Пневматиканы оқыту әдістемесі
Пневматика негіздері бүгінгі күні мектепте физика курсында жеке
тақырыптарда қарастырылмаса, іс жүзінде зерттелмейді. Дегенмен,
бүгінгі таңда 7 сыныптан бастап сабақтан тыс қосымшаларда,
факультативтерде, элективтерде және қосымша білім беру жүйесінде
пневматика негіздерін оқуды бастау мүмкіндігі бар.
Бұл ретте пневматиканы оқыту WorldSkills қозғалыстарымен және
осыған
ұқсас
қимылдармен,
өткізілетін
конкурстар
мен
олимпиадаларға
қатысуға
оқушылардың
дайындығымен
байланыстырылады, алайда пневматиканы және пневматикалық
жетектерді зерттеу оқушылардың кәсіби бағдарына және оларды
инженерлік мамандықтарды таңдауға көмектесетінін түсіну маңызды.
Пневматикамен қандай да бір жүйенің модельдерін жасау
барысында, оқу стендтерінің көмегімен жеке дара үйренуге болады.
Пневматика өзі тек робототехникада ғана емес, сонымен қатар басқа
да жүйелерде, мысалы, көлікте жүргізуші есіктерді ашқан немесе
жапқан кезде қолданылады. Дегенмен, пневматика робототехниканың
маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Пневматикалық жетектің
көмегімен түрлі автоматтандырылған жүйелерді жасауға болады.
Осы жерден пневматика негіздерін оқыту бойынша сабақтарды
құру бойынша қолдануға болатын әртүрлі әдістемелік тәсілдер
туындайды. Оны робототехника контексінде оқуға болады, яғни тиісті
модельдерді жинап, оларды оқу стендінде іске асыруға болады.
Робототехникада ғана пайдаланылып қоймай, басқа салаларда да іске
асырылатын немесе тіптен бұл салада пайдаланылмайтын өзге де
пневматикалық жүйелерді модельдеуге мүмкіндік алуға болады.
Пневматика
негіздерін
7-сыныпта
факультативтерде,
элективтерде немесе қосымша білім беру жүйесінде бере бастауға
болады. Ол үшін жоғарыда аталған пневматика бойынша оқу стендін
пайдаланбай-ақ қойса да болады. Мысалы, пневматика негіздерін,
оның
негізгі
элементтерін
зерттеу
үшін,
пневматикалық
139
құрылғылардың сызбаларын құру және осы сызбаларды пайдалану
үшін Camozzi балалардың оқу жинағын пайдалануға болады.
Жоғарыда біз пневматикалық оқу стендімен жұмыс істеу үшін
сығылған ауаны алу және сақтау үшін компрессор мен ревисер талап
етілетінін атап өттік. Компресс электр тоғынан қуат алады, сығылған
ауа шығаруға мүмкіндік береді, бірақ бұл ретте осындай оқу стенді-
мен жұмыс істегенде қауіпсіздік техникасын сақтау маңызды. Әйтпе-
се жарақат алу қаупі бар.
Camozzi жинағына шағын ауа сорғыш кіреді, бұл құрылғы ауаны
қолмен сығуға мүмкіндік береді. Әрине, қарапайым ауа сорғышпен
ауаның сығылу дәрежесі компрессордан әлдеқайда төмен болады, бі-
рақ жұмыс қауіпсіздігі сақталады. Бұл стендте пневматикалық жүйе-
лерді құрастыру технологиясын біршама «жетілдіруге» болады және
кейіннен оқу стендінде компрессормен жұмыс істеуге көшуге болады.
Camozzi жинағы компрессорды қосуға мүмкіндік бергенімен,
сорғының көмегімен сығылған ауаны алу әдісі тұрғысынан қарағанда
маңызды сәт болып табылады. Бұл компрессордың мақсатын
айқындауға және оның жұмыс принципін түсінуге мүмкіндік береді.
