CC BY
46
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive18/18-01/ Дата публикации: 1.03.2018 № 1 (31). С. 60-67. УДК 50(075.8)+378.16
К. Н. Е ВТЮХОВ
Лабораторный практикум по дисциплине «Концепции современного естествознания»
В данной работе на основе многолетнего опыта обосновывается целесообразность использования лабораторного практикума при преподавании дисциплины «Концепции современного естествознания». Формулируются требования к такому практикуму. Рассказывается о практикуме по КСЕ, используемом в БГИТУ: дается краткое описание работ, методики их проведения, круга вопросов, затрагиваемых при допуске к работам и обсуждении их результатов. Основное внимание уделяется тому, каким образом этот вид учебных занятий способствует достижению главной цели преподавания дисциплины: усвоению студентами комплекса понятий, идей, теорий, методов, сформировавшегося в ходе развития естественных наук, но имеющего общенаучное значение и являющегося одной из основ мировоззрения современного человека. Отмечается значение экспериментального практикума в формировании профессиональных компетенций студентов управленческих и экономических направлений. Приводятся примеры из практики, иллюстрирующие интерес, вызываемый этими лабораторными работами у студентов. Отмечается, что занятия в практикуме приводят к лучшему усвоению тем, затрагиваемых в ходе проведения исследований и анализа их результатов.
Ключевые слова: концепции современного естествознания, лабораторный практикум, общенаучные методы, научное мировоззрение, методика исследований
Perspectives of Science & Education. 2018. 1 (31)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive18/18-01/ Accepted: 28 January 2018 Published: 1 March 2018 No. 1 (31). pp. 60-67.
K. N. Evtyu kh ov
Laboratory workshop on discipline «Concepts of modern natural science»
In this paper, on the basis of many years of experience, the expediency of using a laboratory workshop in teaching the discipline "Concepts of modern natural science" is justified. Requirements are formulated for such a workshop. It is told about the workshop on CMNS used in the Bryansk State University of Technology and Engineering: a brief description of the works, the methodology for their implementation, a range of issues affected when admission to the work and discussing their results. The essential attention is paid to the way in which this type of studies helps to achieve the main purpose of teaching the discipline: the students acquire a complex of concepts, ideas, theories, methods that has been formed during the development of the natural sciences, but has general scientific value and is one of the foundations of the worldview of modern man. The importance of an experimental workshop in the formation of professional competencies of students in managerial and economic areas is noted. Examples are given from practice, illustrating the interest caused by these laboratory works among students. It is noted that classes in the workshop lead to a better assimilation of topics affected during the investigations and analysis of their results.
Keywords: concepts of modern natural science, laboratory workshop, general scientific methods, scientific worldview, research technique
_Введение
редмет «Концепции современного естествознания» (КСЕ) - сравнительно новый в системе отечественного образования: его «возраст» не превышает двадцати лет. Поэтому как его содержание, так и выбор форм и методов преподавания варьируются в различных вузах в широких пределах. Это подтверждает и проведенный нами анализ репрезентативной выборки из почти ста рабочих программ по КСЕ, используемых в различных вузах.
К сожалению, зачастую этому предмету, весьма интересному и полезному для учащихся нетехнических направлений и специальностей, которым он и предназначен, уделяется недостаточно внимания. С этим не согласны многие специалисты, хорошо видящие взаимосвязь естественнонаучных и социально-экономических проблем и методов их решения: «В настоящее время во всех социальных науках используются подходы, методы и основополагающие идеи, разработанные и осознанные естествознанием. К глубокому сожалению, это пока еще не всегда находит отражение в учебных программах в силу инерционности системы образования. В наиболее глубоких ... современного уровня журналах (например, «Общественные науки и современность» или «Вопросы философии»), сплошь и рядом встречаются слова и выражения: синергетика, самоорганизация, энтропия, нелинейная система, бифуркация, открытая и закрытая системы, порог устойчивости, аттрактор, странный аттрактор, детерминированный хаос и т. д. Все эти понятия пришли из естествознания и наиболее глубокое их освоение возможно только на основе рассмотрения явлений, для описания которых они и были введены и используются» [1, с. 4-5].
