Під задачею будемо розуміти ситуацію, яка містить протиріччя між даними та вимогою і вказівкою на його усунення. Технічні задачі побудовані на технічному матеріалі і вимагають для свого розв’язку застосування технічних знань і вмінь, знань з основ наук, а також роздумів.
Задачі можуть бути використані на всіх етапах заняття. Це залежить від мети та підготовки учнів (глибини і міцності знань, рівня розвитку, ступеня активності і т.п.). На уроках трудового навчання задачі рідко виступають як самостійний об’єкт навчальної діяльності учнів. Вони найчастіше включаються до програмного матеріалу, розширюють його дидактичні функції. Збагачений за допомогою задач навчальний матеріал стає не лише об’єктом пізнання і дії, але й засобом стимулювання розумової діяльності учнів, активізації їх мислення і розвитку творчості.
МІСЦЕ ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНІЧНИХ ЗАДАЧ У СТРУКТУРІ УРОКУ:
1) Технічні задачі можуть бути використані для створення елементів проблемної ситуації в процесі виконання практичного завдання.
2) В ході виконання практичної роботи, коли учні не вкладаються у норму часу, або неякісно виконують завдання.
3) Коли тема пройдена, але у вчителя виник сумнів стосовно її засвоєння окремими учнями.
4) При проходженні теми з метою діагностики її засвоєння.
5) При відповіді учнів з раніше вивченого матеріалу.
6) При закріпленні вивченого матеріалу.
7) При виборі оптимального варіанту конструкції виробу.
8) При вивченні безпечних прийомів роботи.
9) Для встановлення міжпредметних зв’язків.
Деякі особливості технічних задач:
- на відміну від задач з основ наук, технічні задачі потребують для свого розв’язування ширших політехнічних знань про сфери сучасного виробництва (техніки, технології і т.д.);
- в умовах технічних задач деякі дані, необхідні для їх розв’язку, часто відсутні. Ці дані самостійно визначаються школярем, що приводить до багатоваріантності розв’язків і посилення ступеня невизначеності;
- технічні задачі, як правило, мають конкретний зміст. Під час їх розв’язування школяр оперує реальними образами, встановлює логічні зв’язки з ними.
У ході вирішення технічних, технологічних, економічних задач учні повторюють, застосовують, закріпляють і отримують нові теоретичні знання, опановують загальні методи технічних розрахунків. Завдяки цьому досягається зв'язок теорії з практикою. Вирішення задач під час трудового і професійного навчання має важливе значення для розвитку технічного мислення школярів, тому що спонукає їх до активної розумової діяльності, сприяє розвитку конструкторських здібностей і творчого ставлення до праці. Виховна і розвивальна роль задач досягається лише при дотриманні відповідних вимог до їх змісту і методики вирішення. Основними з них є наступні:
1. Відповідність змісту задачі цілям і темі заняття.
2. Зрозумілість умови задачі для учнів.
3. Практична спрямованість задачі, тому що саме в цьому випадку задачі орієнтують школярів на вирішення визначених практичних проблем, вимагають врахування ситуацій, що змінюються, а під час обробки результатів обчислень учні повинні оцінювати ці результати з позицій конкретних практичних умов.
4. Відповідність умов задачі реальній практичної ситуації. У навчальній практиці не повинні використовуватися такі задачі, в результаті вирішення яких учні можуть прийти до абсурдного чи практично малоприйнятного висновку. (Це відбувається в тих випадках, коли вчитель недостатньо продумано добирає дані для задачі, піклуючись лише про її фактичний зміст).
Для того, щоб технічні задачі успішно виконували своє цільове призначення, до їх місту також висуваються і такі вимоги:
- технічні задачі повинні відповідати діючій шкільній програмі з трудового навчання;
- бути політехнічними, тобто виступати в ролі дидактичного засобу, за допомогою якого технічні відомості перетворюються в політехнічні знання і вміння;
- носити проблемний або продуктивний, евристичний характер;
- знайомити учнів з сучасним виробництвом, раціоналізаторською і дослідницькою роботою;
- бути максимально пов’язаними з об’єктами праці та сприяти успішному виконанню трудових завдань;
- виховувати та розвивати прагнення до вдосконалення техніки і технології, організації виробництва;
- орієнтувати учнів на масові професії сучасного виробництва.
Для складання технічних задач використовують різні збірники, довідники та іншу науково-технічну літературу.
За змістом задачі поділяють на технічні, технологічні та економічні. До технічних задач належать ті з них, які пов’язані з пошуком несправностей у заданому об’єкті (електричній мережі, машині, механізмі і т.д.). Наприклад, при включенні приладу в мережу з’ясувалося, що одна індикаторна лампочка не світиться; необхідно знайти й усунути причину несправності. Вирішуючи цю задачу учневі, щоб знайти несправність, знадобиться спеціальний прилад для перевірки електричного ланцюга. Для змісту і рішення цієї і подібних їй задач характерне поєднання предметних дій з розумовими, тому що пошук несправностей здійснюється за попередньо розробленим планом: спочатку визначення можливих причин несправності електричного ланцюга, потім перевірка частин електричного ланцюга за допомогою спеціального приладу, і далі, після знаходження обриву в дроті, учень повинен від’єднати його, замінити новим, використовуючи паяльник, та знову перевірити справність ланцюга.
