musina 1 - Всероссийский фестиваль педагогического

Профессиональный конкурс работников образования
ВСЕРОССИЙСКИЙ ИНТЕРНЕТ-КОНКУРС
ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА
__________________________________________________________________
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Ямало-Ненецкого автономного округа
МУРАВЛЕНКОВСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ
Номинация конкурса: Педагогические идеи и технологии:
профессиональное образование
Методическая разработка занятия
по теме: «Растяжение и сжатие»,
дисциплина «Техническая механика»
Автор: Мусина Майра Саитовна., преподаватель общепрофессиональных
дисциплин второй квалификационной категории
Место выполнения работы: ГБОУ СПО ЯНАО «Муравленковский
многопрофильный колледж», ЯНАО, г. Муравленко, ул. Муравленко, 14
Введение
Человеческая деятельность всегда требует творческого мышления.
Задачи, легкие или сложные, хорошие или не очень, требующие решения,
преследуют любое живое биологическое существо постоянно. Часто в
разговорах, в спорах, в размышлениях я часто вспоминаю следующую
ситуацию из детства: кошка нашла по жалобному мяуканью котенка,
провалившего за ящик. Расстояния между ящиком и стеной с двух граней и
расстояние между ящиком и основанием не более 70мм, остальные грани
свободны. Мгновенно сообразив, кошка распласталась, полезла под ящик,
прихватив одной лапой неудачника, вытащив котенка, продолжала
шокировать меня. Она легла на бок, положила котенка на лапы, а верхними
лапами била непослушного, на что наказуемый, мяукая, просил прощения
(жаль, но бумага не изображает звука). Пример приведен для доказательства,
что жизнь сама заставляет творчески (креативно) мыслить любое
биологическое существо, потому что надо жить и выжить не только
биологической (социальной) единице, но и ее потомству (государству).
Анализируя свое окружение человечество, изучило колоссальное число
систем, нашло множество связей между системой и ее надсистемой,
наднадсистемой, подсистемой, подподсистемой и т.д. и изобрело множество
методик решения сложных и хороших задач, объединенных в настоящее
время в единую теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ). Ее
разработка и распространение связаны с именем инженера - изобретателя,
писателя - фантаста Г.С. Альтшуллера
ТРИЗ развивает системный и диалектический образ мышления,
применимый к любым жизненным ситуациям. ТРИЗ – это наука о
творчестве. Основным теоретическим положением ТРИЗ является
утверждение, что технические системы развиваются по объективным,
познаваемым законам, которые выявляются путем изучения больших
массивов научно-технической информации и истории техники.
Основными
особенностями
ТРИЗ
являются:
использование
закономерностей развития систем; выявление и разрешение противоречий,
возникающих при развитии систем; систематизация различных видов
психологической инерции; использование методов ее преодоления, развитие
многоэкранного (системного) стиля мышления, использование специальных
системных операторов, методика поиска ресурсов (вещественных,
энергетических, информационных и др.), структурирование информации о
проблемной
ситуации,
специальное
информационно-методическое
обеспечение.
В методической разработке занятия описан пример использования
методов ТРИЗ Г.С.Альтшуллера
в обучении студентов технической
механике. Тренинг как интенсивное обучение с практической
направленностью был выбран в качестве технологии проведения занятия.
Структура тренинга включает в себя блоки, реализующие цели занятия,
адекватные целям креативного образования в целом.
Блок 1. Мотивация (10 мин). К инженеру завода, выпускающего минитракторы, после сдачи стандартных тестовых заданий на профессиональную
пригодность, пришли на собеседование трое молодых претендентов,
получивших одинаковое количество высоких баллов после сдачи тестовых
заданий на профессиональную пригодность. К счастью или к несчастью,
оказалось, что трое молодых людей оказались знакомы друг с другом.
ПРЕТЕНДЕНТЫ
первый
второй
третий
Сославшись на вызов управляющего на один час, инженер попросил
претендентов (по желанию) помочь решить одну проблему, результат
которого будет влиять на прием одного из претендентов на очень
высокооплачиваемую работу. Проблема состояла в следующем: перед
входом в здание, где находился административный блок предприятия,
требовалось установить макет мини-трактора. Вес мини-трактора 1200 кг.
Принимается любое техническое решение данной проблемы.
