Організаційно-педагогічні та методичні основи навчання з предмета «спеціальна технологія» у закладах професійно-технічної освіти

2.1. Використання сучасних форм і методів у навчанні з предмета «Спеціальна технологія»

В еволюції навчально-виробничої діяльності учнів професійно – технічних навчальних закладів важливу роль відіграють: зміст навчально-виробничої діяльності та форми й методи її реалізації. Осмислення проблеми формування висококваліфікованого працівника неможливе без вивчення й втілення у навчально-виробничий процес інноваційних технологій виконання робіт. Успіх навчально-виробничого процесу, ефективність кожного уроку виробничого навчання як його складова структура, багато в чому залежить від майстра виробничого навчання, рівня його підготовленості, кваліфікації та педагогічної готовності. Основні завдання, які установлює перед собою майстер виробничого навчання це: 

• оптимізація уроків виробничого навчання в навчальних майстернях; 

• застосування інноваційних методів навчання; 

• впровадження інноваційних виробничих технологій у навчально-виробничий процес. 

На уроках виробничого навчання використовується більшість інноваційних технологій. Це уроки-ігри, уроки-екскурсії, творчі лабораторії майстрів, майстер-класи, круглі столи, роботи за проектними методиками для здійснення пошуково-дослідницької діяльності учнів. Конкуренція на сучасному ринку праці, вимагає від робітника не лише глибоких теоретичних знань, практичних вмінь та навичок, а й швидкої модернізації, креативності, постійного оновлення власного досвіду у виробничій сфері.

Саме тому майстрам виробничого навчання необхідно постійно опановувати нові технології, розвивати власне мислення, удосконалювати вміння та навички, щоб заохочувати до активної виробничої діяльності учнів — не як виконавців поставлених завдань, а як творчих особистостей, здатних до активного пошуку й втілення інноваційних технологій виробництва. Результатом діяльності щодо впровадження інновацій у навчально-виробничу сферу вбачають випуск висококваліфікованих, конкурентоспроможних робітників. Використовуючи інноваційні технології навчання, майстри виробничого навчання переконалися, що новітні освітні технології передбачають не просто отримання знань, а творче відношення до них, сприяють формуванню і вихованню освіченого, творчого, професійно здібного кваліфікованого робітника. На уроках виробничого навчання деталізуються отримані під час теоретичного навчання знання про роботу і експлуатацію обладнання, механізмів, властивості матеріалів, продуктів тощо. При цьому найкращий результат досягається тоді, коли зміст відображає зв’язок із загальноосвітніми та спеціальними дисциплінами. Це забезпечує цілеспрямоване вивчення навчальних дисциплін, що являють собою фундамент успішного оволодіння професією. Значного поширення у нашому навчальному закладі набули інноваційні уроки, які мають стандартну, гнучку структуру і орієнтовані на зростання інтересу учнів до навчання загалом та підвищення їх фахового рівня зокрема. В умовах ринкової економіки підготовка сучасного робітника повинна відповідати цілій низці вимог, під впливом яких вона спрямовується на розвиток у нього вміння: самостійно виконувати і оновлювати знання, ставити проблеми, творчо мислити, приймати оригінальні рішення в нестандартних ситуаціях, бути соціально-активною особистістю тощо [13].

Тому головним завданням професійно-технічної освіти є якісна професійна підготовка кваліфікованих робітників для різних галузей економіки з урахуванням потреб ринку, що забезпечується впровадженням інноваційних технологій 14 навчання, та застосування сучасних виробничих технологій у професійній підготовці робітничих кадрів. Сучасна економіка вимагає від професійної освіти підготовки конкурентоспроможного фахівця, самостійного, ініціативного захищеного та мобільного на ринку праці. Сучасне життя диктує нові підходи до формування освітнього процесу. В той же час виробництво вимагає від закладів освіти формування у випускників ПТНЗ не тільки практичних умінь і навичок, а й розвитку найбільш значущих загальнолюдських якостей, які в процесі трудової діяльності при освоєнні нових виробничих технологій дають змогу динамічно змінювати свою професію. Щоб підготувати такого робітника, педпрацівники ПТНЗ:

• впроваджувають в навчальний процес сучасні новітні виробничі технології;

• вивчають ринок праці та співпрацюють з соціальними партнерами області.

