ЕРГОНОМІЧНИЙ ПІДХІД ДО РОЗВИТКУ І СТВОРЕННЯ ЗАСОБІВ ДЛЯ НАВЧАЛЬНОГО ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

Віктор ВОВКОТРУБ (Кіровоград)

Визначені проблеми реалізації ергономічного підходу до створення і модернізації матеріальниих засобів для виконання навчального фізичного експерименту. Наведені варіанти модернізації джерел вторинного електроживлення та ряду модулів і пристосувань для складання електричних ланцюгів.

Ключові слова: ергономіка, фізичний експеримент, комутаційні елементи.

The problems implementing ergonomic approach to the creation and upgrading of material resources to fulfill the educational physical experiment. These options modernization of secondary power sources and a number of modules and devices for assembling electric circuits.

Keywords: ergonomics, physical experiment, switching elements.

Постановка проблеми. Серед причин негативних наслідків діяльності людини 16% складають  причини, пов’язані з недосконалою організацією робочого місця. Діяльність людини в системах «Людина-техніка-середовище» є таким же предметом вивчення і проектування, як і її технічна частина. Ергономіст має мати на увазі і наступне: можливості психічних процесів людини за сприймання, переробки інформації та прийняття правильного рішення в конкретних умовах функціонування системи; психічні властивості і особливості оператора, які проявляються в схильності до більш-менш ризикованих поступків; здатність людини працювати в станах втоми, емоційного стресу, психічної напруженості, монотонії тощо.

Експериментальні вміння і навички, сформовані в процесі вивчення природничо-математичних дисциплін і технологій в середній школі, а також і вищому навчальному закладі, супроводжуєть діяльність людини протягом наступної діяльності, є вирішальними для її поведінки, прийняття рішень в життєвих ситуаціях в побуті чи професійній діяльності. Вагома роль належить дотриманню ергономічних норм і вимог до робочого місця учня, моторного поля, ергономічних показників і ергономічної оцінки засобів навчання. Відповідність якості сформованих навичок та адаптування їх до змінних властивостей  середовища діяльності людини – вагома задача ергономіки в плані  запобігання негативних наслідків.

Аналіз останніх досліджень. Проблему ергономічних основ навчального процесу у вищій школі досліджував В.К.Буряк [1]. Основи ергономіки, адаптовані до підготовки вчителів технологій висвітлені в працях Л.А.Сидорчук [5], а адаптовані до навчального фізичного експерименту – в працях В.П.Вовкотруба [2]. Аналіз досліджень та наукових публікацій з проблеми адаптації формування експериментальних навичок до властивостей і якостей середовища діяльності людини свідчить  про актуальність відповідності між названими факторами на предмет забезпечення безпеки і комфорту діяльності людини.

Мета статті. Проаналізувати властивості і особливості організації моторних полів до виконання навчального фізичного експерименту на предмет дотримання ергономічних норм і вимог до якості матеріального забезпечення та змісту формування експериментальних навичок .

Виклад основного матеріалу.  Відповідно до групових ергономічних показників та основних дидактичних принципів навчання комплексний підхід до визначення рівня ергономічної оцінки навчального фізичного експерименту визначається забезпеченням реалізації наступних вимог:

1)   відповідність матеріального забезпечення вимогам ергономічних групових показників;

2)   якісне відображення головного і найзагальнішого;

3)   виконання дидактичними засобами виховного навантаження;

4)   виключення необхідності виконання складних кількісних і логічних перетворень за подачі інформації;

5)   економія часу вчителя і учня: технізація навчального процесу;

6) відповідність темпу експериментального відтворення навчального матеріалу до темпу викладання і сприймання інформації;

Разом на визначення ергономічної оцінки впливає комплексність взаємопов’язаних процесів впровадження новітніх технологій, пов’язаних з використанням і удосконаленням нових методів і форм викладання та розвитку навчального експерименту, пов’язаного з відповідним і своєчасним удосконаленням і модернізацією його змісту, методичного і матеріального забезпечення.

Електричні ланцюги, пристрої чи окремі прилади входять до складу  переважної частини всього обсягу демонстраційних дослідів і експериментальних завдань учнів. Для вибору елементів електричного кола перш за все досконало вивчається зміст експерименту, його мета і завдання. За характеристиками електричних величин електричного кола і його складових  добирається відповідний тип приладу, вузла, пристрою, а за конструкційними характеристиками останніх (джерела живлення, типи клем, гнізд, колодок тощо) добираються відповідні з’єднувальні провідники, шнури та обладнання загального призначення. Останнє пов’язано з рядом проблем, вирішення яких частіше для виконавця експерименту складало надто вагому частину завдань, за якими знижувалась вагомість основної мети завдання [3].

