Технологические системы и продукция.

Методическое пособие для преподавателей

Бронштейн Б.З.

Москва 2001

Содержание

Введение

Глава 1. НУЖДЫ ЧЕЛОВЕКА И ТЕХНОЛОГИЯ

Человеческие нужды как источник развития технологических систем

Цель создания технологической системы, ее главная полезная функция

Элементы технологических систем

Элементно-структурное исследование бытового электроприбора (настольной лампы).

Глава 2: Системы и подсистемы

Характеристики технологической системы

Описание систем блок-схемами

Системы и подсистемы

Поиск неисправностей

Глава 3: Входы технологических систем

Энергия как вход

Вещество как вход

Информация как вход

Глава 4: Процессы в технологических системах

Процессы преобразования энергии

Процессы преобразования вещества

Процессы преобразования информации

Глава 5: Устройства в технологических системах

Механические устройства

Электротехнические и электронные устройства

Глава 6: Управление технологическими системами

Что такое управление

Обратная связь

Системы автоматического управления (саморегулирующиеся системы)

Управляющие воздействия в саморегулирующихся системах

Глава 7: Технологическое развитие и экологические проблемы человечества

Польза и вред технологии

Борьба с нежелательными последствиями применения технологий

Развитие технологических систем: польза и вред

ВВЕДЕНИЕ

Чтобы понять связь технологии с наукой и обществом, их влияние друг на друга и на природную среду, необходимо уяснить сущность технологии, её роль и место в современном мире, возможности и ограничения.

Технология является неотъемлемой частью человеческой культуры. Понимание термина "технология" основано на рассмотрении ее:

А. Как некой интегрирующей области знаний, создающей межпредметные связи.

Б. Как мыслительного процесса, от осознания проблемы к плану её решения, использование которого позволяет решить проблему.

В. Как деятельности в общечеловеческом, социальном, контексте, предполагающей, что применение знаний основано на гуманитарных оценках результатов деятельности, понимании ее необходимости.

Взяв в руки обломанную ветром ветку, чтобы достать высоко висящий плод, наш далекий предок сделал первый шаг на пути технологического развития.

Современного человека окружают самые разнообразные предметы, созданные для удовлетворения его многочисленных потребностей. Вся эта созданная людьми технологическая среда носит название "промышленная собственность", что позволяет нам определить технологию, как процесс удовлетворения человеческих нужд с помощью искусственно созданных материальных объектов", а любая технологическая система является конкретным представителем этого искусственного мира.

Комплексное технологическое образование подразумевает рассмотрение технологии, как процесса постановки и решения проблемы, опирающегося на опыт и знания, учитывающего социальную значимость достигнутого результата.

Задачей настоящего пособия является методическая помощь преподавателю, работающему со школьниками по учебнику "Технологические системы", ориентированному на изучение технологии путем исследования различных технологических систем и показывающему на основе системного подхода, взаимосвязи между обществом, технологией и природой.

Основные идеи пособия

Пособие позволит преподавателю эффективно помочь школьнику при изучении курса "Технологические системы":

А. Познакомиться с миром технологий, изучая конкретные технологические системы, их историю, развитие и принципы действия, начиная с простейших бытовых приборов, таких, как мясорубка и телефон, и заканчивая сложными технологическими системами - автомобиль, электростанция…

Например:

Тепловую электростанцию можно представить как технологическую систему, в которой ресурсы (входы) поступают в технологическую систему, преобразуются в ней (процессы), в результате мы получаем требуемую продукцию (выход).

Знакомство с миром технологий на примере конкретных технологических систем позволяет рассматривать их через призму основных свойств, характеристик.

Иногда вместо термина "технологические системы" мы будем использовать термин "системы". В тех случаях, когда речь будет идти о природных или социальных системах это будет оговариваться.

Основные направления рассмотрения технологических систем: ·

Система - это комплекс взаимодействующих компонентов (деталей, узлов, устройств), используемый для достижения цели. ·

Характеристики системы это - ее внешние связи (входы и выходы), принимаемые во внимание. ·

Систему можно описать блок-схемой (вход - процесс - выход). ·

Систему можно расчленить на подсистемы и описать каждую из них блок-схемами (вход - процесс - выход). ·

Система является частью более крупной системы - надсистемы, которую она образует вместе с другими, дополнительными, системами. ·

Измерение параметров фактического выхода - это информация, получаемая от системы и используемая для оценки ее работы а, при необходимости, используемая для принятия решения об осуществлении управляющих воздействий с целью получения требуемого выхода. ·

Почему и когда создавалась технологическая система? Как развивалась до наших дней? Почему именно так? Какой станет завтра?