Головними напрямками в цій роботі є:

• розвиток особистості учня через нетрадиційні форми і методи навчання;

• оволодіння інноваційними технологіями виробництва та упровадження їх у навчальний процес;

• удосконалення методики використання комп’ютерного забезпечення, дидактичних матеріалів.

Важливу роль у підготовці кваліфікованого робітника має виробнича практика, яка проходить на базі підприємств і є продовженням та розвитком теми соціального партнерства. Оскільки учні не тільки набувають знань та практичних навичок, а й вчаться працювати в колективі, нести відповідальність, планувати своє подальше професійне життя [14].

Актуальним питанням як в професійно-технічній освіті постає питання – соціального партнерства. Нами проведено круглий стіл з підприємцями району і сьогодні ми вже маємо домовленість з сільськогосподарськими підприємствами щодо проведення на їх базі занять в формі уроку - екскурсії. Створено умови для практичного ознайомлення учнів з сучасними тракторами, комбайнами, сівалками точного висіву, чизельними плугами, та іншими агрегатами. Ринкова економіка чітко визначає орієнтири професійної освіти, робить очевидним те, що головна мета всіх суб’єктів освітнього процесу полягає в необхідності урахування сучасних соціально-економічних реалій ринку праці і трансформування їх у конкретні освітні програми. Для здійснення головних напрямів професійної підготовки від майстрів виробничого навчання залежить значне підвищення їх особистої відповідальності у виборі форм і методів навчання і виховання учнів, організації суспільно корисної і продуктивної праці учнів, а також постійного творчого пошуку, високої педагогічної і професійної майстерності. Найважливіша риса сучасного виробничого навчання – його спрямованість на те, щоб навчити учнів не лише пристосуватись, а й активно діяти в ситуаціях, які зазнали соціальних змін. Сучасний робітник – повинен вміти застосовувати на практиці нові сучасні матеріали, знати їх властивості та технічні характеристики, володіти новими інструментами та обладнанням, мати практичний довід виконання робіт за інноваційними виробничими технологіями. На регіональному ринку праці соціальні партнери-роботодавці надають перевагу тим випускникам, які володіють інноваційними виробничими технологіями, мають глибокі знання щодо планування, організації та здійснення комплексу робіт, а також мають досвід практичного використання цих знань. Випускник з таким рівнем професійної компетентності буде конкурентоспроможним та мобільним на ринку праці, займатиме активну соціальну позицію [15].

Проводячи навчально-виховний процес безпосередньо на сучасному підприємстві із застосуванням високотехнологічного обладнання ми сприяємо підвищенню якості підготовки робітничих кадрів. Виробництву потрібні конкурентоспроможні фахівці, здатні адаптуватися до швидких суспільних та економічних змін, а це потребує істотного підвищення якості підготовки кваліфікованих робітників. Аналіз і вирішення конкретних виробничих ситуацій є одним із методів, який застосовує майстер виробничого навчання практично на кожному занятті, особливо на етапах узагальнення і систематизації та закріплення знань. Застосування такої технології навчання дає можливість сформувати в учнів вміння використовувати набуті знання для вирішення виробничих, в тому числі нестандартних ситуацій. В змісті завдань конкретних виробничих ситуацій одночасно утворюється проблемність прикладного характеру. Будь-яка ситуація і є свого роду проблема, яка завжди потребує шляхів її вирішення. Тому проблема носить практичний характер, а шлях її розв’язання – теоретичний. Тобто учень, оперуючи певними теоретичними знаннями, визначає варіанти вирішення проблеми. Вирішення цього завдання є комплексом для реалізації таких завдань заняття, як розвиток логічного мислення, активізація розумової діяльності учнів, формування у них потреби в навчанні, оскільки демонструється можливість застосування набутих знань, що, в свою чергу, сприяє розвитку інтересу до обраної професії [16].