Даже выбор кафедр, обеспечивающих преподавание КСЕ, удивляет своим разнообразием. Наиболее типичны либо гуманитарные кафедры: философии (Финансовый ун-т при Правительстве РФ, Курский ГУ, Липецкий ГТУ и др.), социально-философских наук, истории и методологии истории и т.п., либо естественнонаучные кафедры: физики (Пермский нац. иссл. политехнический ун-т), физики и химии (С.-Пб. ГУ гражданской авиации), биофизики (С.-Пб. гос. политехнич. унт), физической географии и ландшафтов (Исторический ф-т МГУ) и т.п. Выбор кафедры гуманитарного либо естественнонаучного профиля имеет как свои достоинства, так и недостатки, и решение этого вопроса должно учитывать множество обстоятельств, в первую очередь, квалификацию, опыт и круг научных интересов преподавателей, а также материальные возможности кафедр.
Представляется оптимальным закрепление этого предмета за кафедрами естественнонаучного направления при условии наличия на них
преподавателей, достаточно эрудированных как во всем комплексе наук о природе, так и в философских, методологических и исторических аспектах естествознания. Одним из аргументов в пользу такого выбора является возможность проведения привычных для этих кафедр лабораторных занятий в специально организованном практикуме по КСЕ.
О целесообразности лабораторного практикума по КСЕ
Вопрос о целесообразности и содержании лабораторного практикума по КСЕ вызывает интерес с момента введения этого предмета в программы высшего образования. Этому вопросу посвящен ряд исследований, например [2-4], приводящих к общему выводу: использование лабораторного практикума в курсе КСЕ соответствует идеологии естественных наук, позволяет существенно повысить интерес к предмету и эффективность его изучения и поэтому должно быть рекомендовано к внедрению в учебный процесс. Наш опыт также показывает, что использование экспериментального метода при изучении КСЕ способствует формированию как общекультурных компетенций, на что главным образом и направлено преподавание этой дисциплины, так и ряда профессиональных компетенций, связанных с умением анализировать научно-техническую информацию, проводить исследования и обрабатывать их результаты, внедрять передовые технологии в своей сфере деятельности.
Отметим, что лабораторные занятия проводятся в сравнительно небольшом числе вузов -11 из рассмотренных 92. Причем в трех случаях в качестве лабораторных работ используются лишь компьютерные модели и симуляции, которые, обладая несомненными достоинствами, не могут в полной мере заменить реальный эксперимент. «Компьютерная версия практикума с его большими возможностями не может полностью заменить лабораторный практикум с экспериментальными установками и приборами, с возможностью своими руками изменять условия эксперимента, производить измерения, а затем получать конечный результат при обработке экспериментальных данных. Лабораторный практикум в отличие от компьютерного позволяет почувствовать эксперимент и его особенности и тем самым приблизиться к естественно-научной истине, критерием которой он является» - считает С.Х. Карпенков - автор одного из наиболее популярных учебников по КСЕ [5, с. 107], единственного, в котором приведены методические указания к девяти рекомендуемым лабораторным работам.
Весьма интересными по содержанию представляются практикумы с реальными лабора-
торными работами в МАТИ - Российском гос. технологическом университете им. К.Э. Циолковского [4], Самарском гос. архитектурно-строительном университете [6], Пензенском ГУ архитектуры и строительства [7], Сибирском федеральном университете (Красноярск) [8], Санкт-Петербургском ГУ гражданской авиации
[9] и в ряде других вузов.
В нашем вузе лабораторный практикум по КСЕ был организован с момента начала преподавания этой дисциплины 17 лет назад и затем совершенствовался и пополнялся. В данной статье мы дадим краткое описание практикума
[10] и используемых при работе в нем методических приемов, а также поделимся результатами наблюдений за эффективностью его использования.
Для нас сейчас очевидно, что при постановке работ и создании методического обеспечения к ним должны соблюдаться следующие правила, которыми мы, по мере возможности, и руководствовались.
