Педагогічні науки /4 - стратегічні напрямки реформування

К. ф.-м. н. Латинін Ю.М.

Українська інженерно-педагогічна академія

ДИДАКТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОЗДІЛУ ЕЛЕКТРОТЕХНІ-ЧНІ РОБОТИ ПІДРУЧНИКІВ «ТРУДОВЕ НАВЧАННЯ»

Якість підручника (П) для загальноосвітньої школи, багато в чому визначає й розвиток суспільства. Створення нових матеріалів, розвиток електроніки, комп’ютерних технологій привели до того, що пристрої, інформація про них, не встигши народитися, старіють, а деякі й відмирають. Тому сучасний шкільний П повинен містити те основне, що допоможе учню розбиратися з новими фактами, явищами, процесами. І саме головне ─ забезпечить базовими знаннями, які будуть необхідними в його подальшому житті. Не дивлячись на відомі вимоги до П, конкретна реалізація його натикається на труднощі, суперечності, які долати не легко. Першими кроками на шляху створення нових П є системний аналіз вже існуючих. На кафедрі ТіЗЕ УІПА такий аналіз проводився стосовно навчальної літератури з електротехнічних дисциплін ВНЗ. На підставі вже вироблених критеріїв й методик доцільно провести аналіз шкільних П, де є електротехнічний розділ. П 5-7-го класів загальноосвітньої школи [1-4], а також посібники (Пб) цих же авторів для вчителів виявилися саме такими.

Адаптований матеріал П повинен відповідати дидактичним принципам научності, систематичності, послідовності, доступності, врахування вікових особливостей та зв’язку матеріалу, що вивчає учень, з життям. Матеріал П повинен представляти наочно, у сучасній трактовці найважливішу інформацію (принципи, закони, теореми, правила тощо) збуджувати розум учня, бажано завдяки одного й того ж предмету, що стосується навчального матеріалу. Його розміщують таким чином, щоб на послідуючій ступені, при вивченні нового використовувався матеріал, який вчили раніше. П не вчить учня тому, чого він не може засвоїти, і що для учня поки він це вивчає, ще не потрібно, або потім не буде більш потрібним. Понятійний апарат П, визначення термінів, принципи роботи приладів подають у спрощеній формі, але щоб сутність не змінювались на подальших ступенях навчання: у старших класах, коледжі, інституті.

У передмові П [1] постулюють, що він знайомите учнів з світом «техніки й технологій». Враховуючи вищезазначене, обов’язково необхідно добавити - «сучасної». Проаналізуємо відповідність тексту П вищенаведеним деклараціям. Чи зустріне теперішній учень 5-го класу щонайменше через 8 років, (стільки навчатися в школі, а активно діяти ─ істотно більше) у кожній квартирі «плавкий запобіжник»(відійшли в минуле), дисковий механічний лічильник (учорашній день) електроенергії, касетний плеєр (раритет), «ключ» і навіть звичайну лампу розжарення? Це питання. У магазині енергозберігаючі лампи (люмінесцентні, світлодіоди тощо) виставлені в більш широкому асортименті, ніж звичайні лампи розжарювання і незабаром витіснять їх. Але інформація у П про властивості таких джерел світла практично повністю відсутня.

У учня, який вивчатиме підручники, виникатиме багато непорозумінь й запитань. Чому на схемах електричного кола одна й та сама батарейка зображена по різному, а схему, але не коло, доповнюють вимикачем, який потім назвуть ключем. Чому, батарея гальванічних елементів є (виділено курсивом) «гальванічним елементом Вольта»; один і той же малюнок у П позначають «монтажна схема», але в Пб - як приклад «електричного кола». Чому Вольта став англійським вченим, а Ампер встановив «закон взаємодії струмів», а не провідників зі струмом. Чому треба «пам’ятати, що паралельно можна з’єднувати між собою лише джерела електричної енергії, які мають однакову напругу», але не такі які є однаковими, ідентичними (ЕРС, внутрішнім опором), а на подібних схемах електричних кіл напрям струму вказаний в одному випадку у загально прийнятому, тобто від «+» до «─» (вірно), а в другому - у протилежний бік.