Алайда, ауаны қолмен және компрессордың көмегімен қысу дә-
режесі әртүрлі екенін түсіну керек. Неғұрлым ауа көбірек сығылған
сайын, ол жүйеде соғұрлым үлкен қысым жасай алады. Тиісінше, қол
ауа сорғысының көмегімен сығылған ауа азырақ қысым беретін
болады.
Ең алдымен сорғы көмегімен алынған сығылған ауаның көлемі
әзірленген жүйелердің бірнеше іске қосылуына жетеді. Бірақ бұл
маңызды әдістемелік сәттің бірі: оқушылар пневматикалық
схемаларды әзірлеу кезінде қолда бар ауаны үнемді жұмсайтын
жүйелерді құруы тиіс.
Екіншіден, компрессормен жұмыс істеуге есептелген стандартты
пневматикалық элементтерді қолдану әдеттегі сорғыны пайдаланған
жағдайда жұмыс істемейтінін ескеру қажет. Camozzi жиынтығында
бұл мәселе ескерілген, Жиынтыққа кіретін барлық элементтер ауа
қысымы төмен болғанда да жұмыс істей алады.
Пневматика бойынша стратегиялық сабақтар өте әртүрлі болады.
Мұнда көп нәрсе оқушылардың жасына, білім беру мекемесінің
міндеттеріне, оқытушының пневматика негіздерін оқып-үйренуіне
байланысты болады.
Мысалы, егер мектепте сабақтан тыс оқу түрлері туралы айтатын
болсақ, онда қатысу міндетті емес болуы мүмкін түрлі факультативтер
140
мен элективтер жасауға болады. Егер біз қосымша білім беру жүйесі
туралы айтатын болсақ - бұл ретте оқу курсын алып қарастыруға
болады. Кәсіптік білім беруде, тиісті колледждерде сабақ өткізу
форматын білім беру мекемесі қабылдайды және пневматика бойынша
сабақтар қатысу үшін міндетті болып табылады және оқушылардың
негізгі кестесінде орналастырылады.
Қосымша білім беру жүйесінде қандай да бір курсты, факульта-
тивті немесе жалпы білім беретін орта мектеп үшін электив әзірлей
отырып, біз жалпы сағат санымен шектелетінін ескеруіміз қажет.
Мәселен, ең жақсы жағдайда оқытушыда аптасына 2 сағаттан
артық емес болуы мүмкін, бұл жарты жылда 36 сағаттан артық емес,
бір жылда 72 сағаттан артық емес сабақ болады деген сөз. Шын
мәнінде, ең алдымен, сағат саны азырақ болады, бұл көбінесе
пневматикамен байланысты ең негізгі сәттерді зерттеуге ғана
мүмкіндік береді.
Сондықтан пневматика бойынша оқу курсын әзірлеуге мұқият
қарау қажет.
Біріншіден, курстың мақсаттары мен міндеттерін нақты анықтау
керек. Әсіресе бұл оқушылардың жасына байланысты болады, егер 7
сыныпта пневматика негіздерімен таныстыру міндеті болса, онда 10 –
11 сыныптарда мұндай курс студенттердің кәсіби бағдарына ықпал ете
алады. Кәсіптік колледжде мақсат пен бағыттар студент оқып жатқан
мамандықтар аясында анықталуы мүмкін.
Екіншіден, курстың мақсатына қарай курсты зерттеуге бөлінген
уақыт көлемін ескере отырып, оның мазмұнын анықтау керек.
Сондықтан бірнеше жылға оқытуды "созу" немесе негізгі сәттерге
шоғырлануға және оларды егжей-тегжейлі зерттеуге тырысудың
мағынасы бар. Бұл ретте, негізгі білім мен іскерлікке жақсы іргетас
қалау әр түрлі тақырыптарды қарауға тырысқаннан пайдалырақ екенін
түсіну маңызды.