Работы должны быть не по физике, химии, биологии и т.п., а по «Концепциям современного естествознания», - синтетическому предмету и отражать те общие понятия, идеи и методы, которые возникли в рамках естественных наук, но имеют общенаучное и мировоззренческое значение. В работах должен иметься профессиональный «оттенок», в нашем случае - экономико-управленческий. Желательно избегать использования громоздких математических выкладок, сложных уравнений химических реакций, малоупотребительных за пределами сферы своего применения терминов. Работы должны быть наглядными и интересными. Лабораторный практикум должен быть коррелирован с другими видами учебных занятий и с их учебно-методическим обеспечением, в нашем случае - с используемым в нашем вузе учебным пособием
[11], тематикой рефератов и контрольных работ. В качестве экспериментальной базы удобно задействовать лабораторные стенды, уже имеющиеся в практикуме кафедры (физическом, химическом и т.п.), что позволяет избежать дополнительных затрат и использовать одно и то же оборудование в учебном процессе и по КСЕ, и по другим дисциплинам.
Лабораторный практикум по КСЕ в Брянском
государственном инженерно-технологическом
университете
Рассмотрим далее содержание работ нашего практикума, отметим, какое общенаучное значение они имеют при обучении студентов нетехнических (в первую очередь, экономико-управленческих направлений и специальностей). Как правило, концептуальные, как и технические, вопросы рассматриваются при допуске к работе
и при обсуждении ее результатов и защите. Однако во многих случаях материал лабораторных работ используется на лекциях и практических занятиях при прохождении соответствующих тем. Остановимся также на технических и методических нюансах этих работ.
Лабораторная работа КСЕ-01 «Обработка результатов прямых и косвенных измерений на примере измерения плотности» входит в число работ по КСЕ большинства вузов, имеющих практикумы. Эта же работа или ее аналоги являются классикой физического практикума [12], но она вполне уместна и при изучении КСЕ, поскольку основные понятия теории измерений, алгоритмы обработки результатов прямых и косвенных измерений с учетом погрешностей, способы представления результатов имеют общенаучное значение. В ходе этой работы подчеркивается, что освоенные при ее выполнении термины, методики измерений и алгоритмы обработки должны использоваться и при проведении экономических, маркетологических, социологических измерений и исследований. Мировоззренческий вывод из этой работы может быть сформулирован следующим образом: идеально точные измерения, а, следовательно, и идеально точные прогнозы на практике, как правило, невозможны в любой сфере деятельности, целью измерений является нахождение научно обоснованного доверительного интервала, в котором с определенной вероятностью лежит истинное значение интересующей нас величины.
Основной вариант этой работы предполагает измерение линейных размеров и массы прямоугольного деревянного параллелепипеда и расчет с учетом погрешности плотности древесины. Возможно определение плотности цилиндрического металлического образца. В условиях дефицита времени и работы со студентами со слабой математической подготовкой можно ограничиться лишь определением объема предложенного тела, поскольку и в этом случае отрабатывается та же методика обработки результатов прямых и косвенных измерений.
Связка из двух лабораторных работ: КСЕ-02 «Изучение динамических закономерностей на механической модели - машине Атвуда» и КСЕ-03 «Изучение статистических закономерностей на механической модели», имеет целью ознакомить студентов с двумя типами закономерностей, определяющих протекание различных процессов. Обе работы, как и КСЕ-01, базируются на хорошо известных работах физического практикума, в них используются типовые экспериментальные установки, измерительные приборы и методы измерения, однако в практикуме по КСЕ существенно меняется их идеология.
Если при работе на машине Атвуда в физике главное внимание уделяется проверке и, тем самым, лучшему пониманию и усвоению законов кинематики и динамики поступательно-
го движения, то при изучении КСЕ приоритеты иные. Главная цель - уяснить, что такое «динамические закономерности», какова область их применения. Студенты должны усвоить, что динамические закономерности, позволяющие на основании информации о текущем состоянии изучаемого объекта (системы) и об оказываемых на него воздействиях однозначно и сколь угодно точно (точность прогнозов ограничивается лишь точностью исходной информации) определить его будущие и предшествующие состояния, имеют весьма ограниченную область применения (классическая механика, электродинамика) и непригодны, как правило, для описания сложных систем - биологических, социально-экономических. Более того, даже при изучении систем, состоящих из небольшого числа микроскопических тел, динамические закономерности уступают место статистическим закономерностям квантовой физики. Эта лабораторная работа дает повод для обсуждения принципов причинности и механистического детерминизма, сути ньютоновской революции в естествознании, квантовой парадигмы и принципа соответствия.