Принцип роботи приладу повинен відповідати істині, а висновки – бути однозначними. В П [1] роблять помилковий висновок: чим більше прилад споживає енергії, тим більше повинна бути площа перерізу проводу. Поперечні розміри струмопровідної частини шнура, проводки залежать не від споживаної енергії, але − від потужності підключеного до мережі квартири приладу чи приладів, яка чисельно дорівнює енергії, яку він споживає в одиницю часу. Споживана ж приладом енергія залежатиме не тільки від потужності приладів, але й терміну їх роботи. Подібні зауваження стосуються й нагрівання продуктів у мікрохвилевій печі: «В микроволновых печах имеется… устройство, с помощью которого… быстро нагреваются в поверхностном слое продукта молекулы воды и жира. Из поверхностного слоя это тепло быстро проникает вглубь продукта, поэтому на подогрев… пищи тратится мало времени». Висновок є помилковим: нагрівання продуктів у дійсності йде практично по всьому об’єму. Та й НВЧ - терапія стала б неможливою, якщо б прогрівання НВЧ-хвилями людської тканини, органів, виникало лише в поверхневому шарі. Недоцільно визначати плеєр, «як касетний програвач компактного розміру…». Більшість сьогоднішніх школярів мають дискові, цифрові плеєри. Застаріла інформація викладена у П, що кожен лічильник електричної енергії містить металевий диск, визначення кондиціонеру тощо. У якості пральних машин чомусь взяті машини активаторного типу, які завдяки вадам і неможливості автоматизувати процес, зараз практично не виготовляють. Поширені у побуті й на виробництві машини барабанного типу є автоматами чи напівавтоматами. Отож, доцільніше було у П розглядати саме їх. А ще б краще - викласти у фізику процесу та технології прання. Учню треба подавати в основному такі факти, знання, істини, які зараз вже мають місце і не перетерплять кардинальних змін на протязі його життя; будуть допомагати йому активно, усвідомлено діяти. Незрозуміло, чому П не містять інформації про сучасну квартирну трипровідну мережу живлення, яка суттєво підвищує рівень безпеки людини.

Підручник не повинен порушувати гносеологічний принцип - перехід кількості у якість. На малюнках лампи розжарення на номінальні напруги живлення від 1,5 до 220В зображені ідентичними. Але ті, що розраховані на напругу менше, ніж 12 В, мають суттєво інші номінальні параметри: потужність, струм, а, отож - розміри колби, патрону, спіралі, кількість траверсів. Чи може лампа, яку живить батарейка для кишенькового ліхтарика (малої номінальної потужності, ємності), мати розмір більший, ніж само джерело? Найважливіші одиниці виміру не повинні бути помилковими. Наприклад, спожита електроенергія дається в кВт/год і навіть кВт, але не в кВт·год. Можна вважати це опискою. Але у Пб вона теж подана невірно. Крім того, у ньому стверджують, що цифри лічильника, які виникають у вікні-знакомісці за комою, показують спожиту електроенергію у «ватах за годину». Але цей розряд віддзеркалює результат спожитої енергії у десяткову частину однієї кВт·год. Вт·год занадто мала одиниця виміру енергії, що знешкоджує доцільність її використання для вимірювань. При роботі з електропраскою цифри цього вікна, якщо б це відповідало твердженню Пб, постійно змінювались і втратили сенс. Параметри, які характеризують побутовий прилад, повинні бути реальними. Пб (урок №23) інформує, що найбільш потужні споживачі у квартирі: холодильник (450Вт, реально не вище 200Вт), електрокамін (650Вт, сучасний 1кВт і більше). І навпаки, найменші – пилосос (22Вт,сучасні мають у 70÷100 разів більшу), електропраска (45 Вт, що в 30÷50 разів менше) у реальному житті є одними з найбільш потужних. Розрахований для одночасно працюючих вказаних приладів електричний запобіжник на 6А не відповідає навіть учорашньому дню. Включення одного сучасного електричного приладу (пилосос, праска, не кажучи вже про електропіч) у квартирну електромережу приведе до його перегорання. Числові дані у П не повинні суперечити один одному. Наприклад, із надр «видобувають 100 млрд. тон руди… (понад 25 тон на кожного жителя)»:100 і 25 не корелюють між собою.

