Расчет сопротивления при последовательном и параллельном соединении
| A | C | D | E | F | |
| Rn, Ом | R, Ом | l1, мм | l2, мм | R,Ом | |
| R1 | =C2*D2/E2 | ||||
| R2 | =C3*D3/E3 | ||||
| Последовательное соединение | |||||
| R практическое | =C5*D5/E5 | ||||
| R теоретическое | =F2+F3 | ||||
| Параллельноесоединение | |||||
| R практическое | =C8*D8/E8 | ||||
| R теоретическое | =1/(1/F2+1/F3) |
Выполняют задачу нахождения токов по правилу Кирхгофа для заданной схемы мостика Уитстона (Рисунок 3.1.4.). Выполняют решение системы уравнений с помощью расчета матриц в MATLAB.
Рис. 3.1.4. Оригинальная и упрощенная
схема мостика Уитстона
 |  |
Рис. 3.1.5. Экранные формы
портативной версии MATLAB
с решением (полученный массив i)
и проверкой решения системы
уравнений Кирхгофа
Рис. 3.1.4. Изображение расположения (3) помехоподавляющего конденсатора 2,2 мкФ в генераторе 94.3701 автомобиля ВАЗ 2110 
Рис. 3.1.5. Установка конденсатора при сборке генератора 94.3701 автомобиля ВАЗ 2110 относительно установочного выступа на крышке в) Процессуальная часть - технологический процесс:
– организация процесса изучения физики.
1. Организация в процессе изучения физики целенаправленной подготовки творческих инженерно-технических студенческих проектов (с выполнением действующих моделей функционально усовершенствованных опытных образцов объектов профессиональной деятельности) к участию в конкурах и выставках физико-технического творчества с целью формирования профессиональной компетентности будущих инженеров [83, 98].
2. Обучение на индивидуальных консультациях по физике студентов компиляции физико-технического формализма и научного творчества с целью участия в студенческих научных конференциях и форумах с публикацией тезисов подготовленных докладов. Дальнейшее развитие потенциала лучших проектов предполагает их оформление и последующей публикацией в виде докладов научно-практических конференций и научных статей в рецензируемых научно-технических журналах, и главах монографий [84].
3. Организация самостоятельного выполнения индивидуальных и коллективных проектов; индивидуальное консультирование студентов по подготовке и последующей демонстрации на лекционных занятиях по физике созданных уникальных 3D моделей, интегрирующих основы конструирования, функционирования, осуществления производственно-технологической нагрузки объектов профессиональной деятельности и физического описания процессов их функционирования [92].
4. Осуществление параметрического проектирования и расчета элекрической цепи на основе лабораторного оборудования по физике «Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона» с использованием аналитического инструментария. Построение расчетных таблиц, освоение матричных методик расчета и проверки вычисленных результатов с использованием программного обеспечения [93].
5. Организация группового (индивидуального) выполнения тематических проектов в программе PowerPoint или OpenOffice.org Impress по созданию презентаций с функционально-деятельностной профессионализацией изучаемого материала по курсу физики с целью компетентностно-ориентированного мультимедийного насыщения его содержания и последующей демонстрацией презентаций в качестве фрагмента лекции по физике.
– методы и формы учебной деятельности студентов.
Освоение студентами табличных процессоров Microsoft Excel, OpenOffice.org Calс, пакета прикладных программ для решения задач технических вычислений MATLAB, систем трехмерного автоматизированного проектирования КОМПАС-3D и Google SketchUp, программы для черчения электронных и электрических схем sPlan а так же программного обеспечения для редактирования видео и динамических изображений, разработки композиций и анимации Adobe After Effects.
Освоение студентами методов инженерно-технического моделирования и конструирования, порядка выполнения чертежей при помощи указанных программ графической обработки данных, обработка и анимация динамических изображений трехмерных моделей прфессионально значимых объектов. В системах MATLAB, КОМПАС-3D, табличных процессорах Microsoft Excel, OpenOffice.org Calс в разработанных студентами интеллектуальных проектах был произведен анализ физико-технических данных, направленный на изучение технологических процессов, усовершенствование и модернизацию объектов предстоящей профессиональной области и оптимизацию их параметров. Освоение программы Microsoft PowerPoint и OpenOffice.org Impress позволило подготовить презентации с использованием операций вставки мультимедийных объектов в электронный документ, построением гиперссылок, редактирования видео и аудиофайлов с использованием различных программ.
