المهام الرسومية. المشاكل الحديثة للعلوم والتعليم

في كثير من الأحيان، فإن التمثيل الرسومي للعملية الفيزيائية يجعلها أكثر وضوحا وبالتالي يسهل فهم الظاهرة قيد النظر. في بعض الأحيان، مما يجعل من الممكن تبسيط العمليات الحسابية بشكل كبير، يتم استخدام الرسوم البيانية على نطاق واسع في الممارسة العملية لحل المشكلات المختلفة. القدرة على بنائها وقراءتها أمر إلزامي للعديد من المتخصصين اليوم.

نحن نعتبر المهام التالية مهام رسومية:

• للبناء، حيث الرسومات والرسومات مفيدة للغاية؛
• تم حل المخططات باستخدام المتجهات والرسوم البيانية والمخططات والمخططات والرموز البيانية.

1) قذفت الكرة رأسياً إلى أعلى من الأرض بسرعة ابتدائية الخامسيا. ارسم رسمًا بيانيًا لسرعة الكرة مقابل الزمن، بافتراض أن التأثيرات على الأرض مرنة تمامًا. إهمال مقاومة الهواء. [حل ]

2) لاحظ أحد الركاب الذي تأخر عن القطار أن السيارة قبل الأخيرة مرت بجانبه ر 1 = 10 ثوالأخير - ل ر 2 = 8 ث. بافتراض أن حركة القطار متسارعة بشكل منتظم، حدد زمن التأخير. [حل ]

3) في غرفة مرتفعة حيتم ربط زنبرك خفيف ذو صلابة بالسقف من أحد طرفيه ك، وجود طول في حالة غير مشوهة ل س (ل س< H ). يتم وضع كتلة من الارتفاع على الأرض تحت الزنبرك سمع مساحة القاعدة سمصنوعة من مادة ذات كثافة ρ . أنشئ رسمًا بيانيًا لضغط الكتلة على الأرض مقابل ارتفاع الكتلة. [حل ]

4) يزحف الخطأ على طول المحور ثور. تحديد السرعة المتوسطة لحركتها في المنطقة الواقعة بين النقاط ذات الإحداثيات × 1 = 1.0 مو × 2 = 5.0 م، إذا علم أن حاصل ضرب سرعة الحشرة وإحداثياتها يظل ثابتا طوال الوقت، يساوي ج = 500 سم2/ث. [حل ]

5) إلى كتلة من الكتلة 10 كجميتم تطبيق قوة على سطح أفقي. مع الأخذ في الاعتبار أن معامل الاحتكاك يساوي 0,7 ، يُعرِّف:

• قوة الاحتكاك للحالة إذا و = 50 نوتوجيهها أفقيا.
• قوة الاحتكاك للحالة إذا و = 80 نوتوجيهها أفقيا.
• ارسم رسمًا بيانيًا لتسارع الجسم مقابل القوة المؤثرة أفقيًا.
• ما أقل قوة مطلوبة لسحب الحبل لتحريك الكتلة بالتساوي؟ [حل ]

6) يوجد أنبوبين متصلين بالخلاط. يحتوي كل أنبوب على صنبور يمكن استخدامه لتنظيم تدفق المياه عبر الأنبوب وتغييره من الصفر إلى القيمة القصوى ي س = 1 لتر / ثانية. يتدفق الماء في الأنابيب عند درجات الحرارة ر 1 = 10 درجة مئويةو ر 2 = 50 درجة مئوية. ارسم رسمًا بيانيًا لأقصى تدفق للمياه المتدفقة من الخلاط مقابل درجة حرارة ذلك الماء. إهمال خسائر الحرارة. [حل ]

7) في وقت متأخر من المساء شاب طويل القامة حيمشي على طول حافة الرصيف الأفقي المستقيم بسرعة ثابتة الخامس. على مسافة لهناك عمود إنارة من حافة الرصيف. تم تثبيت الفانوس المحترق على ارتفاع حمن سطح الأرض. أنشئ رسمًا بيانيًا لسرعة حركة ظل رأس الشخص اعتمادًا على الإحداثيات س. [حل ]

يتم تنفيذ جميع الإنشاءات في عملية الحساب الرسومي باستخدام أداة الفاصل:

منقلة الملاحة,

مسطرة متوازية,

بوصلة قياس,

رسم البوصلة بالقلم الرصاص.

يتم رسم الخطوط بقلم رصاص بسيط وإزالتها بممحاة ناعمة.

خذ إحداثيات نقطة معينة من الخريطة.يمكن تنفيذ هذه المهمة بدقة أكبر باستخدام بوصلة قياس. لقياس خط العرض، يتم وضع إحدى ساقي البوصلة عند نقطة معينة، ويتم إحضار الأخرى إلى أقرب خط موازي بحيث يلامسها القوس الموصوف بالبوصلة.

دون تغيير زاوية أرجل البوصلة، قم بإحضارها إلى الإطار الرأسي للخريطة وضع ساق واحدة على التوازي الذي تم قياس المسافة به.
يتم وضع الطرف الآخر على النصف الداخلي للإطار الرأسي باتجاه النقطة المحددة ويتم أخذ قراءة خط العرض بدقة 0.1 من أصغر تقسيم للإطار. يتم تحديد خط الطول لنقطة معينة بنفس الطريقة، ويتم قياس المسافة فقط إلى أقرب خط طول، ويتم أخذ قراءة خط الطول على طول الإطار العلوي أو السفلي للخريطة.