Сучасний рівень науки і техніки потребує формування і виховання творчо мислячих кваліфікованих робітників. Сьогоднішньому учню недостатньо лише поглинання «готової» інформації. Необхідно навчити його самостійно шукати способи розв’язання проблем, пов’язаних з реальними ситуаціями у житті, з майбутньою діяльністю. На уроках виробничого навчання деталізуються отримані під час теоретичного навчання знання про роботу і експлуатацію обладнання, механізмів, властивості матеріалів При цьому найкращий результат досягається тоді, коли зміст відображає зв’язок із загальноосвітніми та спеціальними дисциплінами. Це забезпечує цілеспрямоване вивчення навчальних дисциплін, що являють собою фундамент успішного оволодіння професією. Значного поширення у нашому навчальному закладі набули інноваційні уроки, які мають стандартну, гнучку структуру і орієнтовані на зростання інтересу учнів до навчання загалом та підвищення їх фахового рівня зокрема [17].

2.2. Методика викладання теми «Трансмісія автомобіля» з предмета «Спеціальна технологія»

Головним і визначальним напрямом підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей є їхня діяльність у сфері сільськогосподарського виробництва. Цю підготовку можна значно покращати, використовуючи в навчанні сучасні інформаційні технології, зокрема, мультимедійні засоби та інші системи, адже сьогоденні реалії спричинили суттєве зменшення фінансування вищої професійної освіти, що унеможливлює придбання навчальним закладом сучасних тракторів, автомобілів та сільськогосподарської техніки і вимагає від працівників вищої школи створення оригінальних методик, які б з достатньою достовірністю давали змогу вивчати їх будову та основи експлуатації. Інтелектуалізація об’єктів і засобів навчання повинна бути пов’язана з реалізацією в процесі навчання можливості отримання найбільш повної і достовірної інформації про об’єкти, що вивчаються. Тому розробка методики інноваційної технології викладання теми “Трансмісія автомобіля " є досить актуальною і необхідною в умовах сьогодення.

В педагогічній літературі досить ґрунтовно аналізуються різні аспекти проведення лекцій та лабораторно-практичних занять. Так педагоги-дослідники К.Корсак, Т.Зінченко, Д.А.Сметанін, Я.Ю.Білоконь, А.І.Окоча, С.О.Войцехівський, А.В.Богатирьов, В.Р.Ліхтер, А.Т.Лебедєв, В.М.Антощенков, М.Ф.Бойко, В.А.Скотников, М.І.Самокиш, І.М.Бендера, М.М.Клєвцов, А.В.Рудь та інші розробили і запропонували методику викладання розділу предмету “Механізація, електрифікація та автоматизація сільськогосподарського виробництва» – “Трактори і автомобілі“ в цілому і теми “Трансмісії тракторів і автомобілів“ зокрема, а також намітили шляхи підвищення ефективності викладання окремих його тем.

Отже, проблемі розробки та запровадження педагогічних технологій у ПТНЗ приділяється значна увага. Проте, як показує аналіз науково-технічної літератури, новітні розробки з вивчення технічних предметів в умовах сьогодення практично відсутні. У переважній більшості досліджень основна увага приділяється підготовці традиційної лекції та лабораторно-практичного заняття. Сучасна реформа вищої освіти вимагає розробки та запровадження активних методів навчання, тобто інноваційних форм проведення занять [18].

Мета статті, викласти суть розробленої інноваційної технології читання лекцій і проведення лабораторно-практичних занять з дисципліни “Спеціальна технологія”, розділу “Будова автомобіля” на прикладі теми “Трансмісія автомобіля”.

На вивчення теми “Трансмісії тракторів і автомобілів” згідно з навчальною робочою програмою відводиться 4 години, у тому числі 2 години лекцій і 2 години лабораторних занять.

Заняття 1. Трансмісії тракторів і автомобілів (лекція). Питання до подання нового матеріалу:

1. Класифікація трансмісій сучасних тракторів і автомобілів.

2. Зчеплення, як елемент трансмісії.

3. Коробки передач, ходозменшувачі та роздавальні коробки.

4. Проміжні з’єднання та карданні передачі.

5. Ведучі мости тракторів і автомобілів.