Задачі можуть бути й іншого плану. Наприклад: “В акумуляторній батареї 6 елементів. Її напруга 12 В, ємність 42 А ч. Якими б були напруга і ємність батареї, якби елементи в акумуляторі були з’єднані паралельно?” Для вирішення цієї задачі школярі повинні накреслити схему з’єднання елементів батареї і далі, використовуючи відомі їм закони, знайти відповідь.
Технічні задачі можуть вимагати, наприклад, розрахунку точності вимірювальних приладів, які застосовуються у лабораторно-практичних та інших роботах. Наприклад: “Необхідно визначити клас точності амперметра з межею виміру 1А, який перевіряється з допомогою компенсатора постійного струму. Точкам амперметра, що перевіряються, (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1А) відповідають наступні значення струмів, виміряні компенсатором: 0,2038; 0,3976; 0,6009; 0,8021; 0,9982 А”. Для вирішення такого типу задачі учні використовують електричну схему.
Технологічні задачі найчастіше пов’язані з необхідністю розрахунків оптимальних режимів роботи різних верстатів, механізмів і пристроїв. Такого типу задачі доцільно використовувати в навчальному процесі під час вивчення будови та принципу дії різних верстатів: свердлильного, токарного, фрезерного. Приклади подібних задач наступні:
1. На вертикально-фрезерному верстаті 6Н11 роблять фрезерування площини. Ширина поверхні, що обробляється, В=50 мм. Глибина шару, що зрізується, t= 3 мм. Матеріал заготовки – сталь. Потрібно налагодити верстат і ввімкнути його.
2. На токарно-гвинторізному верстаті 1К62 роблять чорнове обточування сталевого валика діаметром D=100 мм. Глибина різання t=4 мм. Різець твердосплавний площею перетину 16х25 мм. Необхідно налагодити верстат на потрібний режим.
3. Виходячи із заданого діаметра отвору (5; 12; 28 мм) та якості оброблюваного матеріалу (чавун сірий), визначите частоту обертання шпинделя свердлильного верстата.
4. На токарно-гвинторізному верстаті 1К62 виконують чистові обточування сталевого валика Æ 100 мм. Шорсткість поверхні Rz20. Глибина різання t 0,5 мм. Необхідно налагодити верстат.
При рішенні вказаного вище типу задач учні роблять розрахунки з допомогою відомих їм формул. При цьому зачасти їм бувають необхідні деякі довідкові матеріали. Тут доцільно заздалегідь виготовити плакат або таблицю. Наприклад, при вирішенні задачі № 4 учневі буде потрібно встановити величину подачі. З цією метою може бути підготовлений плакат (див. табл. 3.2.1).
Таблиця 3.2.1.
| Шорсткість поверхні | Оброблюваний матеріал | Подачі в мм/об., радіус на вершині різця, у мм | ||
| 0,5 | 1,0 | 2,0 | ||
| Rz 40 | Сталь | 0,4...0,55 | 0,55...0,65 | 0,65...0,70 |
| Чавун і мідні сплави | 0,25...0,40 | 0,40...0,50 | 0,50 | |
| Rz 20 | Сталь | 0,20...0,30 | 0,30...0,45 | 0,35...0,50 |
| Чавун і мідні сплави | 0,15...0,25 | 0,20...0,40 | 0,35...0,50 | |
| Rz 10 | Сталь | 0,11...0,18 | 0,14...0,24 | 0,18...0,32 |
| Чавун і мідні сплави | 0,10...0,15 | 0,12...0,20 | 0,20...0,35 |
За допомогою таблиці 3.2.1 учень визначає подачу s= 0,75 мм/об.
Економічні задачі, які вирішують школярі під час трудового і професійного навчання, стосуються, наприклад, складання кошторисів витрат і доходів, визначення фондів розвитку виробництва, науки і техніки, матеріального заохочення та інших фондів. В процесі вирішення школярі вчаться плануванню й організації виробництва, а також визначенню рентабельності виробництва. Економічні задачі, які вирішують школярі, аналогічні тим, які вирішують на сучасних промислових і сільськогосподарських підприємствах.