В процессе реализации указанной технологии студенты осваивают следующие инструменты, средства и способы преобразования объектов профессиональной деятельности. Изготовление действующих конкурсных или выставочных макетов, моделей, проектов или опытно-экспериментальных образцов усовершенствованных объектов профессиональной деятельности проводилось с использованием различных инструментов и материалов. К примеру, для изготовления экспериментального образца тележки для перемещения автомобилей семейства ВАЗ без передней подвески использовались: металл, штангенциркуль (проведение замеров), токарный станок (обработка резанием и точением заготовок с целью выполнения отверстий под подшипники в соответствии с размером диаметра втулок), сварочный аппарат (соединение балок, крепление оси тележки, фиксация поворотной части тележки), токарный станок (проточка оси, выполнение фасок для стопорных колец). Применение физических знаний осуществлялось так же в процессе подбора сырьевого материала (оценка прочности и целостности конструкции использующихся металлических уголков – металлических изделий сортового проката) и оборудования (к примеру, применение сварочного аппарата газового типа требовало изучения технических характеристик, режимов, производительности, особенностей и способов осуществления работ с его помощью, основ техники безопасности).
В процессе реализации указанной технологии актуализировались следующие формы достижения и представления результатов проектной учебно-профессиональной деятельности студентов в процессе изучения физики. Изучение документации по использованию задействованного оборудования, составление и реализация плана выполнения работ по созданию действующей модели усовершенствованного профессионального объекта. В процессе разработки модели модернизированного образца производился расчет ее физико-технических характеристик, подготавливался чертежный проект и создавался действующий опытно-экспериментальный образец усовершенствованного оборудования. В процессе апробации указанной технологии студентами был получен дипломом победителя в номинации «Рационализация и изобретательство» за проект «Тележка для перемещения автомобилей семейства ВАЗ без передней подвески», сертификат победителя I этапа выставки и бронзовая медаль за победу в конкурсе научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2011» (г. Орск). Научно-методическое описание руководства созданием указанного проекта произведено в коллективной монографии [83].
Создано уникальное инженерно-техническое приспособление, предназначенное для статичной фиксации автомобиля в перевернутом на бок состоянии, описаны его конструкционные особенности и способ его применения. Сделаны фотографии созданного приспособления, произведено изложение инженерно-технического доклада участниками проекта на практическом занятии по физике с помощью мультимедийного оборудования. Создано уникальное приспособление, предназначенное для восстановления геометрических параметров кузова автомобиля ВАЗ2101-07. С помощью этого приспособления опорные стаканы амортизатора автомобиля под действием растяжения выдавливаются в наружную сторону, чем восстанавливают геометрию кузова. Создан алгоритм использования программы Google SketchUp для создания компьютерного проектно-конструкторского описания предложенной эксплуатационно-технологической новации. Сделан фотоотчет об этапах создания приспособления, произведено изложение доклада участниками проекта на практическом занятии по физике с помощью мультимедийного оборудования. Информация о перечисленных проектах приводится в коллективной монографии [99].
Создано два действующих образца зарядного устройства аккумулятора, представляющих собой усовершенствованные конструкции мотора Бедини. Методическое описание руководства созданием указанного проекта произведено в журнале списка ВАК «European social science journal» [98] и следующей главе настоящей монографии. Разработана и собрана уникальная работоспособная система автоматического управления отопителем автомобиля, теоретическое описание которой приведено в международной монографии [84] и материалах Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием) в г. Оренбурге. Опубликовано 6 студенческих докладов со следующей профессиональной тематикой, соответствующей направлению подготовки 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»: Приспособления для выпрессовки и запрессовки деталей типа втулок (выполняющих роль подшипников скольжения); Усовершенствование системы отопления салона автомобиля среднего класса; Усовершенствование внешней системы освещения автомобилей марки LADA-2108; Проектно-конструкторские особенности действующего образца самостоятельно изготовленного тягача МиС-11, Автомобильная сигнализация с функцией блокировки двигателя с нестандартным методом подключения; Самодельный стенд для проверки исправности автомобильного электрооборудования. Представленные доклады опубликованы в разделе материалов IV Общероссийской студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум 2012» на сайте Российской Академии Естествознания. Авторами проектов получены дипломы и сертификаты участников форума. Организаторами форума по итогам его проведения были отмечены два лучших проекта (указанные последними в перечислении, сделанном выше), которые были опубликованы в виде статей в соавторстве в технических научных журналах «Современные наукоемкие технологии» (2012, № 1) и «Успехи современного естествознания» (2012, № 6).
