების დამუშავება დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“
ბადრი ზივზივაძე
აკაკი წერეთლის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, საქართველო, ქუთაისი
zivziva@mail.ru

ანოტაცია – სასწავლო ამოცანების ანალიზის საფუძველზე დისციპლინაში „ელექტრო ტექნიკური მასალები“ გამოვლენილია პრაქტიკული ამოცანების ოთხი ტიპი: ელექტროტექნიკური მასალების პარამეტრების გაანგარიშებით განსაზღვრის ამოცანები; კლასიფიკაციისა და რანჟირების საფუძველზე ელექტროტექნიკური მასალების თვისებების შედარების ამოცანები; ელექტროტექნიკური მასალების მახასიათებლებზე გარეშე ფაქტორების გავლენის კვლევის ამოცანები; მოცემული საკონსტრუქტორო და ტექნოლოგიური კრიტერიუმებით ელექტროტექნიკური მასალების გამოვლენის ამოცანები. ნაჩვენებია ვირტუალური პრაქტიკუმის სტრუქტურა, რომლის კომპონენტებია: ელექტროტექნიკური მასალების მონაცემთა ბაზა, მონაცემთა ბაზის თანმხლები ორიგინალური პროგრამა და მეთოდური მითითებები.

საკვანძო სიტყვები – ელექტროტექნიკური, მასალა, ბაზა, ვირტუალური, მეთოდიკა, პროგრამა

I. შესავალი
ინფორმაციული ტექნოლოგიების დანერგვა განათლებაში მიმართულია სასწავლო პროცესის ოპტიმიზაციაზე და სწავლების გარანტირებული შედეგების მიღწევაზე, რაც შეუძლებელია ადექვატური პროგრამულ–მეთოდური უზრუნველყოფის გარეშე. სწავლებასთან კომპეტენტური მიდგომა ხელს უწყობს კვალიფიციური სპეციალისტების მომზადებას, რომლებიც კონკურენტული იქნებიან შრომის ბაზარზე და მზად იქნებიან მუდმივი პროფესიული ზრდისათვის.
დისციპლინა „ელექტროტექნიკური მასალები“ დგას იმ დისციპლინების რიგში, რომლებიც მოწოდებული არიან უშუალოდ ჩამოაყალიბონ მომავალი ინჟინრების კომპეტენციები. ამ დისციპლინის სტრუქტურის განსაზღვრისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ ელექტროტექნიკური მასალების მუდმივად განახლებადი ნომენკლატურა, მათი პარამეტრების მრავალსახეობა, რომლებიც დამოკიდებული არიან გარემოს ზემოქმედებაზე და მუშაობის კონსტრუქტორულ–ტექნოლოგიურ პირობებზე. გარდა ამისა, საცნობარო ლიტერატურასთან აქტიური მუშაობის აუცილებლობა მოითხოვს სტუდენტებისაგან დროის მნიშვნელოვან დანახარჯებს.
აქედან შეიძლება გავაკეთოთ დასკვნა, რომ სწავლების პროცესი ამ დისციპლინის ჩარჩოებში საჭიროებს მის ისეთ ორგანიზაციას, რომლის დროსაც სტუდენტები უნდა ჩაერთონ აქტიურ საქმიანობაში, რომელიც მიმართული იქნება არა მარტო ცოდნის, უნარების, ჩვევების და აზროვნების ხერხების ათვისებაზე, არამედ გარკვეული კომპეტენციების გამომუშავებაზე. ეს ნიშნავს, რომ „ელექტროტექნიკური მასალების“ დისციპლინის მეთოდიკა აუცილებლად ითვალისწინებს ელექტროტექნიკური მასალების და მათი თვისებების შესწავლის პროცესში სასწავლო ამოცანების ფართო გამოყენებას.
ცნობილია შრომები, რომლებშიც მოყვანილია სამეცნიერო ცნობები ამოცანების სტრუქტურაზე და თვისებებზე [1]. კვლევები ეხება ძირითადად მათემატიკური ტიპის ამოცანებს, ე.ი. ისეთ ამოცანებს, სადაც პირობაში აღწერილია სიტუაცია, რომელშიც უცნობია ამა თუ იმ ობიექტის (ან ობიექტების) რომელიმე მახასიათებელი (ან მახასიათებლები). მათემატიკური ტიპის ამოცანებისადმი მოთხოვნები მდგომარეობს უცნობი მახასიათებლების აუცილებელი სისრულით აღწერაში, მათსა და ნაცნობ მახასიათებლებს შორის კავშირების გამოყენებით. ასეთი ტიპის ამოცანები არიან კორექტულად ფორმულირებული და შეიცავენ მხოლოდ ამოხსნისათვის აუცილებელ და საკმარის მონაცემებს.
ქვემოთ შემოთავაზებულია ამოცანების ტიპიზაცია დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“, რომელიც შეიძლება გახდეს საფუძველი ამ დისციპლინაში პრაქტიკული სამუშაოების დასამუშავებლად. პრაქტიკული სამუშაოების ქვეშ იგულისხმება [2] პრაქტიკული მეცადინეობების ერთობლიობა ამოცანების ამოხსნაზე და დავალებების შესრულებაზე, რომლებიც ხელს შეუწყობენ განვლილი სასწავლო მასალის შესწავლასა და გამყარებას და მისი ათვისების კონტროლს.