Однак до змісту задач необхідно включати лише відомі учням економічні поняття, зрозумілі і посильні для них виробничо-економічні завдання, що мають практичну спрямованість, а зміст задач повинен мати зв’язок із практичною роботою школярів або використовувати дані технологічних процесів, котрі вони ґрунтовно вивчали на уроках основ наук. Прикладом таких задач можуть бути наступні:
1. Знаючи розміри деталі (за кресленням) і матеріал, визначте розміри заготовок (припуски на обробку відомі). Розрахуйте розміри заготовки за розгорткою. Скільки виробів вийде з цієї заготовки? Які відходи? Скільки відсотків від розміру заготовки це складає?
2. Яким повинен бути розкрій заготовки для виготовлення деталі заданої форми? Складіть технологічну карту на виготовлення виробу. Визначте спосіб з'єднання деталей. Яким іншим способом можна виконати збирання цієї деталі? Який спосіб вигідніший і чому? Чи можна змінити форму будь-якого елементу деталі з метою його спрощення?
Методику вирішення технічних, технологічних, економічних задач школярі повинні опановувати починаючи з молодших класів. Однак варто враховувати, що вони не просто виконують завдання, а на його прикладі опановують загальні прийоми і методи вирішення багатьох типів задач. Тому доцільно привчати школярів дотримуватися наступного порядку при вирішенні задач:
· читання і обдумування умов задачі;
· запис вихідних даних за допомогою буквених умовних позначень (потрібно використовувати лише загальноприйняті умовні позначення);
· викреслювання схеми, виконання ескізів, якщо це потрібно для даної задачі;
· складання загального плану розв’язку;
· підбір необхідних додаткових вихідних даних (використання довідників, таблиць, власного досвіду);
· отримання результату задачі в загальному виді (оперування формулами і символами);
· обчислення (використання мікрокалькулятора, комп’ютера, логарифмічної лінійки, математичних таблиць);
· обробка результатів розрахунків (практична оцінка) і отримання результату.
Названу послідовність дій не можна вважати як таку, яка застосовується для всіх типів задач. У ряді випадків, наприклад, непотрібно викреслювати схему, іноді зручніше робити обчислення по частинах, без попереднього вирішення задачі в загальному виді. Рішення задачі повинно сприяти вихованню в учнів навичок планування, розвитку творчого підходу до виконання завдання, формуванню вмінь використовувати для розрахунків теоретичні знання і навички розрахунку.
Методика розв’язку технічних задач залежить не лише від характерних особливостей типу цих задач, але й від їх змісту, дидактичного призначення, підготовки учнів та інших умов. Проте структура і послідовність розв’язку для більшості задач в основному одна й та ж:
1) повідомлення задачі вчителем або читання учнем;
2) сприйняття задачі учнем, результатом чого є розуміння її змісту;
3) аналіз змісту задачі для усвідомлення;
4) закріплення змісту задачі та знаходження способу її розв’язку;
5) розв’язок задачі;
6) обговорення результатів розв’язку і показ шляхів їх використання на практиці.
Аналіз задачі краще всього проводити методом бесіди, ставлячи перед учнями такі питання, які б допомогли їм зрозуміти її зміст і в той же час сприяли активному пошуку розв’язку. Наприклад:
- Що потрібно визначити в задачі?
- Що потрібно знати для розв’язання задачі?
- Чи є в умові необхідні дані для її розв’язання?
- Яких даних не вистачає?
- Як і де знайти необхідні дані?
- Чи нагадує ця задача яку-небудь із раніше розв’язаних?
Для задач на аналіз конструкцій виробів питаннями можуть бути:
- Перерахуйте всі деталі виробів?
- Яке їх технічне призначення?
- Яка загальна геометрична форма кожної деталі?
- Чому деталі мають таку форму?
- Які деталі чи їх поверхні є робочими?
- Чи можна зменшити число деталей?
- З якого матеріалу і яким способом виготовлена кожна деталь?
- Які елементи (частини) має кожна деталь?
- Яке їх призначення?
- Чи можна змінити форму елемента заданої деталі з метою її спрощення?
Для задач на визначення способів з’єднання деталей:
- Як визначити спосіб з’єднання деталей?
- Якими іншими способами можна виконати збирання деталей?
- Який спосіб кращий?
- Скільки потрібно з’єднувальних деталей, щоб забезпечити збирання основних деталей?
- Що станеться, якщо зменшити або збільшити їх число?
- Як визначити розміри (діаметр, довжину) з’єднувальних елементів?
Для задач на вибір заготовок:
- Поясніть, чому для виготовлення даного виробу вибраний матеріал, що показаний на кресленні? Який інший матеріал можна було б використати для виготовлення цієї деталі?
- Як, знаючи розміри деталі та її матеріал, визначити розміри заготовки за кресленням?
- Як визначити форму заготовки?
- Як вибрати заготовку за кресленням деталі?
- Як визначити розміри допусків за кресленням виробу і розмір заготовки?
- Як розрахувати вагу заготовки?
- Скільки виробів можна виготовити із заготовки заданих розмірів?
- Яка величина відходів матеріалів?
- Як виконати розкрій заготовки для виготовлення деталей заданої форми?