ضع نقطة عند الإحداثيات المحددة.يتم تنفيذ العمل عادة باستخدام مسطرة متوازية وبوصلة قياس. يتم تطبيق المسطرة على أقرب خط موازي ويتم نقل نصفها إلى خط العرض المحدد. بعد ذلك، باستخدام حل البوصلة، قم بقياس المسافة من أقرب خط طول إلى خط طول معين على طول الإطار العلوي أو السفلي للخريطة. يتم وضع إحدى ساقي البوصلة عند قطع المسطرة على نفس خط الطول، وبالساق الأخرى يتم حقن ضعيف أيضًا عند قطع المسطرة في اتجاه خط الطول المحدد. سيكون موقع الحقن هو النقطة المحددة

قياس المسافة بين نقطتين على الخريطة أو رسم مسافة معروفة من نقطة معينة.إذا كانت المسافة بين النقاط صغيرة ويمكن قياسها بمحلول بوصلة واحدة، فتوضع أرجل البوصلة عند النقطة والأخرى دون تغيير حلها، وتوضع على الإطار الجانبي للخريطة عند نفس النقطة تقريبًا خط العرض الذي تقع فيه المسافة المقاسة.

عند قياس مسافة كبيرة، يتم تقسيمها إلى أجزاء. يتم قياس كل جزء من المسافة بالأميال في خط عرض المنطقة. يمكنك أيضًا استخدام البوصلة للحصول على عدد "دائري" من الأميال (10،20، وما إلى ذلك) من الإطار الجانبي للخريطة وحساب عدد المرات التي يجب فيها وضع هذا الرقم على طول الخط الذي يتم قياسه بالكامل.
في هذه الحالة، يتم أخذ الأميال من الإطار الجانبي للخريطة المقابل تقريبًا لمنتصف الخط المقاس. ويتم قياس باقي المسافة بالطريقة المعتادة. إذا كنت بحاجة إلى تخصيص مسافة صغيرة من نقطة معينة، فقم بإزالتها باستخدام بوصلة من الإطار الجانبي للخريطة ووضعها على الخط المحدد.
يتم أخذ المسافة من الإطار تقريبًا عند خط عرض نقطة معينة، مع مراعاة اتجاهها. إذا كانت المسافة المخصصة كبيرة، فإنهم يأخذونها من إطار الخريطة تقريبًا مقابل منتصف المسافة المحددة 10، 20 ميلًا، إلخ. وتأجيل العدد المطلوب من المرات. يتم قياس باقي المسافة من النقطة الأخيرة.

قياس اتجاه المسار الحقيقي أو خط الاتجاه المرسوم على الخريطة.يتم تطبيق مسطرة متوازية على الخط الموجود على الخريطة، ويتم وضع منقلة على حافة المسطرة.
يتم تحريك المنقلة على طول المسطرة حتى تتطابق خطتها المركزية مع أي خط زوال. يتوافق التقسيم الموجود على المنقلة الذي يمر من خلاله نفس خط الطول مع اتجاه المسار أو الاتجاه.
نظرًا لوجود قراءتين على المنقلة، عند قياس اتجاه الخط المحدد، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار ربع الأفق الذي يقع فيه الاتجاه المحدد.

ارسم خطًا للمسار الحقيقي أو الاتجاه من نقطة معينة.لتنفيذ هذه المهمة، استخدم منقلة ومسطرة متوازية. يتم وضع المنقلة على الخريطة بحيث يتزامن خطها المركزي مع أي خط طول.

ثم يتم تدوير المنقلة في اتجاه أو آخر حتى تتطابق ضربة القوس المقابلة لقراءة المسار أو الاتجاه المحدد مع نفس خط الطول. يتم تطبيق مسطرة متوازية على الحافة السفلية للمنقلة، وبعد إزالة المنقلة، يتم تحريكها بعيدًا، مما يؤدي إلى نقطة معينة.

يتم رسم خط على طول قطع المسطرة في الاتجاه المطلوب. نقل نقطة من خريطة إلى أخرى. يتم أخذ الاتجاه والمسافة إلى نقطة معينة من أي منارة أو أي معلم آخر محدد على كلا الخريطتين من الخريطة.
وعلى خريطة أخرى، من خلال رسم الاتجاه المطلوب من هذا المعلم ورسم المسافة على طوله، يتم الحصول على النقطة المحددة. هذه المهمة هي مزيج

تشمل المشاكل من هذا النوع تلك التي يتم فيها تحديد كل البيانات أو جزء منها في شكل تبعيات رسومية فيما بينها. وفي حل مثل هذه المشاكل يمكن تمييز المراحل التالية:

المرحلة 2 - اكتشف من الرسم البياني المحدد الكميات التي توجد العلاقة بينها؛ معرفة أي كمية فيزيائية مستقلة، أي حجة؛ ما هي الكمية التي تعتمد عليها، أي وظيفة؛ تحديد نوع الرسم البياني ونوع الاعتماد عليه؛ اكتشف ما هو مطلوب - حدد دالة أو وسيطة؛ إذا أمكن، اكتب المعادلة التي تصف الرسم البياني المعطى؛

المرحلة 3 - ضع علامة على القيمة المحددة على محور الإحداثي (أو الإحداثي) واستعادة العمودي على التقاطع مع الرسم البياني. خفض العمودي من نقطة التقاطع إلى المحور الإحداثي (أو الإحداثي) وتحديد قيمة الكمية المطلوبة؛

المرحلة 4 - تقييم النتيجة التي تم الحصول عليها؛

المرحلة 5 - اكتب الإجابة.

قراءة الرسم البياني الإحداثي يعني أنه من الرسم البياني يجب عليك تحديد: الإحداثيات الأولية وسرعة الحركة؛ اكتب معادلة الإحداثيات. تحديد موعد ومكان اجتماع الهيئات؛ تحديد عند أي نقطة زمنية يكون للجسم إحداثيات معينة؛ تحديد الإحداثيات التي يحصل عليها الجسم في لحظة زمنية محددة.