При выполнении эксперимента мы ограничились двумя упражнениями, имеющими цель проверить и подтвердить на практике динамические закономерности из области механики: закон одномерного равноускоренного движения х = х0 + и0х • t + ах • (2 / 2 , в данном случае принимающий упрощенный вид S = а • ^ / 2, и второй закон Ньютона а = F / т для тела постоянной массы. Переход к рассмотрению механических явлений позволяет уделить внимание классификации форм движения материи и закономерностям простейшей формы движения - механической. На примере понятия «материальная точка» выявляется относительность и ограниченность любых моделей (в том числе - социально-экономических), используемых при изучении реальных объектов. Обсуждаются такие понятия как закон движения, в более общей трактовке - закон изменения или закон развития, мгновенная скорость изменения какой-либо величины как первая производная от закона изменения этой величины. В качестве упражнения можно предложить задачу на определение скорости изменения какой-либо нефизической величины. Например, величина банковского депозита й зависит от времени, выраженного в годах, по закону й = 1000000 • вхр^ / 20), что соответствует примерно 5% годовых. Какова будет мгновенная скорость прироста депозита через 5 лет, через 20 лет, через 100 лет? Самый оригинальный из полученных нами ответов на подобную задачу: «Этот расчет абсолютно неинтересен, если не приведен также закон, описывающий инфляцию».
Второй закон Ньютона дает повод рассмотреть общенаучный принцип суперпозиции, в общей формулировке гласящий, что при опре-
деленных условиях результат воздействия на систему ряда факторов равен сумме результатов воздействия каждого из факторов по отдельности или, иначе, говоря, для линейных систем результат некоторого воздействия прямо пропорционален величине этого воздействия. Возникает поле для обсуждения применимости этого принципа в немеханических, в том числе - в социально-экономических системах, об условиях линейности таких систем, о нелинейных системах.
В техническом плане лабораторная работа КСЕ-02 позволяет актуализировать навыки построения и анализа графиков (график зависимости известного вида, например линейной, должен проводиться не по точкам, а в виде аппроксимирующей линии, для расчета параметров которой служит, например, метод наименьших квадратов).
Примеров использования в других вузах лабораторной работы, аналогичной или подобной нашей работе КСЕ-03, мы не обнаружили, хотя она представляется вполне уместной в практикуме по КСЕ. В нашей установке в узкий (6 см шириной), но длинный (30 см) и высокий (30 см) прозрачный ящик через воронку высыпается примерно 0.5 л зерен пшена, имитирующих систему из множества взаимодействующих элементов. Для усиления рассеивания потока зерен в верхней половине ящика размещаются несколько (от трех до восьми) горизонтальных сеток, имитирующих хаотическое внешнее воздействие на систему. Нижняя часть ящика (7 см высотой) разделена на 15 вертикальных ячеек шириной примерно 2 см каждая. Воронка располагается над центральной ячейкой. Случайной величиной х, закон распределения которой изучается в данной работе, является величина отклонения зерен от вертикали, проходящей через центр воронки и центральной ячейки, или, иначе говоря, отсчитываемая от центра координата точки падения отдельного зерна в ячейки. При определенном числе сеток зерно высыпается в ящик до заполнения одной из центральных ячеек, и фиксируются уровни заполнения у. ячеек, где / = 0, ±1, ... ±7 - номер ячейки. Для всех зерен, упавших в ячейку номер /, координата точки падения считается одинаковой и равной х. = /. Такой опыт проделывается, как минимум, три раза. В силу центральной предельной теоремы в данном случае должен иметь место нормальный (гауссовский) закон распределения случайной величины
/ (х ) =
1
(
• ехр
Мх>)
2а2
2 Л
причем среднее отклонение <х> = 0 ввиду симметрии установки, а дисперсия распределения о2 рассчитывается на основании опытов по формуле:
, К уй ■ X
= ш
где <у> - усредненное по нескольким опытам значение уровня заполнения ячейки. По результатам опытов рассчитывается вид функции распределения и строится ее график (гауссиана). Затем опыты и расчеты повторяются для большего числа сеток, когда дисперсия распределения должна увеличиться.