6. Задні мости і механізми повороту гусеничних тракторів.

Методика читання лекцій з використанням комп’ютерних технологій під час вивчення дисципліни “Спеціальна технологія” учнями ПТНЗ передбачає підготовку матеріалу в форматі Power Point у вигляді презентації, де матеріали подаються в наступній послідовності: тема лекції, план, список літератури з вказаними сторінками, ілюстративний матеріал у вигляді схем та фотографій сучасних тракторів і автомобілів, рисунків, графіків, а також мультимедійних фрагментів роботи складових частин тракторів і автомобілів з викладення матеріалу кожного питання плану лекції. Візуальне подання лекційного матеріалу здійснюється за допомогою ноутбука та відеопроектора. Для цього лекційна аудиторія обладнується екраном та спеціальною підставкою для встановлення комп’ютерної апаратури. Лектор коментує поданий матеріал з можливістю запису його студентами в конспект лекцій. Для зручності коментування лектор користується лазерною указкою. Якщо технічне обслуговування лекції здійснює асистент, то можливе користування яскраво виділеним курсором монітора. Одним з можливих варіантів читання є знаходження ноутбука на трибуні лектора, а управління відеопроектором здійснюється через безпровідний порт або інтерфейсний кабель відповідної довжини [19].

Попередньо лектор готує роздатковий матеріал на одному або двох аркушах формату А4, який студенти отримують перед початком лекції, користуються ним впродовж лекції і підклеюють на початку конспекту кожної лекції. Наявність інформації в розданому матеріалі підвищує наглядність та зменшує затрати часу на її подання і, відповідно, збільшує час викладення основного матеріалу лекції.

Лектор розпочинає заняття з розповіді про значення трансмісій сучасних тракторів і автомобілів, а також, що студент ПТНЗ повинен знати і вміти після вивчення теми “Трансмісії тракторів і автомобілів“. На екрані лектор демонструє схеми та розповідає про три основних типи трансмісій: механічні, електромеханічні та гідрооб’ємні.

Завершуючи викладення першого питання лектор демонструє трансмісії колісного трактора Т-150К і вказує на особливості її будови та використання.

Висвітлюючи друге питання лектор наголошує, що зчеплення призначене для передачі крутного моменту від двигуна до трансмісії, короткочасного роз’єднання їх і наступного плавного з’єднання під час рушання трактора чи автомобіля з місця, перемиканні передач, а також для захисту деталей двигуна і трансмісії від пошкоджень і поломок від перевантажень.

Лектор відмічає, що на тракторах та автомобілях переважно використовують фрикційні зчеплення, крутний момент у яких передається за рахунок сил тертя між стисненими ведучим 2 і веденим 3 дисками та демонструє на екрані принципову схему механічного фрикційного зчеплення [20].

Класифікуються зчеплення за такими ознаками: типом натискного механізму – постійно замкнені з натискними пружинами і непостійно замкнені з важільним натискним механізмом; числом ведених дисків – одно-, дво- і багатодискові; видом тертя дисків – сухі і мокрі; кількістю незалежно діючих зчеплень, з’єднаних в одному механізмі.

На екрані демонструється схема постійно замкнутого зчеплення і лектор пояснює його будову та роботу.

Рисунок 1.1 - Схеми трансмісій: механічна трансмісія автомобіля 4 х 4: 1 – двигун; 2 – зчеплення; 3 – коробка передач; 4 – роздавальна коробка; 5 – задній міст з диференціалом; 6 – передній міст з диференціалом; 7 – карданні передачі; 8 – приводні колеса; б – електромеханічна трансмісія трактора ДЕТ-250: 1 – двигун; 2 – електричний генератор: 3 – силові кабелі; 4 – тяговий електродвигун; 5 – карданна муфта; 6 – задній міст;

7 – привідні зірочки; в – об’ємна трансмісія трактора: 1 – двигун; 2 – гідронасос; 3 – трубопроводи; 4 – гідромотори; 5 – ведучі колеса

Лектор відмічає, що керують зчепленням за допомогою механічного, гідравлічного, пневматичного або комбінованого приводів. Для вимикання постійно замкненого зчеплення, найбільш поширеного на тракторах та автомобілях, до педалі керування прикладають певне зусилля. Вмикається зчеплення зусиллям натискних пружин за відсутності натискання на педаль керування. Для зменшення зусиль, що прикладаються до педалі зчеплення, в механізмі керування деяких тракторів і автомобілів установлюють пружинні, гідравлічні чи пневматичні підсилювачі.