Созданы проекты, содержащие анимированные трехмерные модели функционирования объектов профессиональной деятельности, и разъяснение физического содержания процессов и явлений, применяемых в работе агрегатов и механизмов, оснащающих профессиональную деятельность инженеров. К примеру, каждый такт двигателя внутреннего сгорания тематически озаглавлен в кадре, содержащем не только макет работы двигателя, но и математическую модель происходящих в нем физических процессов. Произведено описание методики создания указанных 3D проектов в журнале списка ВАК «Вестник Череповецкого государственного университета» [92].
Разработаны проекты различных электрических цепей на основе моделирования и параметрической оптимизации их физических характеристик. В проектировании применялся специально разработанный компьютерный практикум расчета электрических сетей в системе MATLAB с использованием правил Кирхгофа. Отдельные элементы расчетного изучения электрических цепей выполнялись с использованием табличных процессоров Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc. Описание указанной методики произведено в журнале списка ВАК «В мире научных открытий» на примере электрической цепи, входящей в состав лабораторного оборудования «Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона» [93].
Студентами различных направлений профессиональной подготовки созданы мультимедийные дополнения к лекционному материалу по физике (презентации в программах Microsoft PowerPoint и OpenOffice.org Impress о применении изучаемых законов в профессиональных объектах и оборудовании) по каждой изучаемой теме. Составлена информационная структура постоянно обновляющегося студентами профессионально-ориентированного лекционного сопровождения, включающая в себя название, оглавление, содержательную часть и список рекомендованной литературы профессиональной тематики для дополнительного изучения, специальные контрольные вопросы и задания, позволяющие закрепить изучаемый материал по курсу физики. Информация о возможностях использования базы данных обучающих материалов по физике в формировании профессиональной компетентности будущих инженеров представлена в научной статье в журнале «Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований», 2011, № 10.
Организованы и проведены: конкурс студенческих работ, выступления студентов с докладами на практических занятиях по физике; демонстрации подготовленных материалов на лекциях. Организовано участие студентов на очных и заочных конференциях с публикацией докладов (г. Орск, г. Оренбург); Интернет-участие в студенческом научном форуме (г. Москва), конкурсе научно-технического творчества молодежи (г. Орск). Произведены публикации студентов (в соавторстве) статей в научных журналах и главы в коллективной монографии [72, 83, 87].
–методы и формы работы преподавателя. Проектная технология имеет следующее методическое оснащение: методики организации выполнения физико-технических студенческих проектов в процессе самостоятельной работы и индивидуального консультирования с преподавателем. Результаты проектирования могут быть представлены в интеллектуальной форме, в виде презентаций, компьютерной обработки анимированных трехмерных моделей объектов профессиональной деятельности, сообщений, докладов, статей, главы коллективной монографии. Созданные проекты могут так же иметь воплощение и в материальных объектах: моделях, макетах, действующих образцах усовершенствованных объектов профессиональной деятельности инженеров.
1. Реализация методики формирования профессиональной компетентности студентов в процессе подготовки к участию в конкурах и выставках физико-технического творчества, решение организационных вопросов, подготовка и представление созданных проектов, действующих моделей объектов и экспонатов профессиональной деятельности к стендовым инсталляциям. Применение методики формирования профессиональных компетенций будущих инженеров в процессе методического и физико-технического сопровождения студенческих проектов по созданию сервисно-эксплуатационного оснащения профессиональной деятельности инженеров. Указанная методика описывает физико-техническое руководство созданием нового уникального оборудования, использование которого позволяет усовершенствовать элементы профессиональной деятельности инженеров с целью формирования в процессе изучения физики профессиональных компетенций студентов в ходе подготовки и реализации квалификационно-ориентированных эксплуатационно-технологических новаций. Проведение индивидуальных консультаций по организации деятельности студентов для выполнения творческих инженерно-технических проектов по физике, связанных с созданием моделей, экспонатов, действующих образцов модифицированных и усовершенствованных объектов предстоящей профессиональной деятельности.