Егер мұндай мүмкіндік болса, онда 7 сыныпта негізгі пневмати-
калық құрылғылардың жұмысын зерттеуді бастау дұрыс. Оқу стенді-
мен немесе жиынтықпен танысу, монтаждау ережелері, ресивер, қара-
пайым құрылғылар қарастырылады. Осы құрылғылардың негізінде
оқушы схеманы дұрыс құрастыруды, құрылғылар жұмысының
логикасын түсінуді және нақты есептерді модельдеуге байланысты
Күрделі емес міндеттерді шешуді үйренуі тиіс. Оқушылардың әр
құрылғылардың жұмысын түсінуіне қол жеткізуі маңызды, сонда
болашақта оқушы модельдерді құруға үлкен түсіністікпен қарайды.
141
Келесі жылы пневматика негіздерімен байланысты қандай да бір
практикалық міндеттерді зерттеуге болады. 8-9 сыныпта компрессо-ры
бар оқу стендіне немесе конвейер желісін зерттеуге көшуі мүмкін.
WorldSkills-да оқушылар орындайтын тапсырмаларды қарастыру
керек.
Үшіншіден, курс мазмұнына қарай сабақ жоспарын жасау керек.
Сабақ бойынша жоспарлау курстың барлық мазмұнын жеке
тақырыптарға бөлуді көздейді. Бір тақырыпқа бір немесе бірнеше
сабақ берілуі мүмкін.
Сонымен, курсты құрудың бір нұсқасы - бұл негізгі
пневматикалық құрылғыларды және олардың жұмыс істеу принципін
біртіндеп үйрену. Әрбір сабақ немесе бірнеше жүйелі сабақтар белгілі
бір құрылғыны, оның жұмыс принципін, онымен байланысты
физикалық заңдарды, құрылғыны қолдану үлгісін, оның шартты
белгілерін зерттеуге арналуы мүмкін. Нақты құрылғының жұмыс
негіздерін зерттеу шеңберінде зерттелген құрылғылармен байланыста
қалай жұмыс істейтінін, қандай міндеттерді шешуге болатынын
зерттеу қажет. Нұсқа ретінде, нақты құрылғының жұмысын зерттеу
практикалық жұмыспен аяқталуы тиіс, оның барысында оқушы
оқытушының берген тапсырмасын шешуге міндетті.
Пневматика негіздерін зерттеуді бір жақты әсер ететін
пневматикалық цилиндрдің жұмысын зерттеуден бастауға болады.
Осы тақырыпты оқу барысында қысылған ауа түсінігімен, ресивермен,
сорғымен, компрессормен және тікелей бір жақты әрекет ететін
магниттік цилиндрмен танысу керек.
Әрбір құрылғы жұмысының негізгі принциптерін, олардың сыз-
бадағы белгіленуін және пневмоцилиндр штоктарын ұсынуға мүмкін-
дік беретін схеманы жинау қажет. Бұл сызбаны оқытушы салуы қажет,
оқушылар оны толық сипаттамасымен дәптерлерге жазып алуы тиіс.
Одан әрі ұсынылған схема бойынша оқытушы пневматикалық
жүйені монтаждау қағидасын түсіндіре алады. Әсіресе, WorldSkills
жарыстарына қатысу барысында оқушыларға қажет болуы мүмкін
пневматикалық жүйені жинау мәдениетіне назар аудару керек.
Одан әрі оқушылар оқытушының бақылауымен осы жүйені өз
бетінше жинап, оның жұмысын тексеруі тиіс. Бұл жұмыс барысында
оқушыларда цилиндр штокының кері қарай жылжуы туралы сұрақ
туындауы тиіс. Бұл мәселені оқушылармен талқылауға болады, келесі
пневматикалық элементтерді зерттеу үшін негіз болады.
142
Осылайша, сабақ реттілігін оқушылар белгілі бір проблемамен
кездесіп, оны шешуге тырысатындай, ал оқытушы оны жаңа
құрылғының көмегімен шешуді ұсынатындай етіп ұйымдастыруға
болады. Бұл әрекет оқушылардың инженерлік ойлау қабілетін
қалыптастыруға ықпал етеді.
Ең дұрысы, оқушылар күрделі емес пневматикалық құрылғылар-
дың сызбаларын оқып, оларды стендте үлгілеуге қол жеткізу керек.