Итогом выполнения этой весьма наглядной и поучительной работы должно стать осознание того, что при изучении сложных систем, например, социально-экономических, господствуют статистические, вероятностные закономерности. Студент должен уяснить, что такое «функция распределения случайной величины», какая именно функция распределения (гауссовская) имеет место, если на значение случайной величины влияет множество независимых стохастических факторов, каковы параметры и вид этого распределения. При защите работы можно предложить задачи, не относящиеся к естественным наукам. Например, известно, что в некоторой стране средний подушевой доход граждан составляет 4000 франков в месяц. Необходимо изобразить график распределения граждан этой страны по доходам, предполагая, что распределение - га-уссовское. Затем на той же системе координат показать, как изменится вид функции распределения после проведения в этой стране реформ социалистической направленности, ведущих к выравниванию доходов граждан. Интересный, хотя и полемический вариант ответа: график станет выше и уже (дисперсия уменьшится), но его максимум, соответствующий среднему доходу, сдвинется в область меньших значений из-за ослабления конкуренции - двигателя развития.
Затем студенты выполняют, как правило, одну из двух работ: КСЕ-04. «Спектральный анализ как экспериментальное подтверждение квантовой теории» или КСЕ-05 «Лазер: принцип действия и характеристики излучения». Выполнение любой из них позволяет рассмотреть развитие представлений о микромире, о строении атома - от планетарной модели к квантово-механической, о квантовых переходах, сопровождающихся поглощением и испусканием излучения, о спектральных характеристиках электромагнитного излучения. Обе работы затрагивают и прикладной аспект: в работе КСЕ-04 последовательно изучаются линейчатые спектры излучения различных газов (паров ртути, водорода, гелия, неона) и путем сравнения экспериментально измеренных длин волн с табличными значениями определяется, какой именно газ служил источником излучения. Тем самым студенты получают наглядное представление о сути и технике одного из важнейших современных методов исследований
- спектрального анализа. Для спектра водорода возможно сопоставление экспериментально измеренных длин волн с найденными теоретически по обобщенной формуле Бальмера. Наблюдается также непрерывный спектр излучения твердого тела - нити лампы накаливания.
В работе КСЕ-05 студенты на примере гелий-неонового лазера экспериментально убеждаются в уникальных свойствах лазерного излучения: высокой направленности, поляризованности, монохроматичности и когерентности. Результаты таких исследований позволяют затронуть центральный в синергетической парадигме мировоззренческий вопрос о возможности и условиях перехода из хаотического в упорядоченное состояние, о возможности самоорганизации в сложных нелинейных системах. В данном случае таковой является квантово-механическая система «среда в инверсном состоянии - электромагнитное излучение», в которой немонохроматич-ное, некогерентное, ненаправленное излучение накачки трансформируется в упорядоченное лазерное излучение. Кроме того, при обсуждении принципа работы лазера и условий перехода от квантового усилителя к квантовому генератору можно обсудить важнейший для кибернетики вопрос о роли обратной связи в функционировании систем. В данном случае речь идет о положительной обратной связи за счет размещения усиливающей свет активной среды в оптическом резонаторе. Именно благодаря положительной обратной связи лазер переходит в режим генерации, и она же создает возможность протекания различных нарастающих естественных и социальных процессов. Прикладное значение работы КСЕ-05 проявляется при рассмотрении классификации лазеров, преимуществ, недостатков и областей применения того или иного типа лазера (газового, твердотельного, полупроводникового и т.д.). При защите любой из этих двух работ мы затрагиваем вопрос о том, на каких предприятиях, в каких организациях нашего региона, и с какой целью применяется спектральный анализ (для работы КСЕ-04) или лазеры и лазерные технологии (для работы КСЕ-05).