ФАСАД ЗДАНИЯ ПРЕДПРИТИЯ
первый вариант
второй вариант
Задача - проблема есть и каждый из вас ровно двадцать минут выбирает
из трех предложенных свой образ претендента, фасад здания и начинает
решать задачу. Думаем и творим, творим и думаем.
Ваша задача состоит в выявлении связей, непосредственно и
значительно влияющих на решение поставленной задачи, например:
оценка
нравится,
соответствует,
потому
что……
Претендент (вариант)
хочу, думаю…
Фасад здания (вариант)
Требуемые данные…
Макет трактора
Основание макета мини- предлагаю, думаю, а если так, не хватает еще связей (какая
площадь перед зданием, многолюдное место или нет и др)
трактора (идея, набросок)
Блок 2. Содержательная часть 1 (40 мин). Основание для установки
макета мини – трактора был утвержден со сверх-эффектом: в пространство
основания было решено ставить велосипеды сотрудников. В ходе
конструирования был принят вариант, где несущие элементы работали на
сжатие.
F
где F- внешняя нагрузка (сжимающая сила) в ньютонах, Н.
Сжатием или растяжением называется такой вид нагружения, при
котором в сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор
– продольная сила, обозначается буквой N, размерность в ньютонах, Н.
Рассмотрим сечение 1-1
F
А
F
А
F
N
σ
1мм
1мм
N
σ
Деталь работает на сжатие. Деформация отрицательная.
Нормальным напряжением называется продольная сила, приходящаяся
на единицу площади, обозначается буквой σ (сигма), размерность в ньютонах
на квадратный миллиметр, Н/мм2 или в мегапаскалях, МПа.
Условие прочности при сжатии:
σ = N/А ≤ | σ |;
где
σ – расчетное напряжение, Н/мм2 или МПа;
N – продольная (сжимающая) сила, Н;
А – площадь поперечного сечения, мм2;
| σ | - допускаемое напряжение материала, Н/мм2.
Допускаемое напряжение – максимальное напряжение, при котором
материал должен нормально работать.
| σ | = σпред/ | s |;
где
σпред – предел прочности или временное сопротивление разрыву –
механическая характеристика материала, справочная величина,
(см. Приложение 1);
s – коэффициент запаса прочности;
| s |– допускаемый коэффициент запаса прочности.
| σ | - допускаемое напряжение материала, Н/мм2.
Суть сжатия или растяжения: действуя на брус вдоль продольной оси,
проходящей через центр тяжести поперечного сечения бруса, внешняя сила действие вызывает противодействие в материале – внутренний силовой
фактор, названный продольной силой N. Значит, внутренний силовой фактор
– это сила, возникающая в самом материале только от действия внешней
силы. Разнообразие материалов в природе подтверждается их внутренним
строением, различными силами притяжения и отталкивания кристаллических
решеток вещества.
Из условия прочности находим требуемую площадь поперечного
сечения, приравняв расчетное напряжение допускаемому напряжению
материала:
Атр = N/ | σ |;
Допустим Атр = 18 см2 (принимаем без решения)
Требуется определить стойку из стандартных металлических профилей:
швеллера, балки двутавровой и уголка равнополочного.
По ГОСТ 8240-89 «Швеллеры» (см. Приложение 2) подбираем швеллер
№ 16 с площадью поперечного сечения равным А=18,1 см2, что больше Атр =
18 см2.
По ГОСТ 8239-89 «Балки двутавровые» (см. Приложение 3) подбираем
балку двутавровую № 16 с площадью поперечного сечения равным
А=20,2см2, что больше Атр = 18 см2.
По ГОСТ 8509-89 «Сталь прокатная уголки равнополочные»
(см. Приложение 4) подбираем уголок равнополочный № 10 с площадью
поперечного сечения равным А=19,24см2, что больше Атр = 18 см2.
Экономичным вариантом будет вариант стойки из швеллера № 16.
Почему?
Блок 3. Интеллектуальная разминка (5 мин).
1. Прочитав стихотворение, определить время года
Молчание текло,
Прошел страстей накал,
И солнце не пекло,
И горек запах трав,
Забвение пришло.
2. «Она пошла – ее съели» - что это?
