Дифференцированный подход и приёмы адаптации

сложного материала на занятиях по электротехнике

(на примере темы «Законы Кирхгофа»)

Павлов А.А., преподаватель

Краевое государственное автономное

Профессиональное образовательное учреждение

«Дальневосточный государственный гуманитарно-технический колледж

Имени Героя Советского Союза Д.М. Карбышева»,

г. Владивосток, Россия

Аннотация. В статье описана разрабатываемая система разноуровневых

заданий и методических приёмов адаптации теоретического материала по

электротехнике для студентов СПО специальности 25.02.08 «Эксплуатация

беспилотных авиационных систем». На примере темы «Законы Кирхгофа»

показаны уровни дифференциации, соотнесённые с профессиональными

компетенциями ФГОС, алгоритм решения задач и способы упрощения

терминологии. Приведены примеры разноуровневых заданий и критерии

наблюдения за текущим уровнем студентов. Методика находится на этапе

внедрения;

статья

носит

методический

характер

и

описывает

инструментарий, а не итоговые измерения.

Ключевые

слова:

дифференцированный

подход,

адаптация

учебного

материала,

законы

Кирхгофа,

электротехника,

СПО,

эксплуатация

беспилотных авиационных систем, разноуровневые задания.

1. Актуальность

В группах СПО уровень базовой подготовки по физике и математике

существенно различается. Часть студентов уверенно оперирует формулами и

схемами, другая часть испытывает трудности с базовыми понятиями

(напряжение, ток, сопротивление, узел, контур). Это особенно заметно при

изучении законов Кирхгофа: тема требует одновременного понимания

топологии схемы, знаков токов, составления уравнений и решения системы.

Для специальности 25.02.08 «Эксплуатация беспилотных авиационных

систем»

понимание

электрических

цепей

не

является

абстрактным

требованием.

Согласно

ФГОС

СПО,

дисциплина

«Электротехника

и

электроника» участвует в формировании профессиональных компетенций,

связанных

с

подготовкой

беспилотных

воздушных

судов

к

полёту,

действиями в нестандартных ситуациях и диагностикой неисправностей.

Студент, не понимающий законов Кирхгофа, не сможет осознанно читать

схемы бортовых систем, оценивать состояние аккумуляторных батарей и

участвовать в поиске неисправностей электрических цепей.

Федеральный закон № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»

закрепляет право обучающихся на обучение с учётом их особенностей и

возможностей. Дифференцированный подход позволяет обеспечить освоение

обязательного минимума всеми студентами и одновременно дать более

подготовленным

студентам

задачи,

развивающие

профессиональное

мышление.

2. Цель и задачи

Цель: описать разрабатываемую систему дифференцированных заданий и

приёмов адаптации материала по теме «Законы Кирхгофа» для студентов

СПО специальности 25.02.08.

Задачи:

- соотнести уровни освоения темы с профессиональными компетенциями

ФГОС;

- разработать разноуровневые практические задания;

- внедрить приёмы адаптации терминологии и алгоритмов для студентов с

низким стартовым уровнем;

- предложить критерии наблюдения за текущим уровнем студентов в

условиях отсутствия формализованной диагностики.

3. Уровни освоения темы и их связь с ФГОС

Группа БАС-11/9 (35 человек) была условно разделена на три уровня.

Разделение не является жёстким: студент может переходить между уровнями

по мере освоения материала.

Таблица 1. Уровни освоения темы и их соотнесение с ПК ФГОС

Уровень

Характеристика

студента

Соотнесение с ПК

ФГОС

А (базовый)

Понимает понятия

«узел», «ветвь»,

«контур», может

нарисовать простую

Ориентирован на

подготовку к полёту

(ПК 1.1) - понимание

электрических

схему, но путается в

знаках и составлении

уравнений

параметров на уровне,

достаточном для

безопасной подготовки.

Уровень В

(стандартный).

Уверенно составляет

уравнения по законам

Кирхгофа для простых

схем, понимает баланс

мощностей, но

допускает ошибки в

более сложных

конфигурациях

Ориентирован на

работу в нестандартных

ситуациях (ПК 1.2) -

способность

анализировать

состояние цепи при

отклонениях

Уровень С

(продвинутый).

Интересуется

нелинейными цепями,

методами контурных

токов и узловых

потенциалов, хочет

решать задачи с

источниками ЭДС и

несколькими

контурами

Ориентирован на

диагностику и

устранение

неисправностей (ПК

1.4) - готовность читать

схемы и выявлять

причины отказов

Такое соотнесение показывает студентам, что уровни- не «ярлыки», а

ступени к конкретным профессиональным действиям, зафиксированным в

ФГОС.

4. Приёмы адаптации

1. Опорный алгоритм решения. Для законов Кирхгофа используется

чёткий пошаговый план:

1) обозначить узлы и ветви;

2) выбрать направления токов;

3) составить уравнения по первому закону Кирхгофа (для узлов);

4) составить уравнения по второму закону Кирхгофа (для контуров);

5) решить систему;

6) проверить знаки и баланс мощностей.

2. Карточки-подсказки.

Для уровня А — шаблон с пропусками: «Узел №__: сумма токов ___ =

сумма токов ___».

Для уровня В - карточки с подсказками по выбору независимых

контуров.

Для уровня С — карточки с альтернативными методами (контурные

токи, узловые потенциалы).

3. Упрощение терминологии. «Узел» объясняется как «точка, где

сходятся провода», «контур» - как «замкнутый путь по проводам». При

путанице между ЭДС и напряжением даётся короткая памятка с бытовой

аналогией (ЭДС - «насос», напряжение - «давление в трубе»).