Далее выполняется либо поставленная нами работа КСЕ-06 «Радиоактивное излучение, дозиметрия, радиационная защита», либо работа КСЕ-07 «Изучение космического излучения», в которой используется стенд ФПК 01М «Установка для изучения космических лучей» из производимого предприятием ООО «Учебный мир» типового комплекта демонстрационного оборудования «Квантовая физика и строение вещества» (ФДСВ). Обе работы позволяют ознакомить студентов с базовыми понятиями физики атомного ядра и элементарных частиц (состав ядер, элементарные частицы, фундаментальные взаимодействия, радиоактивность, ядерные реакции и т.п.), но каждая из них имеет и свою специфику. Работа КСЕ-06 интересна своим при-
кладным аспектом, особенно актуальным для нашего региона, где до сих пор сказываются последствия аварии на Чернобыльской АЭС. Для ее выполнения необходимо познакомиться с основными разновидностями радиоактивного излучения, основами дозиметрии (активность источника радиации, поглощенная, экспозиционная и эквивалентная доза), освоить работу с радиометром-дозиметром РКСБ-104, исследовать влияние толщины защитного алюминиевого экрана на мощность эквивалентной дозы. Работа КСЕ-07 позволяет, наряду с вопросами ядерной физики, затронуть космологические проблемы. Какую информацию о Вселенной мы получаем, исследуя состав и направленность первичного космического излучения? О чем свидетельствует преобладание протонов и а-частиц в составе космического излучения? Каким образом оно взаимодействует с магнитосферой Земли?
Практика показала, что работу КСЕ-06 студенты выполняют с большим интересом и пониманием, чем работу КСЕ-07. Студенты даже приносили для дозиметрического контроля различные образцы почвы и продуктов, выписывали информацию о дозах радиации, получаемых при просмотре телевизора, авиационных перелетах и в других ситуациях.
Работа КСЕ-08 «Изучение водных растворов солей» предназначалась нами для ознакомления с явлениями, понятиями, методами физхи-мии и отчасти биологии - а именно с процессами растворения и кристаллизации, характеристиками растворов, способами получения растворов заданной концентрации из чистого вещества и воды и из растворов с более высокой концентрацией. Однако, ввиду того, что эти вопросы имеют главным образом практическую направленность и не дают больших возможностей затронуть общенаучные темы, эффективность этой работы в курсе КСЕ оказалась недостаточной. Мы планируем заменить ее работой из химического практикума, имеющей более общий характер и дающей представление о природе химического взаимодействия, о факторах, включая наличие катализаторов, влияющих на скорость химических, в том числе - биохимических, реакций.
Очень удачным оказалось введение в практикум по КСЕ лабораторной работы КСЕ-09 «Фотосинтез как пример метаболизма», являющейся переработанной в идейном плане работой, уже использовавшейся в физическом практикуме при обучении студентов лесохозяйственных и экологических направлений. Экспериментальная часть довольно проста: регистрируется изменение со временем разности биопотенциалов между листьями растения (алоэ) после создания различия в условиях их освещения (один лист в темноте, другой на свету) и после устранения этого различия (оба листа на свету). Возникновение разности потенциалов, с течением времени выходящей на некоторый постоянный уровень,
после создания различия в условиях освещения листьев и уменьшение разности потенциалов после восстановления одинаковых условий освещения свидетельствует о протекании в освещенном листе фотосинтеза.