Недоречно вживати застарілі терміни, словосполучення, які не відповідають державним стандартам з електротехніки, спотворюють зміст, сутність речей, явищ, процесів, особливо якщо вони ще не відомі учням: «ключ» - замість «вимикач», «рубильник» (не використовують в квартирних мережах) замість вимикач, «кусок проводу» замість «відрізок проводу»; «клема» замість затискач чи полюс або вивідний контакт; «подавати електричний струм до робочих місць під час роботи…», «працюйте тільки з токами напругою до 42 В», «вмикання та вимикання електричного струму»; «потужність спожитої електроенергії»; «незалежне з’єднання»; «однакове значення напруги з більшим запасом електричної енергії» тощо. Такі вироби, матеріали, як штепсель, штепсельне з’єднання, шамот, фехраль, графіт, ніхром, слюда знає не кожен студент. Що ж говорити про дітей 5-року навчання. Можливо нічого страшного в цьому немає, якщо б текст П наводив визначення, пояснення, область їхнього використання. Наприклад, що з сплаву ніхром роблять проволоку, з якої виготовляють нагрівальні елементи печей, тостерів тощо. Тому, вводячи нові терміни, поняття, треба давати їх визначення, достеменну інформацію про них.

У П стверджують, що «Електричні прилади … автомобілів й … працюють від акумуляторів». Недоліком цих пристроїв – «вихід із ладу через визначений час використання. Більш надійні пристрої - генератори. Вони виробляють… струм на електричних станціях внаслідок турбіни, що обертається» не відповідає дидактичному принципу научності та зв’язку матеріалу, що вивчає школяр, з життям. Немає нічого вічного: будь-який прилад чи джерело через деякий час експлуатації виходять із ладу. По друге, електричні прилади автомобілів, але не всі, акумулятор живить лише до моменту, поки не почне працювати його двигун, який обертає при цьому електричний генератор. Останній живить усіх споживачів, у тому числі, й акумулятор. В тексті П спочатку йде мова про машини, механізми, які відомі учню. Декотрі з них він бачив власними очима, з великою вірогідністю він їздив у авто пасажиром й може навіть знає його устрій. Тому у відповідності з вимогами логіки викладання, тісного зв’язку теорії та практики, якщо у П почали говорити про автомобіль, то цю тему треба завершити, тим більше враховуючи, що він містить значну кількість різноманітних електричних приладів Його доцільно використовувати в якості наочного прикладу для учнів. Є генератор у автомобілі чи мотоциклі? Є. Подібний генератор, але суттєво більшої потужності, оскільки він живить суттєво більшу кількість споживачів, встановлюють й на електричних станціях. І саме головне. Чому автори назвали акумулятор не надійним джерелом живлення? Такий висновок є спірним. Загальновідомо, що їх використовують майже у всіх пристроях побутової техніки і навіть в електромобілях для живлення тягових електродвигунів. Частково можна погодитися, що у них термін «життя», як правило, менше, ніж генераторів. При належній експлуатації, ремонті генератори «живуть» десятки років, акумулятори, звичайно - 10, хоча, після експлуатації у кілька десятків років, декотрі з них ще працюють. Основний недолік акумуляторів: не можуть накопичувати електроенергії в значних об’ємах, наприклад, для живлення дома, квартири, але не в неналежній надійності. Тому електромеханічні генератори отримали поширення саме у силовій енергетиці.

Методичні роз’яснення для вчителів повинні бути більш чіткішими. Пб стверджує, що якщо електронів мало або зовсім немає, то речовина не проводить електричний струм. У будь якій твердій, рідинній, газоподібній речовині чи низькотемпературній плазмі електронів астрономічна кількість, причому більшість їх зв’язана, а менша – вільна. Зв’язані електрони під дією різних чинників перестають бути такими й стають вільними. Електропровідні властивості речовини залежать від концентрації останніх. В металах вільних електронів значна кількість, але в діелектриках (непровідниках струму) їх майже немає. Отож, перші проводять струм, а другі - ні. Тому при поясненні у П провідності різноманітних речовин доцільно ввести поняття «вільні електрони». Саме вони при наявності джерела живлення та інших зовнішніх чинників можуть взяти участь у спрямованому русі, тобто виникненні струму.