II. სასარგებლო რჩევები

სწავლების პირველ ეტაპზე საჭიროა გავეცნოთ ელექტროტექნიკური მასალების პარამეტრებს და ვისწავლოთ მათი განსაზღვრა. ამ ეტაპის მახასიათებელად შეიძლება განვიხილოთ პირველი ტიპის ამოცანა:
„ელექტრულ წრედში 0.5 მმ და 43 მმ დიამეტრის გამტარის ჩართვისას პოტენციალთა სხვაობამ გამტარის ბოლოებზე შეადგინა 2.4 ვ, 2 ა დენის დროს. განვსაზღვროთ გამტარის მასალის ხვედრითი წინაღობა“
ასეთი ამოცანები ანალოგიურია მათემატიკური ტიპის ამოცანების, ამიტომ მათ არ გააჩნიათ მეთოდური სიახლე.
სასწავლო ამოცანების მეორე ტიპი დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“ არის ამოცანები, რომლებშიც გამოიკვლევა გარეშე ფაქტორების გავლენა ელექტროტექნიკური მასალების მახასიათებლებზე. მაგალითად, ტემპერატურის გავლენა გამტარი მასალების ელექტროგამტარობაზე შეიძლება განხილული იქნას ამოცანაში:
„სუფთა სპილენძის ხვედრითი წინააღმდეგობა 20 და 100 0C ტოლია შესაბამისად 0.0168 და 0.0226 მკ ომი. ρ(T) დამოკიდებულების წრფივი აპროქსიმაციის გამოყენებით განვსაზღვროთ ხვედრითი წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 0 0C–ზე.
ელექტროტექნიკური მასალების შესწავლის შემდეგი ეტაპი ითვალისწინებს ან ერთნაირი ტიპის ელექტროტექნიკური მასალების შედარებას, ან ელექტროტექნიკური მასალების ჯგუფის არჩევას, რომლებიც აკმაყოფილებენ განსაზღვრულ პირობებს და ა.შ. სწორედ ეს არის მოთხოვნა მოცემული (მესამე) ტიპის საწავლო ამოცანებისადმი დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“. ამოცანების პირობად ამ დისციპლინაში არის ელექტროტექნიკური მასალების კლასიფიკაციის მახასიათებლები, ე.ი. სასწავლო ამოცანები ელექტროტექნიკური მასალების სწავლების ამ ეტაპისათვის შიძლება ფორმულირებული იქნას შემდეგნაირად:
„ავიღოთ გამტარი მასალების ჩამონათვალი და განვსაზღვროთ რომელ მათგანს აქვს დნობის ტემპერატურა 3000 K–ზე მეტი, ხოლო ხვედრითი წინააღმდეგობა 0.01 მკ ომზე დაბალი“ ან: „ლითონებისა და შენადნობების ჩამონათვალიდან ავირჩიოთ გამტარი მასალები, რომელთა დნობის ტემპერატურა არ აღემატება 1000 K, ხვედრითი წინააღმდეგობა 0,03 მკ ომს, სიმკვრივე 10 მგ/მ3 და ხვედრითი წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 50–40–4 K1.
ამრიგად, მესამე ტიპის სასწავლო ამოცანები დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“ უნდა იქნან აგებული კლასიფიკაციის, რანჟირების, მასალების ძიების საფუძველზე, რომლებიც დააკმაყოფილებენ მათდამი წაყენებულ პირობებს, რაც განსაზღვრავს მათ ფორმულირებას და მაშასადამე, ამოცანის პირობას და მოთხოვნას.
ამოცანების მეოთხე ტიპს წარმოადგენს ამოცანები იმ ელექტროტექნიკური მასალების გამოვლენაზე, რომლებიც შეესაბამებიან კონკრეტული ელექტროტექნიკური ნაკეთობის მოცემულ საკონსტრუქტორო–ტექნოლოგიურ პარამეტრებს:
„რომელი გამტარი მასალისაგან უნდა დავამზადოთ კონტაქტორის ელექტრომაგნიტის გრაგნილი, თუ გამტარის განივი კვეთი უნდა იყოს 0.34 მმ2, სიგრძე 150 მ, ხოლო წინააღმდეგობა არ უნდა აღემატებოდეს 240 ომს?“
ამგვარი ამოცანები შეიძლება იყოს ნაკლებად კონკრეტიზირებული, ე.ი. ამოცანა შეიძლება ფორმულირებული იქნას შემდეგნაირად:
„ვაჩვენოთ, რომელი გამტარი მასალები ხვედრითი წინააღმდეგობის და ხვედრითი წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტის როგორი მნიშვნელობებით უნდა ავირჩიოთ: ა) სამონტაჟო გამტარებისათვის; ბ) გამახურებელი ხელსაწყოს სპირალისათვის; გ) ელექტროძრავის გრაგნილისათვის“.
ამ შემთხვევაში ამოხსნა შეიძლება მიღებული იქნას, თუ სტუდენტი გარდა ელექტროტექნიკური მასალების საცნობარო მონაცემებთან მუშაობის უნარისა, ფლობს გამოყენებითი ხასიათის მონაცემებს. მან უნდა იცოდეს, რომ გამტარებისა და გრაგნილებისათვის გამოიყენება მაღალი გამტარობის მასალები, თანაც სამონტაჟო და გრაგნილების გამტარები უნდა აკმაყოფილებდნენ სხვადასხვა მოთხოვნებს დენის სიმკვრივეზე, გამახურებელი ელემენტებისათვის გამოიყენებიან მაღალი წინააღმდეგობის ძნელდნობადი გამტარი მასალები.
ამრიგად, სასწავლო ამოცანების ერთობლიობა დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“ უნდა წარმოადგენდნენ სისტემას, რომელიც მოწოდებულია უზრუნველყოს საჭირო ცოდნის და უნარების შეძენა, ხელი შეუწყოს სტუდენტის გონებრივ და პიროვნულ განვითარებას, ე.ი. კომპეტენციების დაუფლებას. ყოველი სასწავლო ამოცანა არის სასწავლო ამოცანების სისტემის კომპონენტი და უნდა იმყოფებოდეს ურთიერთკავშირში სხვა სასწავლო ამოცანებთან.
ჩატარებული ანალიზის საფუძველზე დისციპლინაში „ელექტროტექნიკური მასალები“ გამოყოფილია სასწავლო ამოცანების ოთხი ტიპი, რომლებიც წარმოადგენენ მომავალი ინჟინრების სწავლების მიზნებთან და კომპეტენციებთან იერარქიულად ადეკვატურ სისტემას:
● პირველი ტიპი – ამოცანები ელექტროტექნიკური მასალების პრამეტრების გაანგარიშებით გამოთვლაზე;
● მეორე ტიპი – ამოცანები ელექტროტექნიკური მასალების მახასიათებლებზე გარეშე ფაქტორების გავლენის გამოკვლევაზე;
● მესამე ტიპი – ამოცანები ელექტროტექნიკური მასალების თვისებების შედარებაზე კლასიფიკაციის და რანჟირების საფუძველზე;
● მეოთხე ტიპი – ამოცანები ელექტროტექნიკური მასალების შერჩევაზე მოცემული საკონსტრუქტორო–ტექნოლოგიური კრიტერიუმებით.
