Повышение уровня качества образования усилением исследовательской составляющей обучения

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет считает основной своей деятельностью подготовку высококвалифицированных кадров для рыбной промышленности РФ и определяет это в качестве своих основных ценностей [1].

Современное образование должно формировать новую систему знаний, умений и навыков, опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности, то есть современные ключевые компетентности. Однако это невозможно без соответствующей материальнотехнической базы. Материальнотехническая база – это необходимое условие функционирования образовательного учреждения. Ее совершенствование предполагает оснащение образовательных учреждений современными учебными и информационно-техническими средствами, для того чтобы указанные средства не отставали от требований и реалий современного образования. Многие авторы [2-4] считают, что материальнотехническая база образовательного учреждения служит одним из критериев качества образования.

Л.Н. Маковкина. Е.И. Сорокина. Д.В. Сыроежкина [5] подчеркивают, что выполнение лабораторной работы позволяет оценить способности обучающихся применять полученные теоретические знания на практике. Талхигова Х.С. [6] высказывает мнение, что проведение лабораторных занятий способствует формированию глубоких научных знаний, развитию практических умений и навыков студентов, их самостоятельности и творческой активности.

В Дальрыбвтузе ведется подготовка бакалавров по направлению 13.03.02. «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений рыбной промышленности».

Физика – дисциплина базовой части основной профессиональной образовательной программы высшего образования (ОПОП ВО) Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования (ФГОС ВО) для этого направления. Основными задачами дисциплины являются: ознакомление с современной научной аппаратурой; формирование навыков проведения физического эксперимента, умение выделить физическое содержание в прикладных задачах будущей специальности; применение физических законов для решения профессиональных задач, согласно требованиям о подготовке специалистов. Согласно требованиям ФГОС ВО к рабочей программе дисциплины «Физика» необходимо проведение лабораторных работ. Особенно важным разделом физики для выбранного направления является «Электричество и магнетизм».

Лабораторный комплекс «Электричество и магнетизм», разработанный ООО НПП «Учебная техника – ПРОФИ» (г. Челябинск), дает возможность проведения 18 лабораторных работ. На рисунке 1 представлен общий вид лабораторного комплекса, который состоит из блока генераторов напряжений, наборного поля, блока мультиметров, миниблоков.

В связи с ограниченным числом аудиторных часов, выделяемых на выполение лабораторных работ, проведение исследований можно проводить в рамках учебно-исследовательских работ студентов (УИРС). Примером такой работы можно предложить работу «Изучение эффекта Холла в полупроводниках».

Рисунок 1. Общий вид лабораторного комплекса

Рисунок 2. Электрическая схема установки: 1 – цепь питания электромагнита; 2 – цепь измерения напряжения; 3 – цепь питания датчика Холла (Д); 4 – источник постоянного напряжения; 5 – мультиметр; 6 – электромагнит; 7 – миниблок «Эффект Холла»; 8– переключатель; 9 – мультиметр.

Основные этапы проведения эксперимента.

1. Знакомство с теоретическим материалом по теме «Взаимодействие электрических и магнитных полей». Эффект Холла.
2. Выработка гипотезы. Возможно определение постоянной Холла полупроводника в области линейной зависимости напряжения Холла от величины магнитной индукции магнитного поля.
3. Проведение эксперимента. Сборка установки.

   На рисунке 2 приведена электрическая схема установки.

   Миниблок «Эффекта Холла» изображен на рисунке 3.

   Проведение исследований начинается со сборки монтажной схемы установки миниблока «Эффект Холла» (рис. 4).

   Исследуемый образец – Датчик Холла (Д) – представляет собой тонкую пластинку германия. В качестве источника постоянного магнитного поля используется электромагнит. Исследование проводится по следующему алгоритму:

   • миниблок подключается к источнику постоянного напряжения через переключатель;
   • устанавливаются необходимые параметры: напряжение U, ток I, число витков электромагнита N, толщину датчика d;
   • рассчитываются значения магнитной индукции B при различных значениях тока;
   • строится график зависимости напряжения Холла от величины магнитной индукции;
   • по графику определяется угловой коэффициент K = ∆U/∆B;
   • делается расчет постоянной Холла по формуле: R = K d/I.
4. Анализ данных о соответствии гипотезы с полученными результатами. Выбранные режимы токов и соответствующие значения величины магнитной индукции магнитного поля в зазоре электромагнита линейно зависит от тока в его обмотке. График линейной зависимости позволяет определить угловой коэффициент.
5. Вывод. Полученный результат величины постоянной Холла для германия (0,0105 м3/Кл) совпадает с табличным значением.

Рисунок 3. Миниблок «Эффект Холла»: 1 – электромагнит; 2 – переключатель направления тока в обмотке электромагнита; 3 – датчик Холла.

Рисунок 4. Монтажная схема установки миниблока «Эффект Холла»: 5 – мультиметр; 7 – миниблок «Эффект Холла»; 9 – миллиамперметр

Полученные навыки выполнения исследовательской работы позволят будущему выпускнику изучать особенности полупроводников с электронной или дырочной проводимостью, измерять напряженности магнитного поля различных объектов.

Выполнение учебно-исследовательской работы позволит повысить уровень сформированности профессиональных компетенций студентов, например, ОПК-5 «Способность проводить измерение электрических и неэлектрических величин применительно к объектам профессиональной деятельности», что говорит о повышении уровня качества образования. В результате, выпускник будет обладать достаточной конкурентоспособностью на рынке труда, что отмечено автором в работе [7].