مشاكل النوع الرابع - تجريبي . هذه هي المشاكل التي للعثور على كمية غير معروفة من الضروري قياس جزء من البيانات تجريبيا. يُقترح إجراء التشغيل التالي:

المرحلة 2 - تحديد الظاهرة والقانون الذي يكمن وراء التجربة؛

المرحلة 3 - التفكير في التصميم التجريبي؛ تحديد قائمة الأدوات والعناصر أو المعدات المساعدة لإجراء التجربة؛ فكر في تسلسل التجربة؛ إذا لزم الأمر، وضع جدول لتسجيل نتائج التجربة؛

المرحلة 4 - إجراء التجربة وكتابة النتائج في الجدول؛

المرحلة الخامسة - إجراء الحسابات اللازمة، إذا لزم الأمر وفقا لظروف المشكلة؛

المرحلة السادسة - فكر في النتائج التي تم الحصول عليها واكتب الإجابة.

الخوارزميات الخاصة لحل المشكلات في علم الحركة والديناميكيات لها الشكل التالي.

خوارزمية حل المشاكل في الكينماتيكا:

المرحلة 2 - كتابة القيم العددية للكميات المحددة؛ التعبير عن جميع الكميات بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI)؛

المرحلة 3 - عمل رسم تخطيطي (مسار الحركة، ناقلات السرعة، التسارع، الإزاحة، وما إلى ذلك)؛

المرحلة 4 - اختر نظام الإحداثيات (يجب عليك اختيار نظام بحيث تكون المعادلات بسيطة)؛

المرحلة 5 - تجميع المعادلات الأساسية لحركة معينة تعكس العلاقة الرياضية بين الكميات الفيزيائية الموضحة في الرسم البياني؛ يجب أن يكون عدد المعادلات مساوياً لعدد الكميات المجهولة؛

المرحلة 6 - حل نظام المعادلات المترجم بشكل عام، في تدوين الحروف، أي. الحصول على صيغة الحساب.

المرحلة 7 - تحديد نظام وحدات القياس ("SI")، واستبدال أسماء الوحدات في صيغة الحساب بدلاً من الحروف، وتنفيذ الإجراءات بالأسماء والتحقق مما إذا كانت النتيجة تؤدي إلى وحدة قياس الكمية المطلوبة؛

المرحلة 8 - التعبير عن جميع الكميات المعطاة في نظام الوحدات المحدد؛ استبدال في صيغ الحساب وحساب قيم الكميات المطلوبة؛

المرحلة 9 - تحليل الحل وصياغة الإجابة.

إن مقارنة تسلسل حل المشكلات في الديناميكيات والحركيات يجعل من الممكن رؤية أن بعض النقاط مشتركة بين الخوارزميتين، وهذا يساعد على تذكرها بشكل أفضل وتطبيقها بنجاح أكبر عند حل المشكلات.

خوارزمية حل المشاكل الديناميكية:

المرحلة 2 - كتابة حالة المشكلة، معبراً عن جميع الكميات بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI)؛

المرحلة 3 - رسم رسم يوضح جميع القوى المؤثرة على الجسم ومتجهات التسارع وأنظمة الإحداثيات؛

المرحلة الرابعة - اكتب معادلة قانون نيوتن الثاني في صورة متجهة؛

المرحلة الخامسة - كتابة المعادلة الأساسية للديناميكيات (معادلة قانون نيوتن الثاني) في الإسقاطات على محاور الإحداثيات، مع مراعاة اتجاه محاور الإحداثيات والمتجهات؛

المرحلة 6 - العثور على جميع الكميات المدرجة في هذه المعادلات؛ استبدال في المعادلات.

المرحلة 7 - حل المشكلة بشكل عام، أي. حل معادلة أو نظام المعادلات لكمية غير معروفة؛

المرحلة 8 - التحقق من البعد؛

المرحلة 9 - الحصول على نتيجة عددية وربطها بالقيم الحقيقية.

خوارزمية حل مشاكل الظواهر الحرارية:

المرحلة 1 - اقرأ بيان المشكلة بعناية، واكتشف عدد الأجسام المشاركة في التبادل الحراري وما هي العمليات الفيزيائية التي تحدث (على سبيل المثال، التسخين أو التبريد، الذوبان أو التبلور، التبخر أو التكثيف)؛

المرحلة 2 - اكتب بإيجاز شروط المشكلة، مع استكمالها بالقيم الجدولية اللازمة؛ التعبير عن جميع الكميات في نظام SI؛

المرحلة 3 - اكتب معادلة التوازن الحراري مع مراعاة علامة كمية الحرارة (إذا كان الجسم يتلقى الطاقة، ضع علامة "+"، إذا أعطاها الجسم، ضع علامة "-")؛

المرحلة 4 - اكتب الصيغ اللازمة لحساب كمية الحرارة.

المرحلة 5 - كتابة المعادلة الناتجة بشكل عام بالنسبة للكميات المطلوبة؛

المرحلة 6 - التحقق من أبعاد القيمة الناتجة؛

المرحلة السابعة – حساب قيم الكميات المطلوبة.

الأعمال الحسابية والرسومية

الوظيفة رقم 1

مقدمة المفاهيم الأساسية للميكانيكا

النقاط الرئيسية:

الحركة الميكانيكية هي تغير في موضع الجسم بالنسبة للأجسام الأخرى أو تغير في موضع أجزاء الجسم مع مرور الوقت.

والنقطة المادية هي الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في هذه المشكلة.

الكميات الفيزيائية يمكن أن تكون متجهة وعددية.

المتجه هو كمية تتميز بقيمة عددية واتجاه (القوة، السرعة، التسارع، وما إلى ذلك).

العددية هي كمية تتميز فقط بقيمة عددية (الكتلة، الحجم، الوقت، وما إلى ذلك).

المسار هو الخط الذي يتحرك على طوله الجسم.

المسافة المقطوعة هي طول مسار الجسم المتحرك، والتسمية - ل، وحدة النظام الدولي للوحدات (SI): 1 م، العددية (له حجم، ولكن ليس لها اتجاه)، لا تحدد بشكل فريد الموضع النهائي للجسم.