მხოლოდ პირველი ორი ტიპის ამოცანებისათვის არსებობს ამოცანების კრებული, რომელიც მზადაა სასწავლო პროცესისათვის. ამოცანების გამოვლენილი მესამე და მეოთხე ტიპები ნაკლებად ფორმალიზებულია და მათი ამოხსნისას ითვალისწინებენ ელექტროტექნიკურ მასალებზე მონაცემთა დიდ მასივთან მუშაობას. მაშასადამე, არსებობს მესამე და მეოთხე ტიპის სასწავლო ამოცანების სისტემის ამოხსნის პრობლემა, რომელთა დანიშნულებაა ელექტროტექნიკური მასალების პარამეტრების განსაზღვრა, მათი თვისებების შესწავლა და ელექტროტექნიკურ მოწყობილობებში, მანქანებში და აპარატებში გამოყენება. ამ პრობლემის გადასაწყვეტად შემოთავაზებულია ელექტროტექნიკური მასალების მონაცემთა ბაზაზე ვირტუალური პრაქტიკული სამუშაოების შექმნა [3]. დამუშავებული ელექტროტექნიკური მასალების მონაცემთა ბაზა უზრუნველყოფს:
● საცნობარო მონაცემების ადაპტაციას სასწავლო პროცესთან;
● საცნობარო მონაცემების მიწვდომადობას და მათთან მუშაობის ოპერატიულობას;
● ელექტროტექნიკური მასალების ნომენკლატურული ჩამონათვლის თავისდროული კორექტირების შესაძლებლობას;
● საექსპერტო მონაცემების შენახვის შესაძლებლობას.
მონაცემთა ეფექტური სტრუქტურის მისაღებად ინფორმაცია ელექტროტექნიკურ მასალებზე წარმოდგენილია სხვადასხვა დამოკიდებულებებით [4], რომლებიც შეიძლება იქნან განსაზღვრული ელექტროტექნიკური მასალების საყოველთაოდ ცნობილი კლასიფიკაციით [5]. მაშასადამე, მონაცემთა ბაზის სტრუქტურა შეიძლება განსაზღვრული იქნას ელექტროტექნიკური მასალების ოთხი ძირითადი კლასით: გამტარი, დიელექტრიკული, მაგნიტური და ნახევარგამტარული მასალები. ელექტროტექნიკური მასალების შესაბამის ჯგუფებს შორის დამოკიდებულებების შემდგომი დეტალიზაცია საშუალებას გვაძლევს დავადგინოთ მათი ურთიერთკავშირის დონეების იერარქია.
ამრიგად, ელექტროტექნიკური მასალების კლასიფიკაციის საფუძველზე მონაცემთა ბაზის შექმნით ჩვენ ვღებულობთ მონაცემთა სტრუქტურას, რომელიც უფრო ზუსტად ასახავს ელექტროტექნიკური მასალების რეალურ მდგომარეობას დადგენილ საკლასიფიკაციო სისტემაში და რომელსაც შეუძლია წარმოადგინოს ობიექტების უმნიშვნელოვანესი თვისებები და კავშირი მათ შორის, რაც შემდგომში შეიძლება გახდეს საფუძველი სტუდენტების მიერ პრაქტიკულ მეცადინეობებზე ამოსახსნელი ამოცანების პირობების და მოთხოვნების ფორმულირებისათვის.
ლაბორატორიული და პრაქტიკული სამუშაოების ჩატარების დროს ელექტროტექნიკურ მასალებზე და მათ პარამეტრებზე ინფორმაციის მისაღებად, ამ მასალების ელექტროფიზიკური პარამეტრების მნიშვნელობებზე საცნობარო მონაცემების ხელსაყრელი სახით წარმოსადგენად და რედაქტირებისათვის დამუშავებულია მონაცემთა ბაზის თანმხლები პროგრამა.
ფუნქციონალურად პროგრამა უზრუნველყოფს:
● მასალების ტიპების ორგანიზაციას იერარქიული სტრუქტურის სახით;
● ყველა ტიპის მასალების ჩამონათვალის განსაზღვრას;
● მასალების ყველა ტიპისათვის პარამეტრების განსაზღვრას;
● მასალების ჩამონათვალის მნიშვნელობების შერჩევა იმ შეზღვუდების შესაბამისად, რომელიც დადებულია პარამეტრების მნიშვნელობებზე.

სტატიის გადმოწერა



——————————————————————–

Facebook Twitter Email Linkedin Google