Текст, рисунки повинні відповідати один одному. Недоцільно, коли в тексті стор.115 постулюють перелік дій, які треба виконати при виникненні поразки людини електричним струмом. Але на малюнку зображена зовсім інша ситуація. Визначення батарейки (стор. 104) у П немає, але на рис 115 зображені не тільки батарейки (див. підпис), але і гальванічний елемент. Подібна ситуація з визначенням монтажної та принципової схем, їх відображеннями. На рисунку П зображено чомусь дві принципові схеми, але нічого не говориться про те, в чому полягає їх різниця. Аналогічно, на рис.156 П для 7-го класу поряд з зображенням праски дано її схему, але без підписи та посилання у тексті. Наведена схема праски не є принциповою. Вона не містить літерно-цифрових позначень елементів, що не дозволяє їх однозначно ідентифікувати, причому однотипні елементи мають різний розмір. Загальним недоліком усіх П є те, що схема не є чітко визначеним поняттям, як вторинної та залежної від електричного кола графічної моделі, яка придумана людиною для своїх потреб. На схемах рис. 101 не зображені місця з’єднань (вузли). Нерідко схему ототожнюють безпосередньо з самим колом: «доповнимо електричну схему другою такою самою лампою та вимикачем…»; «не розбирайте електричну схему, не вимкнувши вилку…, не робіть перемикань у контактній схемі, коли вона перебуває під напругою..»; «знати конструкцію й принцип дії кожного елемента схеми.» :«після перевірки електромонтажної схеми від’єднай її від джерела… струму».

П [1] містить багато абревіатур (ШР, АПВ,ПЕВ, АПР, АППВ, ППВ, АПР-500, МГШВ, тощо). Запам’ятати їх учню 11 років важко й, можливо, недоцільно. Недоречно, розкриваючи сенс тієї чи іншої літери (в позначенні марки шнурів, проводів), але в подальшому вживати такі (Т, О, Е, С тощо), змісту яких немає в тексті. Отож, вживані літери в абревіатурах повинні розкриватися, якщо їх надалі використовують. У противному випадку невідоме учню скорочення ставить більше запитань, ніж дає відповідей, наприклад, учень не розшифрує, що означає ШТ, ШІВ, АРД, ШБРО. Навіть студенти ВНЗ, щоб знайти сенс слова «наіритова», при наявності потужної бібліотеки витрачали багато часу. Пересічний учень не матиме таких джерел. Використовуючи «безмежні» можливості Інтернету, без допомоги досвідчених фахівців, учень самостійно не зможе знайти однозначну відповідь. Якщо б П інформував, що наірит - це своєрідний каучук, штучна резина, то питань у нього не виникло. Але чи є доцільним вводити це слово, якщо далі в тексті його ніде не використовують?

Суперечність між новим і старим вимагає, щоб П складався з двох рівноцінних частин: постійної та варіативної. В першій подають відомості, інформацію, що не змінюватиметься 10-20 років: основні положення, закони, висновки, правила, принципи, сутність НВЧ - нагріву, робота цифрових плеєрів, технології прання тощо. Варіативна частина П може містити результати власних спостережень, самостійної роботи школяра: конкретний опис електричної мережі своєї квартири, дома, перелік побутових приладів та їх параметрів, власні спостереження, досліди за тим чи іншим електричним явищем, приладом.