الإزاحة عبارة عن ناقل يربط بين المواضع الأولية واللاحقة للجسم، التعيين - S، وحدة القياس في SI: 1 م، المتجه (يحتوي على وحدة واتجاه)، يحدد بشكل فريد الموضع النهائي للجسم.

السرعة هي كمية فيزيائية متجهة تساوي نسبة حركة الجسم إلى الفترة الزمنية التي حدثت خلالها هذه الحركة.

يمكن أن تكون الحركة الميكانيكية متعدية ودورانية ومتذبذبة.

تدريجيالحركة هي الحركة التي يتحرك فيها أي خط مستقيم متصل بشكل ثابت بالجسم بينما يظل موازيا لنفسه. من أمثلة الحركة الانتقالية حركة المكبس في أسطوانة المحرك، وحركة كابينة العجلات الدوارة، وما إلى ذلك. أثناء الحركة الانتقالية، تصف جميع نقاط الجسم الصلب نفس المسارات وفي كل لحظة من الزمن لها نفس السرعات والتسارع.

التناوبحركة الجسم الصلب تمامًا هي الحركة التي تتحرك فيها جميع نقاط الجسم في مستويات متعامدة مع خط مستقيم ثابت يسمى محور الدورانووصف الدوائر التي تقع مراكزها على هذا المحور (دوارات التوربينات والمولدات والمحركات).

تذبذبيالحركة هي حركة تتكرر بشكل دوري في الفضاء مع مرور الوقت.

نظام مرجعيعبارة عن مزيج من مجموعة مرجعية ونظام إحداثيات وطريقة لقياس الوقت.

هيئة مرجعية- أي جسم يتم اختياره بشكل تعسفي وتقليدي يعتبر بلا حراك، فيما يتعلق بدراسة موقع وحركة الأجسام الأخرى.

نظام الإحداثياتيتكون من اتجاهات محددة في الفضاء - محاور إحداثية متقاطعة عند نقطة واحدة تسمى الأصل وقطعة الوحدة المحددة (المقياس). هناك حاجة إلى نظام إحداثيات لوصف الحركة كميا.

في نظام الإحداثيات الديكارتية، يتم تحديد موقع النقطة A في وقت معين بالنسبة لهذا النظام بثلاثة الإحداثيات س، ص و ض،أو ناقل نصف القطر.

مسار الحركةنقطة مادية هو الخط الذي تصفه هذه النقطة في الفضاء. اعتمادا على شكل المسار، يمكن أن تكون الحركة واضحةو منحني الأضلاع.

وتسمى الحركة موحدة إذا لم تتغير سرعة نقطة المادة مع مرور الوقت.

الإجراءات مع المتجهات:

سرعة– كمية متجهة توضح اتجاه وسرعة حركة الجسم في الفضاء.

كل حركة ميكانيكية لها الطبيعة المطلقة والنسبية.

المعنى المطلق للحركة الميكانيكية هو أنه إذا اقترب جسمان أو ابتعدا عن بعضهما البعض، فإنهما سوف يقتربان أو يبتعدان في أي إطار مرجعي.

النسبية للحركة الميكانيكية هي أن:

1) لا معنى للحديث عن الحركة دون الإشارة إلى المرجع؛

2) في الأنظمة المرجعية المختلفة يمكن أن تبدو نفس الحركة مختلفة.

قانون إضافة السرعات: سرعة الجسم بالنسبة إلى إطار مرجعي ثابت تساوي المجموع المتجه لسرعة نفس الجسم بالنسبة إلى إطار مرجعي متحرك وسرعة النظام المتحرك بالنسبة إلى نظام ثابت.

أسئلة التحكم

1. تعريف الحركة الميكانيكية (أمثلة).

2. أنواع الحركة الميكانيكية (أمثلة).

3. مفهوم النقطة المادية (أمثلة).

4. الشروط التي يمكن بموجبها اعتبار الجسد نقطة مادية.

5. الحركة إلى الأمام (أمثلة).

6. ماذا يتضمن الإطار المرجعي؟

7. ما هي الحركة المنتظمة (أمثلة)؟

8. ما يسمى السرعة؟

9. قانون إضافة السرعات.

أكمل المهام:

1. زحف الحلزون بشكل مستقيم لمسافة 1 متر، ثم قام بالدوران، واصفًا ربع دائرة نصف قطرها 1 متر، ثم زحف بشكل عمودي على الاتجاه الأصلي للحركة لمسافة 1 متر أخرى، ارسم رسمًا، واحسب المسافة المقطوعة و وحدة الإزاحة، لا تنس إظهار متجه حركة الحلزون في الرسم.

2. استدارت سيارة متحركة على شكل حرف U واصفة نصف دائرة. أنشئ رسماً يوضح مسار وحركة السيارة خلال ثلث زمن الدوران. كم مرة تكون المسافة المقطوعة خلال الفترة الزمنية المحددة أكبر من معامل متجه الإزاحة المقابلة؟

3. هل يستطيع المتزلج على الماء التحرك بشكل أسرع من القارب؟ هل يمكن للقارب أن يتحرك بشكل أسرع من المتزلج؟

1

فرع واحد من المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم المهني العالي "جامعة ولاية أورال للنقل"

يتضمن تدريب المتخصصين الفنيين مرحلة إلزامية للإعداد الرسومي. يحدث التدريب الجرافيكي للمتخصصين الفنيين في عملية أداء الأعمال الرسومية بأنواعها المختلفة، بما في ذلك حل المشكلات. يمكن تقسيم المهام الرسومية إلى أنواع مختلفة، وفقًا لمحتوى شروط المهمة ووفقًا للإجراءات التي يقوم بها الطلاب في عملية حل المشكلة. تطوير تصنيف المهام ومبادئ تصنيفها وتقسيم المهام إلى أنواع مختلفة لاستخدامها الفعال في عملية التعلم وتطوير خصائص المهمة بناءً على تصنيف المهام الرسومية. لتطوير الدافع للتدريب الرسومي للطلاب، من الضروري إشراك المهام الإبداعية في العملية التعليمية، والتي تنطوي على إدراج عناصر البحث الإبداعي في عملية التعلم. تنظيم المهمة التفاعلية الإبداعية التي قمنا بتطويرها لتطوير المهام الرسومية الموجهة نحو الحيوية، وتصنيف أنواع المهام ومنتج تنفيذها إلى مجموعات وفقًا لمعايير معينة: وفقًا لمحتوى المهمة، وفقًا للإجراءات المتخذة الكائنات الرسومية حسب تغطية المادة التعليمية وفق أسلوب الحل وعرض النتائج حلول على دور المهمة في تكوين المعرفة الرسومية. يتيح التنظيم الشامل للمهام الرسومية على مستويات مختلفة من إتقان المادة التطوير الشامل للقدرات الرسومية للطلاب، وبالتالي تحسين جودة تدريب المتخصصين الفنيين.