2. Обеспечение в процессе методики реализации научного сопровождения и организации участия студенческих физических проектов в научно-технических конференциях выполнения требований соответствия тематике конференции и изучаемого материала курса физики, программе и требованиям оргкомитета выбранной конференции. Указанная методика включает в себя описание курирования творческой деятельности студентов по созданию научно-технических докладов, координации отправления тезисов и получения сборников материалов научно-технических конференций. Применение научно-обоснованной методики формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе интеллектуально-технического развития студенческого физического проекта по модернизации объектов профессиональной деятельности под руководством преподавателя физики с последующей публикацией статьи в рецензируемом научно-техническом журнале (главе монографии). Реализация индивидуального углубленного обучения студентов (подготовивших перспективные доклады на студенческую конференцию), оптимизация абстрактно-логической деятельности по созданию физико-технической статьи в целях ее публикации в научно-теоретическом журнале (главе монографии).
3. Применение методики формирования профессиональной компетентности будущих инженеров средствами 3D моделей в процессе изучения физики (описанной на примере реализации проекта, иллюстрирующего термодинамические принципы работы двигателя внутреннего сгорания, подготовленного студентами направления подготовки 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»). Организация самостоятельной деятельности студентов по подготовке 3D презентаций, отображающих применение физических принципов, законов, процессов и явлений в объектах профессиональной деятельности, элементах их преобразования и оснащения. Организация выступлений докладчиков с выполненными и одобренными 3D презентациями на лекционных и практических занятиях по физике.
4. Использование методики параметрического проектирования и расчета в Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, MATLAB электрической цепи на основе лабораторного оборудования «Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона. Руководство освоением способов решения систем уравнений, составленных по правилам Кирхгофа с помощью компьютерного практикума. Автоматизация обработки результатов лабораторной работы по физике студентами, организация самостоятельной проверки правильности вычислений в домашних работах и расчетно-графических заданиях.
5. Использование методики описания деятельности преподавателя и студентов по созданию профессионально-ориентированных мультимедийных дополнений к лекционному материалу по физике, раскрывающих область применения изучаемых физических законов, явлений, закономерностей и процессов в профессиональной деятельности инженера. Реализация этапов и содержания руководства деятельностью студентов по тематическому профессионально-ориентированному насыщению лекций по физике и подбору задач с профессиональным содержанием. Руководство разработкой информационных карт алгоритмов и программ и рекламно-технических описаний к созданному студентами лекционному сопровождению, имеющему дифференциацию по профессиональному признаку, включающему в себя презентации, учебно-практические задания по физике на основе профессионального материала, контрольные вопросы и задания на усвоение представленной информации. Организация деятельности студентов по созданию профессионально-ориентированных физико-технических проектов, раскрывающих сущность и содержание применения изучаемых на занятиях по физике законов, процессов и явлений в профессиональной деятельности инженера соответствующего направления подготовки, и последующего представления подготовленного содержательно и мультимедийно насыщенного материала реализованного проекта в форме презентаций Microsoft PowerPoint и OpenOffice.org Impress на лекционных занятиях.
– деятельность преподавателя по управлению процессом формирования профессиональной компетентности будущих инженеров.
Аналитический блок. Анализ содержания физико-технических проектов, выделение в них основных недостатков и их группировка с позиций теории физики и практического применения в профессиональной области. Поисковый блок. Организация поискового аналитического взаимодействия авторов проекта и преподавателя, направленного на поиск способов преодоления причин, вызвавших недостатки и затруднения в выполнении творческого физико-технического проекта. Реализующий блок. Формирование профессиональных компетенций будущих инженеров в процессе реализации найденных способов преодоления основных физико-технических затруднений в выполнении творческих инженерных проектов.
– диагностика процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Применение диагностических методик, позволяющих оценить по итогам осуществления проектной деятельности студентов степень освоения инструментов, инженерных пакетов компьютерного анализа и применяемых методов оценки физико-технических параметров объектов профессиональной деятельности будущих инженеров в целях технического усовершенствованного объектов предстоящей профессиональной инженерной деятельности.