Бұдан әрі құрылғының тапсырмасында сипатталған схемаларды жасау
дағдыларын қалау қажет. Сондықтан оқытушы ұсынған тапсырмалар
схеманы құру, оқытушының жұмыс сызбасын тексеру, ұсынылған
схема бойынша модель жинау, модельді практикада тексеру,
атқарылған жұмыс және қорытынды туралы есеп беру мүмкіндігін
қарастыру керек.
Оқу стенділерін қолдану кезінде пневматика сабақтарында
оқушыларға жабдықтар мен құбыр жолдарын дұрыс монтаждауын
түсіндіру өте маңызды. Жабдық монтаждау стендінде сенімді бекітілуі
тиіс. Құбырдың дұрыс қосылуы өте маңызды, бұған алғашқы
сабақтардың бір бөлігін арнау қажет. Сондай-ақ жиналған
пневможүйелерді дұрыс демонтаждау керек және бұл туралы
оқушыларға да айту керек.
Жұмысты ұйымдастыру кезінде, оқу стендімен жұмыс істеу сияқ-
ты, оқытушы алдымен оқушылардың құрылғы сызбасын түсінуіне
және оның дұрыстығына көз жеткізуі тиіс, содан кейін оқушылар осы
сызбаны оқу стендінде жүзеге асыруы тиіс. Бұл модельді оқытушы
қарап, модель дұрыс жиналғанына көз жеткізгеннен кейін ғана оқу-
шылар жүйені іске қосуға рұқсат ала алады. Оқу стендінің ақаулары
немесе жиналған үлгідегі қателер анықталған кезде әр уақытта қауіп-
сіздік техникасы туралы еске салу өте маңызды. Мұндай жағдайларда
оқу стендін ажыратып, бұл туралы оқытушыға хабарлау қажет. Одан
әрі оқу курсының әрбір сабағын пысықтау керек. Бұл үшін негізгі
сабақтың кезеңдерін көрсететін сабақ конспектілері жиі қолданады.
Сабақтың конспектісін оқушылар өте жиі елеусіз қалдырады, соған
қарамастан ол әрбір сабақтың мазмұнын еске түсіруге, мұғалім мен
оқушылардың сабақтағы іс-әрекетін ойлауға, нақты тапсырмалар мен
оларды шешу тәсілдерін таңдауға мүмкіндік береді.
Сабақ конспектісінде нақты Сабақтың мақсаты жазылады,
сабақтың әр кезеңінде мұғалімнің және оқушылардың қызметі,
жабдықтары қажет. Мұғалім материалды баяндау әдістемесін,
ұсынылған міндеттерді шешу тәсілдерін ойлауы тиіс.
143
Кейбір сабақтар зертханалық жұмыстар түрінде рәсімделеді, онда
нақты тапсырма қойылған және оның шеңберінде оқушылар қандай да
бір есеп беруі тиіс. Бұл жағдайда оқытушы зертханалық жұмыстың
құрылымын егжей-тегжейлі пысықтауы, теориялық материалды
дайындауы, құрылғылардың тиісті сипаттамасын жасауы, сұрақтар
тізімін және оқушылар тиісті ақпаратты сарқып алатын дереккөздер
тізімін дайындауы тиіс.
Ақпараттармен тікелей байланысты пневматиканың тағы бір
ерекшелігін атап өту керек. Пневматикалық құрылғылар арасында
пневматикалық логика элементтері бар, олар пневматика негізінде
әртүрлі логикалық схемаларды іске асыруға мүмкіндік береді. Бұл
логикалық элементтер «емес», «және», «немесе» және басқа да
функцияларды іске асырады.
Бұл пневматика негіздерін оқытуды және информатикадағы
логиканы зерделеуді байланыстыруға мүмкіндік береді. Біріншіден,
бұл-логиканы практикада көрнекі қолданудың бірі, логиканы неге
зерттеу қажет деген сұрақтарға жауап бола алады. Екіншіден, осы
Пневматикалық элементтер негізінде логикалық функциялар үшін
ақиқат кестесін талқылауға болады. Үшіншіден, осы логикалық
элементтердің негізінде логиканы зерттеу мен түсінуге көмектесетін
күрделі пневматикалық жүйелерді құруға болады.