Б. Увидеть через призму системного подхода взаимосвязь между технологией, обществом и природой.

Системный подход - это комплекс методов поиска, планирования и реализации изменений, направленных на решения проблем. Он дает возможность выделять любой компонент проблемы и рассматривать его независимо с учетом существенных связей с окружением (технологическим, социальным, природным).

Какие потребности удовлетворяют технологические системы?

Например:

Потребление электроэнергии в быту - важнейший показатель качества жизни. С ростом благосостояния людей возрастает потребность в электроэнергии.

При расширении существующих электростанций или строительстве новых с целью получения большего количества электроэнергии, следует обращать внимание как на требуемый (полезный) выход (дополнительная электроэнергия), так и на нежелательные последствия изменений (дополнительное загрязнение воздуха, шум и т.п., то есть вредный выход).

Любое изменение в окружающем мире человек осуществляет для удовлетворения каких-либо своих потребностей. При этом достигнутый и ожидаемый результаты не всегда совпадают. Более того, в дополнение к положительному эффекту от изменений всегда возникают негативные воздействия, создающие самые разнообразные проблемы, которые нам с вами постоянно приходится решать. Все это создает условия для непрерывного развития общества, науки, технологии.

Подобный подход к изучению технологии позволяет учащимся исследовать технологические системы, предлагать варианты их модернизации, активно использовать в этом процессе знания, полученные при изучении другие школьных дисциплин.

Цели курса

Цели каждой главы сформулированы исходя из общих целей курса. Их можно разделить на две основные группы:

1. Цели в области содержания:

Ознакомить с основными направлениями исследования технологических систем.

Научить принципам анализа технологических систем с применением блок-схем.

Ознакомить с принципами историко-прогностического исследования технологических систем.

Научить видеть тесную взаимосвязь между обществом, технологией и природой.

2. Цели в области развития навыков.

Привить навыки технологического мышления.

Привить навыки коллективной деятельности.

Привить навыки современных методов поиска, анализа и представления информации.

Развить критическое, созидательное, творческое мышление.

Методические рекомендации

Необходимо всемерно развивать у школьников абстрактное мышление, умение неформально подходить к исследуемым проблемам, нетрадиционно использовать уже накопленный опыт.

Для этой цели:

*Сосредоточиться на качественных аспектах исследования систем.

Например: рассматривать входы систем на качественном уровне (вещество, энергия, информация) при минимальном использовании численных показателей.

*Подбирать примеры из областей, близких школьникам.

Предпочтительно рассматривать простые бытовые приборы: обогреватель, настольная лампа, фен, холодильник, электрочайник,…

*Изучать принципы действия - от конкретных примеров к обобщениям (индукция).

Например: рассмотрение последовательности операций по нахождению неисправности в системе указателя поворота автомобиля, как основы для выработки стратегии поиска неисправностей в различных технологических системах.

Не менее важно создать комфортную, доверительную обстановку в аудитории, сочетая рассказы о реальных ситуациях с коллективными обсуждениями, объяснения тем с примерами, в том числе и на конкретных образцах. Не следует забывать и о разнообразных учебных конструкторах-наборах. Необходимо вызвать у детей интерес к изучаемой теме, пробудить целенаправленное любопытство к тем или иным технологиям и их представителям.

Приобретение навыков

Усвоение большого количества информации - непростая проблема, однако, успешное ее решение сомнительное достижение: непрерывно изменяющийся мир постоянно подбрасывает новые проблемы, новую информацию. Прежний запас знаний, старый опыт иногда оказывается несостоятельным в новых ситуациях. Поэтому тезис о том, что большое количество информации, ранее полученной человеком, позволит ему постоянно использовать ее в различных ситуациях, в настоящее время признан ошибочным.

Альтернативный путь предполагает освоение навыков применения системного подхода для анализа ситуации и постановки проблемы, а проведение поиска, обработки и представления информации в виде, наиболее подходящем для ее (проблемы) эффективного решения. Все это создает условия для формирования способностей к самостоятельному обучению.

Организация учебного процесса.

Разнообразие методов преподавания и форм обучения - это один из главных принципов работы в аудитории. При этом особое внимание необходимо уделить следующим видам деятельности:

- Индивидуальная или групповая (2-3 школьника) деятельность - изучение книги, выполнение заданий и оформление результатов на рабочих листах или в тетради.