На завершення другого питання лектор розкриває тенденції розвитку зчеплень тракторів та автомобілів, які спрямовані на вдосконалення конструкцій зчеплень із фрикційними накладками і на розробку нових конструкцій зчеплень зниженого теплонавантаження. Новими напрямами розвитку зчеплень є створення електромагнітних зчеплень та гідравлічних зчеплень (гідромуфт). Лектор демонструє на екрані схеми таких зчеплень та пояснює принцип їх дії [21].

Приступаючи до викладення третього питання “Коробки передач, ходозменшувачі та роздавальні коробки” лектор відмічає, що вони є невід’ємними частинами трансмісій повноприводних тракторів та автомобілів і формулює призначення кожного з названих елементів трансмісії.

Для кращого розуміння лектор наводить схему та розказує принцип роботи простої ступінчастої коробка передач, яка має три вали. У разі вмикання зчеплення обертаються ведучий і проміжний вали.

Лектор відмічає, що на тракторах і автомобілях переважно поширені роздавальні коробки з блокованим приводом, які забезпечують автоматичне або примусове його вмикання та демонструє на екрані їх кінематичні схеми і розрізи.

Далі педагог пояснює, що коробки передач без розриву потоку потужності при перемиканні передач встановлюють на тракторах типу Т-150К, ХТЗ-160, ХТЗ-170. Така коробка передач є механічною двовальною чотириступінчастою із шестернями постійного зачеплення, гідропідтискними муфтами і ходозменшувачем. Роздавальні коробки тракторів і автомобілів конструктивно істотно не різняться.

Крім вище сказаного, лектор відмічає, що в трансмісіях сучасних тракторів і автомобілів все частіше використовують гідродинамічні передачі, демонструє схему гідротрансформатора на екрані, пояснює його будову та принцип роботи.

На завершення третього питання лектор розкриває тенденції вдосконалення конструкцій коробок передач тракторів, які спрямовані в основному на збільшення числа ступенів до 20-30 і більше. Під час створення автомобільних коробок передач вирішують завдання забезпечення максимальної тягової сили, мінімальної витрати палива і високих динамічних якостей автомобіля при розгоні і гальмуванні [22].

Приступаючи до викладення четвертого питання теми лектор пояснює, що проміжні з’єднання застосовують на тракторах для передачі крутного моменту від вала зчеплення до первинного вала коробки передач в умовах можливої неспіввісності з’єднуваних валів у межах 2-10°. Проміжні з’єднання поділяють на еластичні, жорсткі і комбіновані.

Карданні передачі мають таке саме призначення, як і проміжні з’єднання. Однак їх використовують у тих випадках, коли з’єднувані силові агрегати значно віддалені один від одного і коли їх відносне розміщення може змінюватися в процесі руху автомобіля чи трактора. Здебільшого карданні передачі застосовують для з’єднання веденого вала коробки передач чи роздавальної коробки з валами ведучих мостів.

На завершення четвертого питання теми лектор розповідає, що розвиток конструкцій карданних шарнірів несталих кутових швидкостей пов’язаний з невпинним поліпшенням їхніх експлуатаційних властивостей: надійності, можливості передачі обертання за підвищеного кута між валами, підвищення коефіцієнта корисної дії та усунення дисбалансу. Конструкції карданних передач сталих кутових швидкостей удосконалюють в основному у напрямі збільшення числа кульок карданного шарніра.

Викладення п’ятого питання теми лектор розпочинає з призначення та класифікації ведучих мостів тракторів і автомобілів. Міст сприймає від коліс сили і моменти, що виникають у результаті взаємодії коліс зі шляхом і передає їх підресореній частині. Функціонально мости поділяють на ведучі, керовані і підтримувальні.