Аналіз змісту навчального експерименту стосовно електроустановок, пов’язаних із складанням електричних кіл та технології виконання дослідів в плані забезпечення читабельності установок свідчить про не належний рівень останньої для багатьох дослідів. Якщо перші такі кроки складання електричних кіл стосуються складання простих кіл послідовно з’єднанихених двох – трьох елементів (наприклад: джерела струму, вимикача і лампочки) – в таких колах ще вдається швидко прочитати схему, виявити помилки при складанні кола. Та невдовзі вчитель і учні вже складають кола з розгалуженнями, починаючи з паралельного приєднання  вольтметра. Такі схеми, виконані навісним монтажем, читаються довше. Це стосується і демонстраційних і лабораторних установок навіть за розташування елементів кола в різних площинах, використовуючи бруски-підставки.

Процес модернізації і пошуку зручних способів комутування не завершений. Практично в кожній фізичній лабораторії (кабінеті) є прилади з неоднаковими за конструкцією контактами, а це потребує наявності провідників з різними на кінцях клемами, які, здебільшого є «оголеними». Такий стан провокує зневажливе ставлення до ситуацій, пов’язаних з необережними (неусвідомленими) поступками в ситуаціях, пов’язаних з оголеними провідниками струмів високих напруг.

Нині здійснено вагомий крок у вирішенні наведених проблем через розробку і впровадження до обладнання навчальних фізичних кабінетів і лабораторій набірних полів як для виконання демонстраційного експерименту так і експериментальних завдань учнями. Цим суттєво підвищено якісний рівень і результати виконання навчального фізичного експерименту, зокрема:

1. Впровадженням блочно-функціонального принципу до складання експериментальних установок, електричних ланцюгів.

2. Забезпечення належної читабельності експериментальних установок, зібраних електричних ланцюгів.

3. Практично ліквідовано використання з’єднувальних провідників з контактами для гвинтових затискачів.

Наразі відповідно до показників і норм ергономіки потребують подальшої модернізації конструкційні характеристики комутаційних елементів навчального обладнання через трансформацію здійснення аналогічних заходів  до конструювання, виготовлення і використання побутових і промислових приладів, пристроїв, установок. Це пов’язане:

- з укомплектуванням набірних полів з’єднувальними провідниками з однополюсними штекерами, аналогічними з такими, як і у вилках мережевих шнурів побутових і промислових приладів, установок, а отже доступними до вмикання в мережеві розетки;

- з встановленими на навчальних модулях полів контактними гніздами, аналогічними до гнізд мережевих розеток;

- з встановленими аналогічними гніздами на джерелах вторинного електроживлення, як лабораторних (типів (ЛИП-90, ИЭПП тощо), так і демонстраційних типу ИПД тощо. Відповідно і підключення навчальних приладів (наприклад ВУ-4) до джерел вторинного електроживлення здійснюється шнурами з традиційними вилками.

Така модернізація має охоплювати:

1. Заміну однополюсних гнізд в джерелах вторинного електроживлення, через які підключають експериментальні установки, одним двополюсним гніздом, характерним конструкційними характеристиками, які не дозволяють включати до них шнури з невідповідними колодками. Зокрема, це стосується і щитків, встановлених у фізичних кабінетах і лабораторях у відповідних робочих зонах учнів (на учнівських столах) і робочій зоні вчителя (викладача).

2. Доукомплектування набірних полів шнурами для підключення до джерел вторинного електроживлення з відповідними двополюсними колодками, які є відміннми для шнурів, якими підключають установку до джерела змінного струму і постійного. В останніх доцільно щоб контакти і провідники мали різні кольори відповідно до полярності контактів гнізд. Відповідно до реалізації ергономічного підходу в плані впливу комплексності взаємопов’язаних процесів впровадження новітніх технологій, пов’язаних з використанням і удосконаленням нових методів і форм викладання та розвитку навчального експерименту, пов’язаного з відповідним і своєчасним удосконаленням і модернізацією його змісту, методичного і матеріального забезпечення, для підключення електричних установок до вторинних джерел постійного струму з напругою до 12 В варто використати роз’єм-коннектори (5,5х2,1х10 мм). Останній показаний на рис. 1.