4. Визуализация. На доске и в раздаточных материалах выделяются

цветом: «дано» (зелёный), «найти» (жёлтый), «формулы» (синий). Это

снижает нагрузку на восприятие условия.

5. Опора на профессиональный контекст. При объяснении законов

Кирхгофа используются примеры из эксплуатации БАС: расчёт тока в цепи

питания

бортовой

электроники,

проверка

баланса

мощностей

при

подключении дополнительной нагрузки. Это отвечает требованию практико-

ориентированности СПО.

5. Примеры разноуровневых заданий

Уровень А (базовый)

Задача.

Дана схема: источник постоянного напряжения U = 30 В, два резистора R1 =

10 Ом и R2 = 20 Ом соединены последовательно.

Требуется:

- нарисовать схему;

- обозначить условные «узлы» и направление тока;

- записать закон Ома для участка цепи;

- рассчитать общий ток и падение напряжения на каждом резисторе.

Цель: отработать базовые понятия и простые расчёты без составления систем

уравнений.

Уровень В (стандартный)

Задача.

Дана схема с двумя узлами и тремя ветвями. В ветви 1 включён источник

ЭДС E1 = 24 В и резистор R1 = 4 Ом; в ветви 2 - резистор R2 = 6 Ом; в ветви

3 - резистор R3 = 12 Ом. Ветви 2 и 3 соединены параллельно, ветвь 1

подходит к одному из узлов.

Требуется:

- обозначить направления токов в ветвях;

- составить одно уравнение по первому закону Кирхгофа;

- составить уравнения по второму закону Кирхгофа для двух независимых

контуров;

- решить систему и найти токи;

- проверить баланс мощностей.

Цель: научиться составлять и решать систему уравнений, понимать

физический смысл знаков.

Уровень С (продвинутый)

Задача.

Для схемы с двумя источниками ЭДС (E1 = 20 В, E2 = 12 В) и тремя

резисторами (R1 = 5 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 8 Ом), включёнными в две ветви с

общей точкой.

Требуется:

- решить задачу методом контурных токов;

- проверить результат методом узловых потенциалов;

- объяснить, как изменится баланс мощностей при изменении полярности E2;

- указать, какой метод удобнее для данной конфигурации и почему.

Цель:

развить

умение

выбирать

и

сравнивать

методы

расчёта,

что

соответствует уровню ПК 1.4 (диагностика неисправностей требует гибкости

мышления).

Примечание для аттестации. В портфолио прилагаются фото раздаточных

материалов:

карточки-подсказки,

памятки

с

терминами,

примеры

оформления решений. Это показывает системность работы.

6. Первичные наблюдения и организация мониторинга

Методика внедряется в группе БАС-11/9 (35 человек) в текущем семестре.

Поскольку формализованная диагностика на входе не проводилась, уровень

студентов

определяется

наблюдением

на

занятиях.

Для

того

чтобы

наблюдение не оставалось субъективным, разработана таблица критериев

(табл.2).

Таблица 2. Критерии наблюдения за текущим уровнем

Признак

Уровень А

Уровень В

Уровень С

Чтение схемы

Узнаёт элементы,

но путает

соединения

Уверенно читает

простые схемы

Читает схемы с

несколькими

источниками

Составление

уравнений

Требует шаблона

Составляет

самостоятельно

для простых

схем

Составляет и

выбирает

рациональный

метод

Работа со

знаками

Частые ошибки

Единичные

ошибки

Ошибки редки,

объясняет

причину

Реакция на

усложнение

Теряется

Пробует, но

допускает

ошибки

Проявляет

интерес

Текущие наблюдения (качественно):

- Большинство студентов группы при первичном предъявлении темы

испытывают затруднения при составлении уравнений - это ожидаемо и не

является отклонением.

- Студентов, «сходу» понимающих тему, единицы; их целесообразно

относить к уровню С и подключать к заданиям с источниками ЭДС.

- Значительная часть группы демонстрирует фрагментарные школьные

знания: узнают формулу закона Ома, но не могут применить её к схеме с

несколькими ветвями. Для этой категории критически важны карточки-

подсказки и опорный алгоритм.

- Небольшая часть группы не воспроизводит базовые понятия (ток,

напряжение) - с ними требуется индивидуальная работа на уровне А с

минимальным обязательным минимумом.

Организация дальнейшего мониторинга. Планируется:

1) провести входной срез (10–15 минут) на следующем занятии по теме - для

фиксации стартового уровня в баллах;

2) по итогам контрольной работы по законам Кирхгофа зафиксировать долю

студентов, справившихся с базовым заданием;

3) отслеживать количество студентов, выбирающих задания уровня В и С на

практических занятиях;

4) фиксировать типичные ошибки (знаки, выбор направлений токов) в

журнале наблюдений.

7. Выводы

Дифференцированный подход в сочетании с приёмами адаптации сложного

материала позволяет:

- обеспечить освоение обязательного минимума всеми студентами;

- дать мотивированным студентам возможность развиваться в направлении,

соответствующем ПК 1.4;

- снизить тревожность и количество ошибок за счёт чётких алгоритмов и

визуальных опор;

- связать изучение электротехники с реальными задачами эксплуатации

беспилотных авиационных систем.

Методика находится на этапе внедрения. Дальнейшая работа предполагает

формализацию диагностики, накопление статистики по контрольным точкам

и расширение банка разноуровневых задач на все темы курса.

Список источников

1. Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в

Российской Федерации».

2.

Федеральный

государственный

образовательный

стандарт

среднего

профессионального образования по специальности 25.02.08 «Эксплуатация

беспилотных авиационных систем» (утв. приказом Минпросвещения России

от 09.01.2023 № 2).

3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е изд.

4. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов.

- М.: Юрайт, актуальное издание.