مستويات إتقان المعرفة الرسومية

مؤامرة مهمة موجهة نحو الحيوية

يتم إجراؤها عند حل المشكلات الرسومية

الإجراءات والعمليات

تصنيف المهام الرسومية

حل المشكلات وأنظمة حل المشكلات الرسومية

المهام التفاعلية الإبداعية لتطوير المهام الموجهة نحو الحيوية

مهمة رسومية للمحتوى الكلاسيكي

1. بوخاروفا ج.د. الأسس النظرية لتعليم الطلاب القدرة على حل المشكلات الجسدية: كتاب مدرسي. مخصص. – ايكاترينبرج: URGPPU، 1995. – 137 ص.

2. نوفوسيلوف إس.إيه، توركينا إل.في. المهام الإبداعية في الهندسة الوصفية كوسيلة لتشكيل أساس إرشادي معمم لتدريس النشاط الرسومي الهندسي // التعليم والعلوم. أخبار فرع الأورال لأكاديمية التعليم الروسية. – 2011. – رقم 2 (81). – ص 31-42

3. ريابينوف دي.، زاسوف ف.د. مهام في الهندسة الوصفية. - م: الدولة. دار نشر المؤلفات التقنية والنظرية، 1955. – 96 ص.

4. تولكيباييفا إن إن، فريدمان إل إم، درابكين إم إيه، فالوفيتش إي إس، بوخاروفا جي دي حل المسائل في الفيزياء. الجانب النفسي والمنهجي / تحرير Tulkibaeva N.N.، Drapkina M.A. تشيليابينسك: دار النشر ChGPI “Fakel”، 1995.-120 ص.

5. توركينا إل. مجموعة من المسائل في الهندسة الوصفية ذات المحتوى الموجه نحو الفيتامينات / – نيجني تاجيل; ايكاترينبرج: UrGUPS، 2007. – 58 ص.

6. توركينا إل. المهمة الرسومية الإبداعية – هيكل المحتوى والحل // المشكلات الحديثة للعلوم والتعليم. - 2014. - رقم 2؛ عنوان URL: http://www.03.2014).

أحد المكونات الرئيسية لتدريب المتخصصين الفنيين هو الأنشطة التعليمية العملية، بما في ذلك أنشطة حل المشكلات التعليمية. يتيح حل المشكلات بمختلف أنواعها تطوير المهارات والقدرات وحل المشكلات ذات الطبيعة التعليمية وتطوير الاستعداد لتطوير البحث الإبداعي في عملية النشاط المهني للمتخصصين المستقبليين.

إن تنوع أنواع المشكلات التي يتم تقديمها للطلاب لحلها يوسع آفاق الطلاب ويعلمهم التطبيق العملي للمعرفة ويحفز أنشطة التعلم المستقلة الخاصة بهم. من أجل تطبيق مجموعة كاملة من المهام التعليمية في تخصص معين، من الضروري أن يكون لديك فكرة عن كل تنوعها، وتصنيفها وفقًا لمعايير معينة واستخدامها بشكل هادف لتطوير السمات الشخصية للمتخصصين المستقبليين الذين مطلوبة في الأنشطة المهنية.

أحد المكونات الرئيسية لتدريب المتخصصين الفنيين هو التدريب الرسومي، والذي يتضمن مكونًا عمليًا في شكل حل المشكلات الرسومية. حل المشكلات الرسومية هو الأساس لتنمية مهارات الرسم ومعرفة نظرية الإسقاط وقواعد تصميم الصور الرسومية. الغرض من المهمة الرسومية هو إنشاء صورة رسومية لكائن معين، مبنية وفقًا لقواعد النظام الموحد لتوثيق التصميم، أو تحويل أو استكمال صورة رسومية معينة لكائن ما. يشبه بشكل أساسي بنية المشكلة الفيزيائية، التي حددها ج.د. بوخاروفا كنظام تعليمي معقد، حيث يتم تقديم المكونات (أنظمة المهام والحلول) في الوحدة والترابط والاعتماد المتبادل والتفاعل، وكل منها، بدوره، يتكون من عناصر لها نفس الاعتماد الديناميكي.

نظام المشكلة كما هو معروف يشمل موضوع المشكلة وشروطها ومتطلباتها، ونظام الحل يشمل مجموعة من الأساليب والأساليب والوسائل المترابطة لحل المشكلة.

يتم تحديد نظام المهام للمهمة الرسومية من خلال محتواها، والذي يمكن تصنيفه حسب أقسام التخصصات الرسومية المستخدمة (على سبيل المثال، الهندسة الوصفية). لتنظيم أنواع وأنواع المهام الرسومية، من الضروري تطوير الأساسيات والمبادئ وبناء نظام لتقسيمها إلى مجموعات. للقيام بذلك، نقدم مفهوم التصنيف (التصنيف) للمهام الرسومية التي قمنا بتطويرها. إن تصنيف المشكلات الذي قمنا بتطويره يشبه تصنيف المشكلات في الفيزياء، ولكن له خصائصه الخاصة المميزة لتدريس التخصصات الرسومية، والتي تتميز ليس فقط بإتقان مجال معين من المعرفة، ولكن أيضًا بتنمية المهارات في مجالها. تطبيق في تطوير التوثيق الرسومي.