Лектор демонструє схему та відмічає, що мости тракторів і автомобілів бувають нерозрізними і розрізними, що зумовлено типом підвіски.

Рисунок 1.2 - Схеми мостів автомобілів і тракторів: а – ведучий нерозрізний із залежною підвіскою коліс; б – ведучий розрізний з незалежною підвіскою коліс

В автомобілях підвищеної прохідності і тракторах з усіма ведучими колесами передній міст комбінований, тобто одночасно є ведучим і керованим. Більшість тракторних мостів виконують нерозрізними. Одночасно лектор демонструє на екрані типові кінематичні схеми ведучих мостів колісних тракторів та автомобілів і пояснює їх будову та принцип роботи.

На завершення викладення п’ятого питання лектор пояснює, що удосконалення конструкцій ведучих мостів спрямоване в основному на створення конструкцій головних передач зі зрівноваженими осьовими силами за різних видів зачеплення шестерень і диференціалів з автоматичним блокуванням. При цьому для головних передач вирішують завдання зниження шуму за рахунок підвищення жорсткості картера головної передачі, вдосконалення способів установлення валів конічної (гіпоїдної) передачі і змащування зубів конічної пари в зоні зачеплення, циркуляційного змащування підшипників [23].

Викладення матеріалу шостого питання теми лекції лектор розпочинає з призначення та класифікації задніх мостів і механізмів повороту гусеничних тракторів. Відмінною ознакою заднього моста гусеничного трактора є наявність у ньому спеціальних механізмів повороту, принцип дії яких ґрунтується на зміні крутних моментів, що підводяться до ведучих зірочок правого і лівого гусеничного рушія – гусениць трактора, внаслідок чого змінюється швидкість їх перемотування.

Гальма гусеничного трактора як складова частина входять у механізм його повороту. Крім функції гальмування під час руху або стоянки гальма слугують для здійснення крутих поворотів.

Лектор відмічає, що механізми повороту гусеничного трактора класифікують за числом фіксованих радіусів повороту, характером розподілу швидкостей руху трактора під час повороту, методом підведення потужності до гусениць і демонструє кінематичну схему заднього моста гусеничного трактора з фрикційними механізмами повороту та пояснює принцип його роботи.

Рисунок 1.3 - Кінематична схема заднього моста гусеничного трактора з фрикційним механізмом повороту: 1 – вал заднього моста;

2, 3 – відповідно ведуча і ведена шестерні головної передачі;

4 – корпус заднього моста; 5-8 – відповідно корпус, ведучий вал, ведучі і ведені шестерні кінцевої передачі; 9 – ведуча зірочка; Г – гальмо; М – муфта повороту

Керування муфтами повороту заднього моста здійснюється через систему важелів і тяг, які демонструються на екрані.

На звершення викладення шостого питання теми лектор розповідає, що вдосконалення механізмів повороту гусеничних тракторів спрямоване в основному на забезпечення руху їх по будь-якій заданій траєкторії. Зокрема, гідромеханічні передачі, що використовують як механізми повороту на гусеничних тракторах серії «Challenger» і ХТЗ200, належать до безступінчатих механізмів повороту.

При підведенні підсумків лекції викладач ще раз звертає увагу студентів на розглянуті питання, залишає час на запитання і відповідає на них. Закінчує лекцію.

Структура лекційного заняття представлена на рис. 4.

Рисунок 1.4 - Структура проведення лекції тривалістю 80 хвилин

Аналіз структури лекції показує, що 10% часу відводиться на підготовчо-заключні елементи лекції, а 90% – на викладення основного матеріалу. Високий відсоток ефективного використання часу лекції безпосередньо був забезпечений наявністю роздаткового матеріалу, який кожен студент отримав на початку лекції. Крім того, студент може самостійно працювати з матеріалами лекції, що знаходиться на сайті інституту механізації і електрифікації сільського господарства [24]. Асистент, перед лекцією у спеціальному бланку, відмічає отримання кожним студентом роздаткового матеріалу і в такий спосіб скорочує час на облік присутності студентів на лекційному занятті.