3. Доукомплектування фізичних кабінетів і лабораторій комплектами електроживлення, сконструйованих на базі використання хімічних джерел живлення (сухих елементів). В таких джерелах мають бути встановлені такі ж гнізда, як і на джерелах вторинного електроживлення. Таке джерело може бути зібране з пластмасового корпусу, всередині якого знаходиться касета для 3-х – 4-х пальчикових елементів. Провідники від касети приєднані до клем гнізда. Разом важливо на робочій поверхні будь якого джерела електроживлення встановити вимикач і світловий індикатор (світлодіод), який світиться в положенні «ввімкнуто» (рис. 1).

Рис. 1. Лабораторний блок живлення на сухих елементах, роз’єм-коннектор, з’єднувальний провідник зі штекером із закритим контактом

Доцільність наявності лабораторних хімічних джерел електроживлення пов’язана, зокрема,  з особливостями виконання окремих експериментальних завдань, наприклад, щодо лабораторної роботи «Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму».

4. Встановлення на приладах, окремих модулях контактних гнізд, відмінних за конструкційними характеристиками від гнізд в мережевих розетках; укомплектування полів провідниками з штирями, відповідними до гнізд на приладах.

Частково ця проблема знайшла вирішення в набірних полях «Школяр» [4], де використано з’єднувальні провідники, в яких контактні штирі штекерів не виступають назовні і під них встановлені на окремих модулях відповідні гнізда (рис. 2).

Рис. 2. Модулі з комплекту набірного поля «Школяр з гніздами під штекери із закритим контактом

Разом на вимірювальних приладах, а також на щитках лабораторних столів встановлені гнізда такі як в мережевих розетках (рис. 3).

Рис. 3. Лабораторні джерела вторинного електроживлення, якими укомплектовані шкільні фізичні кабінети

То ж вирішення таких проблем потребує комплексного підходу через охоплення модернізацією комутаційних елементів джерел вторинного електроживлення, вимірювальних приладів, окремих приладів, з’єднувальних шнурів і провідників.

Вважаємо, що складанняелектричних кіл навісним монтажем має бути обмеженим лише складанням простих кіл на початковому етапі вивчення фізики (за новими програмами – у 8 класі).Разом має здійснюватись одночасне складання і демонстрування аналогічних електричних кіл  принаймні на демонстраційному столі з використанням модернізованих приладів з подальшим  перенесенням в робочі зони експериментальної діяльності учнів.

Висновки. Створення умов для виконання навчального експерименту з фізики потребує ергономічного підходу до модернізації матеріальних засобів фізичних кабінетів і лабораторій в плані забезпечення комфортності, безпеки і ефективності експериментальної діяльності учнів і вчителів, відповідності результатів модернізації і створення новітніх засобів, приладів, пристосувань до сучасних умов і вирішень подібних проблем в конструкційних рішеннях сучасної техніки. Вирішення проблеми потребує доробок в плані створення саморобного обладнання, розширення функцій і можливостей навчальних комплектів, лабораторних набірних полів, полігонів.

БІБЛІОГРАФІЯ

1. Буряк В.К. Эргономические основы учебного процесса в высшей школе. – Кривой Рог, 1993. – 139 с.
2. Вовкотруб. В.П. Ергономічний підхід до розвитку шкільного фізичного експерименту. – Київ, 2002. – 280 с.
3. Вовкотруб В.П., Подопригора Н.В. Удосконалення класифікації видів шкільного фізичного експерименту за змістом, метою і методами виконання // Наукові записки. – Випуск 60.– Серія: Педагогічні науки. – Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка, 2005.- Частина 2. –380с. – С.73-77.
4. Прокопенко М.М. Опис лабораторних занять з набірним полем «Школяр» / М.М.Прокопенко. – К., 2005. – 76 с.
5. Сидорчук Л.А. Ергономічна культура майбутнього вчителя технологій: Монографія. – К.: Вид-во НПУ імені М.П.Драгоманова, 2010. – 413 с.

Вовкотруб Віктор Павлович – доктор педагогічних наук, професор кафедри фізики та методики її викладання Кіровоградського державного педагогічного університету ім. В. Винниченка.

Наукові інтереси: проблеми педагогічної ергономіки.