تحدد حالة المهمة، كعنصر وارد في نظام المهام، الإجراءات الإضافية للطالب وتجعل من الممكن تصنيف المهام الرسومية وفقًا لأنواع الإجراءات الرسومية على الكائنات.

يمكن أن تكون أنواع الكائنات التي يتم تنفيذ الإجراءات الرسومية عليها كما يلي:

• مشاكل مع الأجسام المسطحة (نقطة، خط، مستوى)؛
• مشاكل مع الأجسام المكانية (الأسطح والأجسام الهندسية)؛
• مشاكل مع الكائنات المختلطة (نقطة، خط، مستوى، سطح، جسم هندسي).

بناءً على نطاق المادة التعليمية في الهندسة الوصفية، يمكن تصنيف المهام إلى متجانسة (قسم واحد) ومختلطة (عدة أقسام) متعددة الجينات.

• المهام مع شروط النص.
• المهام مع الشروط الرسومية.
• المهام ذات المحتوى المختلط.

بناءً على كفاية المعلومات، يتم تصنيف المهام إلى:

• المهام المحددة؛
• مهام البحث.

تحدد عملية حل المشكلة نظام الحل وتسمح لك بتصنيف المهام الرسومية وفقًا للمعايير والخصائص التالية لعملية تنفيذ الإجراءات على كائنات المهمة:

حسب نوع العمليات الرسومية على الكائنات، يمكن أن تكون المهام كما يلي:

• مهام تحديد موضع الجسم في الفضاء بالنسبة لمستويات الإسقاط وتغيير موضعه؛
• مهام لتحديد الموضع النسبي للأشياء؛
• المهام المترية (تحديد الحجم الطبيعي للأشياء: أبعاد الكميات الخطية والأشكال)

وفقًا للإجراءات التي تستهدف الموضوع، يمكن أن تكون المهام:

• مهام التنفيذ
• مهام التحويل؛
• مهام التصميم؛
• مهام الإثبات؛
• مطابقة المهام؛
• أهداف البحث.

وفقًا لطريقة حل المشكلات الرسومية يمكن أن تكون:

• حل المشاكل بيانيا.
• المشاكل التي يتم حلها بالطريقة التحليلية (الحسابية)؛
• حل المشكلات بطريقة منطقية مع تصميم رسومي للحل.

بناءً على استخدام أدوات الحل، تنقسم المشكلات الرسومية إلى:

• المهام التي تم حلها يدويا.
• حل المشكلات باستخدام تكنولوجيا المعلومات.

اعتمادًا على عدد الحلول، يمكن أن تكون المشكلة:

• مشاكل لها حل واحد؛
• مشاكل مع حلول متعددة؛
• المشاكل التي ليس لها حلول.

بناءً على دور المهام في تكوين المعرفة الرسومية، يمكن تصنيفها إلى مهام تكوينية:

• المفاهيم الرسومية (المفاهيم) والمصطلحات؛
• المهارات والقدرات على تطبيق طريقة الإسقاط.
• المهارات والقدرات اللازمة لتطبيق أساليب تحويل الرسم؛
• المهارات والقدرات على تطبيق أساليب تحديد موقع الكائن؛
• المهارات والقدرات على تطبيق أساليب تحديد الأجزاء المشتركة لكائنين أو أكثر (خطوط التقاطع)؛
• المهارات والقدرات على تطبيق أساليب تحديد حجم الكائن؛
• المهارات والقدرات على تطبيق أساليب تحديد شكل الكائن؛
• المهارات والقدرات على تطبيق طرق تحديد تطور الكائن.

على سبيل المثال:

المهمة رقم 1. قم ببناء النقطة B في الرسم التخطيطي، والتي تنتمي إلى مستوى الإسقاط الأفقي، على بعد 40 مم من مستوى الإسقاط الأمامي، و 20 مم من مستوى الإسقاط الجانبي مقارنة بالمستوى الأمامي.

المشكلة متجانسة، محتواها يتعلق بقسم "النقطة والخط" من تخصص "الهندسة الوصفية". تتطلب المهمة تنفيذ إجراءات رسومية على كائن مسطح، ويتم عرض حالة المهمة في نموذج نصي، وتحتوي المهمة على قدر كافٍ من المعلومات وليست مهمة بحث. هذا مثال كلاسيكي لمهمة تحديد موضع جسم ما في الفضاء بالنسبة لمستويات الإسقاط وتصويره في رسم (مخطط). المهمة - تنفيذ إجراءات معينة تحددها حالة المهمة؛ لا يمكن حل هذه المشكلة إلا بيانيا. ويمكن حلها إما يدويا أو باستخدام برنامج كمبيوتر CAD، والمشكلة لها حل واحد. تشكل هذه المهمة مفاهيم ومصطلحات بيانية (اسم وموضع مستوى الإسقاط، مفهوم "النقطة"، إحداثيات النقطة)، المهارات والقدرات في استخدام طريقة الإسقاط - إسقاط النقطة.

يتم عرض حل المشكلة في الشكل 1.

المهمة رقم 2. إنشاء تطوير للسطح B، يحتوي على إسقاطات للنقطتين A وC، ويتقاطع مع السطح K - أسطوانة ذات اتجاه الإسقاط الأمامي، يتقاطع محورها مع محور السطح B.