Пневматика негіздеріне оқыту сабақтарын құру кезінде жоба
әдісін де қолдануға болады. Ол үшін оқушылармен жоба тақырыбын
айту қажет. Бұл жағдайда әртүрлі жобалар пневматикалық модельдің
әзірленген схемасымен және оны стендте іске асырумен аяқталуы тиіс.
Дегенмен, міндеттердің ерекшелігін ескере отырып, осы жобаны іске
асырудың мақсаттары мен міндеттерін тұжырымдау қажет.
Іске асырылғаннан кейін модельді жұмысқа қабілеттілігін тексеру,
оны әртүрлі жағдайларда сынау және ақаулар мен ақауларды
анықтаған кезде жою қажет. Дайындық бойынша жобаны оқытушыдан
қорғау керек.
Жоба WorldSkills конкурсы барысында оқушылар орындайтын
тапсырмалармен де байланысты болуы маңызды. Бұл жағдайда
мұндай
жұмыс
оқушыларды
конкурсқа
дайындау
ретінде
қарастырылуы мүмкін. Бәлкім, кейбір жобаларды WorldSkills-да
жасалғандай етіп жүзеге асыру да қажет болуы мүмкін.
Пневматика негіздерін оқу кезіндегі жобалар әдісі оқушыларға әр
түрлі тақырыптарды тиімді меңгеруге мүмкіндік береді, оқушылардың
түрлі, соның ішінде танымдық дағдыларын дамытады. Егер жобалар
144
әдісі қалыптасқан топтарда қолданылса, онда бұл ұжымда жұмыс
істеуді үйрену мүмкіндігі болып табылады.
Пневматиканы зерттеу үшін оқу стендтерінен басқа, әртүрлі
робототехникалық конструкторларды қолдануға болады, олардың
жиынтығына
пневматикалық
жабдықтар
кіреді.
Мұндай
конструкторлар әр түрлі объектілердің модельдерін жасауға, оларды
басқаруды әр түрлі пневматикалық жетектердің көмегімен жүзеге
асыруға мүмкіндік береді.
Мысалы,
Fischertechnik
Robotics
516186
ROBO
TX
Электропневматика
(ElectroPneumatic)
жиынтығы
әртүрлі
роботтардың үлгілерін жасауға мүмкіндік береді, мысалы, Робот-
манипулятор, Робот-сұрыптаушы, рас, бұл үшін осы серияның басқа
конструкторынан контроллерді пайдалану қажет.
Бұл конструктордың құрамына компрессор, электроқозғалтқыш,
вакуумдық сорғыш, электромагниттік клапан, оптикалық түстер
датчигі және басқа да элементтер кіреді, дидактикалық материалдары
бар диск бар.
Айта кетейік, "Fischertechnik" компаниясының басқа да
конструкторлар жиынтығы бар.
"Лего" конструкторының жиынтықтары арасында пневматика
негіздерін зерттеуді ұйымдастыруға мүмкіндік беретін арнайы
жиынтықтар бар. Бұл жинақтар конструктордан әртүрлі модельдерді
жинауға мүмкіндік береді, ал пневматикалық элементтер оларды
"жандандыруға"мүмкіндік береді.
"Пневматика"
жиынтығының
құрамына
түрлі-түсті
иллюстрацияланған нұсқаулықтар, сорғылар, пневмоцилиндрлер, ауа
клапандары, ауа баллоны және манометр кіреді. Жиын 10-15 жастағы
балаларға бағытталған. Осы жиынтықтың негізінде қысым, әлеуетті
және кинетикалық энергия сияқты ұғымдармен танысуға болады,
оқушылар қысымды өлшеуді үйренуі мүмкін.
Бұл жинақ пресс, роботталған қолды және пневматикалық
қармауды жинауға мүмкіндік береді. Бұл ретте, осы жиынтықтың
көмегімен жеке мамандандырылған курсты ұйымдастыруға және бір
уақытта бірнеше оқушыға жұмыс істеуге болады.
145
Достарыңызбен бөлісу: |