- Анализ ситуаций - обсуждение эпизодов из повседневной жизни. Подборка примеров, приведенная в учебнике, создана на основе реальных событий, описанных в книгах, газетах, интернете и других средствах массовой информации. Однако следует помнить о том, что учебник переводной, а наша повседневность несколько отличается от реалий Израиля.

- Сбор и обработка информации - заинтересовать школьника в непрерывном поиске и структурировании информации по рассматриваемой теме из разнообразных источников: от родителей и других взрослых до книг, газет, журналов, интернета, её представлении в виде, удобном для дальнейшей работы.

Например: можно предложить школьникам выполнение проекта в рамках изучаемой темы, а работу по проекту они начнут со сбора информации и обработки её, а закончат отчетом, который защитят на итоговом занятии.

Задачи преподавателя.

1. Проводить со школьниками обсуждение ситуаций как взятых из реальной жизни, так и описанных в учебнике, стараясь совместить уже накопленный детьми жизненный опыт с технологическими аспектами учебника.

2. Создавать в учебной аудитории соответствующую "технологическую" среду (разнообразные лабораторные и бытовые приборы, учебные наборы и т.п.), стимулирующую интерес детей к изучаемому предмету, способствующую формированию навыков системного мышления.

3. Обеспечивать учебный процесс, контролировать деятельность учащихся, их успехи и неудачи в освоении материала и соответствующе это оценивать.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА

Работа с лабораторным оборудованием не только повышает конкретность изучаемого материала, но и позволяет реализовывать на действующих моделях отдельные проекты учащихся. Лабораторное оборудование, представленное учебными наборами и отдельными образцами бытовых приборов, позволяет исследовать характеристики технологических систем, изучать их состав и принцип действия, развивать разнообразные навыки школьников.

1. Формирование комплексной среды обучения

Под комплексной средой обучения подразумевается лабораторное оборудование, объединенное темой, изучаемой в рамках учебного модуля.

Например: когда основная тема - управление, то на каждом рабочем месте желательно обеспечить возможность исследования моделей технологических систем со всеми тремя типами управления: ручным, автоматическим и управлением с обратной связью.

2. Выполнение заданий (самостоятельно или под руководством преподавателя)

Занятия с использованием лабораторного оборудования предполагают исследование ситуации, постановку проблемы и ее технологическое решение с использованием предоставленных ресурсов (учебные наборы).

Преподаватель организует работу школьников, как осуществляя внешний контроль при самостоятельной деятельности, так и принимая активное участие наравне с ребятами при проведении сложных исследований.

Примечание

В тех случаях, когда задания предполагают проведение относительно трудоемких исследований, целесообразно выдавать школьникам рабочие карточки, на которых не только приводится само задание и бланк для записи результатов, но и дается подробная инструкция по проведению работы.

3. Обсуждение и выводы.

Предлагается проводить после выполнения каждого задания, в том числе и с использованием лабораторного оборудования.

Обсуждение должно содержать:

- отчёты групп о проделанной работе;

- анализ содержания различных этапов работы и особенностей их проведения.

Оценка деятельности учащихся

Оценка деятельности в классе производится при помощи контрольных работ, составленных на основе заданий учебника, фронтальных опросов, лабораторных и экспериментальных работ, защите итоговых проектов.

При этом могут быть выделены следующие составляющие оценки:

1. Работа с информацией и средствами поддержки:

- поиск источников;

- первичная обработка информации;

- структурирование информации, ее анализ;

- окончательное оформление работы.

2. Навыки системного мышления:

- анализ ситуации и постановка проблемы на основе отобранной информации;

- определение возможных путей решения проблемы;

- формулировка и обоснование предполагаемых последствий внедрения выбранного решения.

3. Работа с лабораторным оборудованием.

4. Умение публично раскрыть тему, сформулировать и обосновать выводы, в дискуссии отстоять свою точку зрения.

Учебник "Технологические системы"

Для формирования среды, стимулирующей мотивацию к самообучению, и динамичной работе в аудитории, целесообразно предлагать учащимся в качестве домашних заданий самостоятельно знакомиться с материалами последующего занятия. Начало урока следует использовать для ответа на возникшие у детей вопросы и совместное закрепление выводов по самостоятельно изученному материалу. В этом случае большую часть аудиторного времени можно уделить дискуссиям, обсуждениям и практическим лабораторным работам.

Этот вид деятельности учащихся должен явиться заметной составляющей оценки их деятельности.

Примечание

Структура данного пособия соответствует главам учебника "Технологические системы". Причем к каждой главе дается примерный учебно-тематический план.