المشكلة رقم 2 متعددة الجينات، إذ تجمع بين الأقسام التالية: "نقطة في نظام إسقاط"، "تقاطع الأسطح"، "كشف الأسطح المنحنية". هذه مشكلة تتعلق بالكائنات المختلطة (النقاط والأسطح)، وحالة المشكلة تحتوي أيضًا على محتوى مختلط (معقد)، يتكون من نص وجزء رسومي. لم يتم تحديد حالة المشكلة بشكل كامل، نظرًا لأن الأسطوانة التي تتقاطع مع السطح المحدد B ليس لها قطر ولم يتم تحديد موضعها في الرسم. هذه مهمة تحديد الموقع النسبي للأشياء وتحديد تطور السطح، أي مهمة تنفيذ يتم حلها بيانيًا، يدويًا وباستخدام تكنولوجيا المعلومات. للمشكلة العديد من الحلول وأشكال المفاهيم الرسومية - النقطة، الأسطح الدورانية (المخروط، الأسطوانة)، مهارات استخدام طرق تحديد الأجزاء المشتركة للأشياء (طريقة قطع المستويات) ومهارات بناء تطوير الأسطح الدورانية .

يتم عرض حل المشكلة رقم 2 في الشكل 3.

توضح عملية حل مشكلة الرسم المذكورة أعلاه إحدى سمات تدريس التخصصات الرسومية، وهي أن الكائنات الهندسية في الإسقاطات والإنشاءات الرسومية يصعب إتقانها للطلاب المبتدئين، وأطفال المدارس بالأمس الذين لديهم الحد الأدنى من التدريب الرسومي بسبب حقيقة ذلك تم تحويل دورة الرسم إلى دورات متنوعة. لتحفيز الإدراك الرسومي وتقليل تجريد المواد التعليمية، اقترح بعض المعلمين مهام ذات أشياء مادية ومهام لتطوير المهام ذات المحتوى الموجه نحو الحيوية.

إن تصنيف المهام الإبداعية الموجهة نحو الحيوية يشبه تصنيف المهام الرسومية للمحتوى الكلاسيكي، ولكن به عدد من الاختلافات التي تحددها حقيقة أن نظام المهام للمهمة الإبداعية هو مهمة لتطوير المهمة نفسها. هذه هي المعلومات التي تحدد اتجاه الإجراءات التعليمية الإضافية للطالب، ومحتوى الوحدة الرسومية، والتي يمكن في إطارها تطوير مهمة رسومية، ولكنها لا تحد من نطاق تطبيق معرفة الموضوع والإبداع خيال الطالب .

• مهام متجانسة (موضوع واحد)؛
• مهام مختلطة (عدة أقسام).

وفقًا لمتطلبات المحتوى، يمكن أن تكون المهام كما يلي:

• المهام التي تحدد متطلبات محتوى المهمة؛
• مهام الاختيار الحر لمحتوى المهمة (مهمة حول الموضوع أعلاه).

وفقا لمتطلبات اختيار الأشياء المادية، يمكن أن يكون محتوى المهمة:

• المهام مع الاستخدام الإلزامي لأشياء الخبرة الحيوية؛
• المهام مع الاستخدام الإلزامي لأشياء النشاط المهني؛
• المهام مع الاستخدام الإلزامي للمعرفة متعددة التخصصات؛
• المهام دون متطلبات خاصة لكائنات المهمة.

وفقاً لأسلوب البحث عن وسائل حل المشكلة المحددة في مهمة تطوير المهام، يمكن تصنيف المشكلات إلى:

• مهام البحث المجانية؛
• المهام باستخدام أساليب تفعيل التفكير.
• يتم حل المهام عن طريق القياس مع المهمة القياسية: استبدال كائن مجرد بكائن مادي.

على سبيل المثال، يمكن صياغة مهمة تطوير المهمة على النحو التالي:

تطوير مهمة في الهندسة الوصفية، وتطبيق المعرفة بموضوع "إسقاط نقطة، خط" في موقف واقعي، بعد دراسة المبادئ النظرية مسبقًا والنظر في مشاكل المحتوى الكلاسيكي. عند إنشاء مهمة، استخدم نظائرها المادية للكائنات الهندسية (نقطة، خط مستقيم).

تكون المهمة متجانسة، ولا تتطلب أي متطلبات على محتوى المشكلة التي يتم تطويرها، أو على طبيعة الكائنات المستخدمة في المهمة، أو على طريقة البحث عن نظائر مادية للأشياء الهندسية.

مثال على إكمال المهمة:

نزل عامل المنجم إلى المنجم بواسطة المصعد إلى عمق 10 أمتار، وسار على طول النفق الموجه على طول المحور X إلى اليمين لمسافة 25 مترًا، واستدار 90 درجة إلى اليسار وسار على طول النفق الموجه على طول المحور Y إلى آخر 15 م قم بإنشاء مخطط للنقطة التي تحدد موقع عامل المنجم. خذ نقطة تقاطع سطح الأرض مع عمود المصعد كنقطة أصل للمحاور الإحداثية. خذ محور المصعد كمحور Z.

يوضح الشكل 4 إسقاطًا أفقيًا للنقطة A-A1 وإسقاطًا أماميًا للنقطة A-A2، مما يميز موقع الجسم الموجود تحت مستوى سطح الأرض، والذي اعتبرناه مستوى الإسقاط الأفقي.

يحدد محتوى المشكلة المطورة الإجراءات اللازمة لحل المشكلة ويجعل من الممكن تصنيف المشكلات الإبداعية الموجهة نحو الحيوية بالإضافة إلى مشكلات المحتوى الكلاسيكي حسب أنواع العمليات الهندسية على الكائنات، حسب نطاق المواد التعليمية للانضباط الرسومي، حسب نوع ومحتوى ظروف المشكلة، من خلال الإجراءات التي تستهدف موضوع المهمة المترجمة، من خلال كفاية المعلومات الواردة في الحالة المطورة للمشكلة، من خلال طريقة البحث عن وسائل الحل.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المهمة الإبداعية الموجهة نحو الحيوية والمهام الرسومية الكلاسيكية في الهندسة الوصفية في وجود قصة تعتمد على مشكلة فنية تم حلها عن طريق الهندسة الوصفية. المهمة الموجهة نحو الحيوية، في المقام الأول، هي سرد ​​لأي مجال من مجالات النشاط البشري، حيث يتم استخدام أساليب وتقنيات التخصصات الرسومية. لا يقتصر البحث الإبداعي للطلاب عند تطوير المهام الموجهة نحو الحيوية على: المشكلات الفنية للحياة اليومية، وتطوير الحبكة باستخدام المعرفة بالتخصصات الأخرى، واستخدام المعرفة المهنية.