Однако подготовка к этой работе и ее защита требует ознакомления с множеством вопросов, находящихся на стыке физики, химии, биологии и экологии, и позволяющих вникнуть в суть важнейших процессов, протекающих в живых организмах. Биохимический аспект выявляется при обсуждении упрощенного уравнения фотосинтеза. Какова роль катализаторов (ферментов) в протекании этого процесса и других метаболических процессов в живых организмах? Откуда в организме берутся эти катализаторы, и каким образом организм «узнает» о строении необходимых ему ферментов? Затрагиваются основы молекулярной генетики, например, выясняется смысл высказываний «истинным портретом вида и отдельной особи является ферментная система», «один ген - один фермент - одна реакция». При обсуждении факторов, влияющих на скорость фотосинтеза, устанавливается, что он возможен лишь при редком сочетании оптимальных значений ряда параметров: температуры, освещенности, концентрации исходных веществ, и становится ясным, почему жизнь является столь редким феноменом во Вселенной и почему нужно беречь уникальные условия, сложившиеся на Земле. С интересом обсуждается вопрос о роли фотосинтеза в химических и энергетических процессах в биосфере Земли. Запомнилась фраза студента: «Оказывается, важнейшая отрасль экономики нашей страны - нефтегазовая - существует, в соответствии с теорией об органическом происхождении природных углеводородов, лишь благодаря процессам фотосинтеза, протекавшим миллионы лет назад!».
Наконец, остановимся на разработанной на нашей кафедре специально для практикума по КСЕ и не имеющей аналогов работе КСЕ-10 «Сравнение эффективности различных источников света». При постановке этой работы мы стремились продемонстрировать студентам, что определенный уровень эрудиции в естественных науках и технике весьма желателен и для специалистов в области менеджмента и экономики. Экспериментальная часть проста: измеряются напряжение, приложенное к источнику света - лампе накаливания, и сила тока в ней, необходимые для получения определенной освещенности, измеряемой люксметром. Вычисляется мощность, потребляемая лампой для достижения этой освещенности. Снимается зависимость мощности, потребляемой лампой, от создаваемой ей освещенности. Затем такая же зависимость снимается при использовании более современного источника света - светоди-ода. Из сравнения этих зависимостей становится очевидным, что эффективность светодиода
гораздо выше, чем лампы накаливания. Эта простая экспериментальная часть дополняется расчетной технико-экономической частью. В ней рассчитываются годовые затраты на оплату электроэнергии и замену выбывших осветителей в некоторой организации при заданном общем световом потоке (по согласованию с преподавателем) при использовании ламп накаливания, а затем - при использовании каких-либо более эффективных источников света: галогенных ламп, люминесцентных линейных и компактных ламп, газоразрядных ламп высокого давления, свето-диодов. Определяется годовой экономический эффект и срок окупаемости замены ламп накаливания на более эффективные. Необходимые технико-экономические показатели осветителей (цена, генерируемый световой поток, потребляемая мощность, средний срок службы) приводятся по каталогам поставщиков осветительного оборудования, используются реальные данные о
стоимости электроэнергии в нашем регионе для различных потребителей. При защите этой работы затрагиваются вопросы фотометрии, также представляющие интерес для офисных работников и организаторов производств.
Заключение
Мы считаем, что многолетний опыт использования лабораторного практикума при преподавании дисциплины КСЕ, накопленный в БГИТУ, демонстрирует целесообразность и эффективность этого вида учебных занятий и может быть востребован в той или иной мере в других вузах. В зависимости от имеющейся экспериментальной базы и специфики профессиональных компетенций студентов возможно варьирование в широких пределах содержания практикума и применяемых в нем методик обучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пахтусов Б.К. Концепции современного естествознания: практикум / Сиб. акад. гос. службы. Новосибирск: Изд-во СибАГС, 2009. 139 с.
2. Чечеткина Н.В. Совершенствование дидактической системы курса «Концепции современного естествознания» для студентов неинженерных специальностей. Дис. канд. пед. наук. М.: МАДИ (ГТУ). 2004. 181 с.
3. Винник М.А. Системный подход к разработке и изложению курса «Концепции современного естествознания» // Вестник Московского гос. областного ун-та. Сер. Педагогика. 2010. № 4. С. 105-108.
4. Мареичева Е.Е., Ильина Е.Б., Максина Т.Я., Ряховская Е.В. Концепции современного естествознания (лабораторный практикум) // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 5-2. С. 202-203; URL: https://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=7573 (дата обращения: 14.01.2018).
5. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум: учеб. пособие. М.-Берлин: Директ-Медиа, 2016. 487 с.