Особливу увагу слід приділяти змісту, формулюванню тестів, завдань. Вказівка до розділу: «вибери вірний варіант відповіді» свідчить, що правильна відповідь є лише одна. Їй не повинні суперечити конкретні пропозиції. Але формулювання тесту: «У яких джерелах, струму енергія пари перетворюється в електричну енергію» суперечить їй. оскільки припускає, що відповідей є декілька. Зміст декотрих запитань, тестів є складними для учнів такого віку. Не слід задавати питання, на які учень, що вивчив матеріал, не може дати вірну відповідь: розділ не містить відповідних відомостей. Наприклад, є питання:«Які правила електробезпеки треба виконувати у процесі роботи з електричними пристроями?». Але вони описані лише через 8 сторінок опісля, в іншому параграфі. Визначення схеми (принципової і монтажної) не відповідає базовому стандарту України з електротехніки. Не усяке джерело струму позначають літерами GB (табл.4 П). Дві літери на схемі вказують лише тоді, коли джерело є батареєю. Гальванічному елементу, як і електромашинному генератору, на схемі відповідатиме лише літера –G. Типовим й некоректним можна вважати завдання №26: «Встановити відповідність між назвами електротехнічних матеріалів та їх визначеннями»:

а) проводом називають; б) шнуром називають; в) жилою називають

…декілька проводів, які скручені між собою;

…окремий голий або ізольований провід чи жилу;

…систему двох або декількох гнучких жил, що ізольовані між собою.

Проаналізуємо його. По-перше, провід, шнур, жила є виробом, а не матеріалом. По друге, наведені визначення мають ознаки тавтології. По третє, в П наведені два визначення проводу: а) – металевий провідник, призначений задля передачі електричного струму (стор.113); та б)–виріб у формі тонкої металевої нитки або декількох ниток, що скручені між собою (стор.111). Отож, учень не знатиме, яка з дефініцій є більш загальною і вірною. Тому при відповіді на такий тест він попаде у скрутне становище і не зможе дати вірної відповіді. Бажано, щоб П містили матеріали про методи непровідної передачі інформації, енергії споживачам, Дійсно, вже сьогодні їх широко використовують у побутових приладах (телевізорах, телефонах). У майбутньому за допомогою таких методів здійснюватимуть передачу електроенергії у межах квартири.

Практично жодна з електричних схем кіл, що є у П, не є принциповою чи монтажною. За їх допомогою не скласти коло, що однозначно відповідатиме схемі. Тому безпосередньо на принциповій схемі, у специфікації, яка є її невід’ємною частиною, вказують параметри елементів, що входять у коло. Всі елементи, які входять в коло, повинні бути відомими. В противному випадку коло не скласти. Нехай в коло входять 2 лампи розжарювання, джерело, вимикач. Але з якими номінальними параметрами (оптимальними, робочими)? Безпосередньо в самому запитанні, схемі про них немає жодного слова. Лампи розжарювання є на наступні напруги (див. П): 1,5; 2,5;3,5; 36 В тощо. З якими параметрами треба взяти джерело напруги? Жодна зі схем, що наведені у П, без допоміжної інформації не дозволить створити коло. Чи дасть учень відповідь на запитання: «За якою схемою необхідно з’єднати джерело струму з електричними лампами, щоб вони світилися найяскравіше, якщо EL1= EL2= EL3?», якщо невідомо на яку номінальну напругу розрахована одна з них? Ні. Отож, в тексті П треба використовувати словосполучення «схема ліхтарика», «схема освітлювальної мережі» тощо.

Перелік літератури

1.Трудовое обучение. Учебн. для 5-го кл. общеобразоват. учебн. заведений / Б.Н.Терещук, В.И. Туташинский перевод с укр.– К.: «Арка»,2005.-208с.

2.Трудове навчання. 6кл.:Підручн. для загальноосв. навч. закл./В.Б. Мадзігон, Г.А. Кондратюк, Г.Є. Шевченко та інш. К.: Ірпінь, ВТФ «Перун»,2006.-192с.

3.Б.М.Терещук, В.І.Туташинський, В.К.Сидоренко Трудове навчання. Техн. види праці: Підр. 6-го кл. загальноосв. навч. закл.-К.: Навч. книга, 2006.- 208 с.

4.Б.М.Терещук, В.І. Туташинський, В.К. Загорний. Трудове навчання. Техн. види праці: Підручн. для 7-го кл. загальноосв. навч. закл.-К.: Ґенеза,2007.-240с.