وفقًا للقصة، يمكن اعتبار شروط المهمة على النحو التالي:

• المهام باستخدام المواقف اليومية لمؤامرة المهمة؛
• المهام باستخدام الوضع الفني للإنتاج لمؤامرة المهمة؛
• المهام باستخدام مؤامرة تاريخية؛
• المهام باستخدام المعرفة من المجالات الأخرى لتطوير حبكة المهمة (الجغرافيا والبيولوجيا والكيمياء والفيزياء)؛
• المهام باستخدام المؤامرات الأدبية.
• المهام باستخدام القصص الشعبية.

يعد حل مشكلة تم إنشاؤها جزءًا لا يتجزأ من إكمال مهام تطوير المهام؛ تعد قابلية حل المشكلة المطورة معيارًا لصحة حل المهمة. تتيح لك عملية الحل أيضًا تصنيف المشكلات التي تم تطويرها وفقًا لمعايير معينة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون استخدام أدوات حل المشكلات كما يلي:

• حلها عن طريق الوسائل اليدوية الرسومية.
• حلها باستخدام تكنولوجيا المعلومات.
• قابلة للحل تحليليا (عن طريق الحسابات)؛
• حلها بالوسائل مجتمعة.

يمكن تصنيف المشكلات الموجهة نحو الفيتامينات التي تم تجميعها نتيجة للحل بنفس طريقة تصنيف المشكلات الرسومية الكلاسيكية من خلال عدد الحلول ودور المشكلات في تكوين المعرفة الرسومية (طريقة التصنيف مذكورة أعلاه).

على سبيل المثال، واجه أحد الطلاب المشكلة التالية:

يتم دفع المسمار في الجدار إلى عمق 100 ملم على ارتفاع 500 ملم. أنشئ رسماً تخطيطياً لقطعة مستقيمة ممثلة على شكل مسمار إذا كان طولها 200 مم.

الجدار هو المستوى V، والأرضية هي المستوى H. تم أخذ المستوى W بشكل تعسفي. تحديد الرؤية.

الشكل 5. حل المشكلة

تتعلق المهمة المحددة بمشكلات تتعلق بالأشياء المسطحة، المتجانسة في تحديد موضع الكائن بالنسبة إلى مستويات الإسقاط، وهي مهمة تنفيذية، تحتوي المهمة على قدر غير كامل من المعلومات الخاصة بصورة الكائن، نظرًا لأن موقع المسمار نسبي إلى مستوى إسقاط الملف الشخصي (الإحداثي x) لم تتم الإشارة إليه، وبالتالي، لديه قرارات محددة. لا يمكن أن يكون حل هذه المشكلة إلا رسوميًا ويتم إما يدويًا أو باستخدام تكنولوجيا المعلومات. تشكل المهمة مفهوم الخط المستقيم البارز وموضع الأجسام الهندسية في الربعين الأول والثاني. المعلومات المقدمة في المشكلة هي جزء من التجربة الحياتية للطالب، والتي توضح خط الإسقاط الأمامي عمليًا وتساعد على إتقان موضوعات إسقاط الأجسام المستوية. الوصف الكامل للمهمة من حيث تصنيف المهام الرسومية يسمح باستخدامها الفعال في العملية التعليمية.

بعد تحليل أنواع مختلفة من المهام الرسومية وتحديد أساسيات تنظيمها وتصنيفها، يمكننا أن نستنتج ما يلي:

يتطلب تدريس التخصصات الرسومية إدخالًا إلزاميًا للمكون العملي للعملية التعليمية، والذي يعمل على تطوير المهارات الرسومية. يتكون النشاط الرسومي العملي في عملية التعلم من حل المشكلات الرسومية التي تغطي أقسامًا مختلفة من التخصصات الرسومية، ومهام ذات مستويات مختلفة من التعقيد، مصممة لإتقان المفاهيم والإجراءات والعمليات الرسومية المختلفة التي تشكل المعرفة بمستويات مختلفة. ولتحقيق ذلك، من الضروري استخدام مجموعة كاملة من المهام الرسومية: من المهام البسيطة التي تشكل مستوى إنجابيًا للمعرفة، إلى المهام الإبداعية التي تحتوي على عناصر البحث العلمي، مما يشير إلى مستوى إنتاجي لاستيعاب المعرفة الرسومية. إن تنظيم المهام في التخصصات الرسومية يجعل من الممكن استخدام أنواع مختلفة من المهام بشكل فعال وصحيح في مراحل مختلفة من العملية التعليمية، وتنسيق الأنشطة الرسومية للطلاب من مختلف مستويات التدريب وتهيئة الظروف لنشاطهم التحفيزي والإبداعي واهتمامهم المستدام بـ التخصصات الرسومية، وبالتالي تكثيف نشاطها الرسومي المستقل وتحسين جودة إعداد الرسوم.

المراجعون:

Novoselov S.A.، دكتوراه في العلوم التربوية، أستاذ، مدير معهد التربية وعلم نفس الطفولة، جامعة ولاية الأورال التربوية، يكاترينبرج؛

كوبرينا إن جي، دكتوراه في العلوم التربوية، أستاذ، رئيس قسم التعليم الجمالي، جامعة ولاية الأورال التربوية، يكاترينبورغ.

الرابط الببليوغرافي

توركينا إل. تصنيف المهام الرسومية // المشكلات الحديثة للعلوم والتعليم. – 2015. – رقم 1-1.;
عنوان URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=19360 (تاريخ الوصول: 12/07/2019). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية العلوم الطبيعية"