6. Бухман Л.М., Бухман Н.С. Лабораторный практикум по курсу «Концепции современного естествознания». Самарский гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2010. 232 с.
7. Очкина Н.А. Концепции современного естествознания. Физическая картина мира. Лабораторный практикум: учеб. пособие. [Под общ. ред. Г.И. Грейсуха]. - Пенза: ПГУАС, 2015. 168 с
8. Концепции современного естествознания. Лабораторные работы: учеб. пособие / Отв. ред. З.Г. Холостова; Сибирский федеральный университет. - Красноярск, 2007. 103 с.
9. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Концепции современного естествознания» [Электронный ресурс]. URL: http://spbguga.ru/root/main/umk-po-distsipline-kse-itf/ (дата обращения: 14.01.2018)
10. Концепции современного естествознания: Методические указания к лабораторным работам для студентов экономических направлений и специальностей / Сост. Э.В. Бабкова и др. - Брянск, БГИТУ, 2016. 93 с.
11. Евтюхов К.Н. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов экономических и гуманитарных направлений подготовки / Брянск: БГИТА, 2014. - 239 с.
12. Физический практикум. Механика и молекулярная физика. // Под ред. В.И. Ивероновой. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1967. 353с.
REFERENCES
1. Concepts of modern natural science: Workshop / B.K. Pakhtusov. Siberian Academy of Public Administration. Novosibirsk. SAPA Publishing House, 2009. 139 p.
2. Chechetkina N.V. Development of the didactic system of the course "Concepts of modern natural science" for students of non-engineering specialties. Ph.D. of pedagogical sciences thesis. Moscow State Technical University -MADI (STU-MADI). 2004. 181 p.
3. Vinnik M.A. On the method of teaching the course "Concepts of modern natural science". Bulletin of the Moscow Region State University. Series Pedagogics, 2010. no. 4. pp. 105-108.
4. Mareicheva E.E., Il'ina E.B., Maksina T.Ya., Ryakhovskaya E.V. Concepts of modern natural science (laboratory workshop). International Journal of Experimental Education, 2015. no. 5-2. pp. 202-203. Available at: https://www. expeducation.ru/ru/article/view?id=7573 (accessed 10 February 2018)
5. Karpenkov S.H. Concepts of modern natural science. Workshop: schoolbook. Moscow-Berlin: Direct-Media Publ., 2016. 487 p.
6. Buhman L.M., Buhman N.S. Laboratory workshop for the course "Concepts of modern natural science". Samara State University of Architecture and Building, 2010. 232 p.
7. Ochkina N.A. Concepts of modern natural science. Physical worldview. Laboratory workshop: tutorial [Under the editorship of G.I. Greisukh]. Penza State University of Architecture and Building, 2015. 168 p.
8. Concepts of modern natural science. Laboratory works: tutorial / Under the editorship of Z.G. Kholostova. Krasnoyarsk. Siberian Federal University, 2007. 103 p.
9. Educational-methodical complex for the discipline "Concepts of modern natural science". URL: http://spbguga.ru/ root/main/umk-po-distsipline-kse-itf/ (accessed 10 February 2018)
10. Concepts of modern natural science: methodical instructions for laboratory work / E.V. Babkova etc. Bryansk State University of Engineering and Technology, 2016. 93 p.
11. Evtyukhov K.N. Concepts of modern natural science: Tutorial for the students of economical and humanitarian directions of education. Bryansk State University of Engineering and Technology, 2014. 239 p.
12. Physical Workshop. Mechanics and molecular physics. Under the editorship of V.I. Iveronova. Moscow: Nauka Publ., 1967. 353 p.
Информация об авторе Евтюхов Константин Николаевич
(Российская Федерация, г. Брянск) Доцент, канд. физ.-мат. наук Доцент кафедры физики Брянский государственный инженерно-технологический университет E-mail: kne1952@yandex.ru
Information about the author
Evtukhov Konstantin Nikolaevich
(Russian Federation, Bryansk) Associate Professor PhD in Physics and Mathematical Sciences Associate Professor of Chair of Physics Bryansk State University of Technology and Engineering E-mail: kne1952@yandex.ru