3. Давайте будем устраиваться на работу. Пришел инженер и готов
внимательно выслушать ваши решения поставленной проблемы. Условия
следующие: объяснять жестами друг другу (разбиваемся на группы по два
человека) и пробовать рассказать, свернув губы во внутрь рта.
Блок 4. Содержательная часть 2 (10 мин). Основание для установки
макета мини – трактора был утвержден со сверх-эффектом: в пространство
основания было решено запроектировать киоск продажи периодической
печати. В ходе конструирования был принят вариант, где несущие элементы
работали на продольный изгиб (сжатие с изгибом).
Суть продольного изгиба в следующем: действуя на стержень вдоль
продольной оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения
стержня, внешняя сила одновременно сжимает и изгибает стержень. Условие
устойчивости сводится к определению критической силы:
F = Fкр/|s|;
где F – сжимающая сила, Н;
Fкр – критическая сила, Н;
|s| – допускаемый коэффициент запаса прочности
Наибольшее значение сжимающей силы, при которой прямолинейная
форма стержня сохраняет устойчивость, называется критической силой.
Методика решения задач на устойчивость стержней большой гибкости
была предложена математиком Л.Эйлером в 1744 году. Дополнения внес
Ф.О.Ясинский для расчета стержней средней гибкости. Подробное изучение
продольного изгиба продолжим на другом занятиии.
Блок 5. Головоломка (8 мин). Три группы по 7 студентов,
предварительно проанализировав и смоделировав систему, предлагают
общую модель через основные шаги моделирования:
а) понять задачу;
б) понять работу системы и определить части (подсистемы),
участвующие в выполнении Главной функции;
в) определить связи между этими частями.
Для принятия модели используем мозговой штурм – метод активизации
творческого мышления, основанного:
а) на групповом выдвижении альтернативных идей с их оценкой и
развитием скрытых в них возможностей;
б) на предположении, что при обычных условиях обсуждения и решения
проблем возникновению творческих идей препятствуют контрольные
механизмы сознания, которые сковывают поток идей под давлением
различных видов психологической инерции.
При
проведении
мозгового
штурма
соблюдаем
правила
подготовительного и, особенно, генерующего этапа:
а) запрет критики;
б) запрет обоснования выдвигаемых идей;
в) поощрение всех идей, даже нереальных и фантастических.
При проведении мозгового штурма используются специальные приемы
активизации мышления: списки наводящих вопросов, расчленение, простое
изложение, неожиданные ассоциации, освобождение от терминологии.
Блок 6. Компьютерная интеллектуальная разминка (10 мин). После
коллективного обсуждения поставленной задачи прошу перейти к
компьютерам и перенести свои мысли на монитор.
Блок 7. Резюме (5 мин). Давайте вместе продолжим предложение:
«Инженер завода возьмет на работу такого работника, который...».
Эталон ответа: Инженер завода возьмет на работу такого работника,
который соответствует требованиям предлагаемой должности:
1. внешний вид – деловой стиль в одежде, опрятный, аккуратный.
2. манеры поведения – вежливый, достойный, тактичный, понимающий,
соблюдающий субординацию;
3. деловой этикет – хорошо говорит, грамотно пишет, умеет думать,
мыслить, грамотно ориентируется в технической терминологии, умеет
аргументировать свои высказывания, умеет выслушивать и ставить
вопросы, умеет правильно отвечать на поставленные вопросы,
компетентен в своей профессии, коммуникабелен, креативен, пытается
и решает производственные проблемы.
Итак, мы составили деловой имидж будущего специалиста.
Домашнее задание (2 мин):
1.
Изучить самостоятельно тему: «Построение эпюр продольных
сил и нормальных напряжений», стр.176-181 уч. В.П.Олофинская
«Техническая механика», Форум, Москва, 2010.
2.
Ответить письменно на контрольные вопросы и задания, стр.181
уч. В.П.Олофинская «Техническая механика», Форум, Москва, 2010.
Приложение 1
Ориентировочные значения пределов прочности некоторых материалов
Приложение 2
Сталь горячекатаная. ШВЕЛЛЕРЫ (ГОСТ 8240–89)
Приложение 3
БАЛКИ ДВУТАВРОВЫЕ (Гост 8239-89)
Приложение 4
Сталь прокатная угловая равнополочная (выборка из Гост 8509-86)