МОДЕЛИРОВАНИЕ в школе

Расстановка ударений: МОДЕЛИ`РОВАНИЕ в школе

МОДЕЛИРОВАНИЕ в школе - приблизительное воспроизведение к.-л. объектов, к-рые по своей сложности и величине не поддаются или плохо поддаются исследованию и изготовлению в натуре. М., проводимое в процессе обучения и воспитания уч-ся, служит развитию их способностей, углублению знаний по основам наук и по технологии обработки материалов. Оно способствует связи теории с практикой, формированию практич. навыков, является средством расширения политехнич. кругозора уч-ся. Объекты, выбираемые для М., должны отражать в своей тематике достижения науки и техники, иметь общественно полезную направленность, соответствовать возрастным особенностям, интересам и уровню подготовки школьников.

Школьники занимаются М. на уроках труда, в технич. кружках школ и внешкольных учреждений. Большую роль в разработке содержания и методики М. играют станции юных техников и клубы ДОСААФ.

При конструировании модели стремятся сохранить одни свойства моделируемого объекта и пренебрегают другими. В зависимости от того, какие свойства выбраны главными, один и тот же моделируемый объект может быть представлен моделями совершенно различной конструкции. Так, при исследовании физич. процессов на моделях стремятся к тому, чтобы по результатам опытов на модели можно было судить о явлениях, происходящих в естественных условиях. М. в этом случае основано на теории размерностей физич. величин. На основе этой теории находят безразмерные комбинации физич. величин, равенство к-рых необходимо в данных условиях для подобия явлений в натуре и на модели. Напр., при М. гидродинамич. процессов необходимо равенство т. н. чисел Рейнольдса, присущих натуре и модели. На этом основаны исследования в аэродинамич. трубах и в опытных бассейнах. В школе на основе газогидродинамич. аналогии может быть построен прибор, к-рый позволит наблюдать картину обтекания тела сверхзвуковым воздушным потоком.

При обтекании тела, выступающего над поверхностью воды, со скоростью, превышающей скорость распространения поверхностных волн, на поверхности воды возникают расходящиеся волны. Эти волны аналогичны конусу возмущения, к-рый возникает при обтекании тела в сверхзвуковом потоке газа. Гидродинамич. аналогия справедлива при малой глубине воды. При этом параметрам газовой струи аналогичны параметры водяного потока со свободной поверхностью: сечению газовой струи соответствует ширина водяного канала; плотности и абсолютной температуре газа - глубина воды, скорости газа - скорость течения воды и т. д. На рис. 1 представлена схема прибора для проекции картины обтекания тела водой.

Рис. 1. Схема прибора для проекции картины обтекания тела водой: 1 - питающая труба, 2 - расходный бачок, 3 - сетка, 4 - сопло, 5 - лоток с прозрачным дном, 6 - модель, 7 - сливной бачок

Наряду с физическим, часто используется математич. М., когда исследуется физич. процесс путём аналогичного явления, описываемого теми же математич. соотношениями, но иной физич. природы. Напр., исследование механич. колебательной системы возможно на электрич. моделях, поскольку математич. выражения кинетич. и электрич. систем аналогичны. Математич. М. лежит в основе конструирования счётных машин (рис. 2).

Рис. 2. Электрическая модель сумматора

Для изучения сложных самоорганизующихся систем используют кибернетич. М. При этом используется функциональная модель, осн. на более простых явлениях, чем изучаемая система. Напр., функции нервной деятельности могут моделироваться на кибернетич. электронных устройствах (рис. 3).

Рис. 3. а - общий вид; б - электрическая схема кибернетической черепахи

При изучении и конструировании машин прибегают к моделям, построенным на основе их сходства по тому или иному признаку с настоящей машиной. В частности, гл. внимание может быть обращено на внешнее сходство или на принцип действия или на тот положительный эффект, к-рый достигается машиной в действительности. Напр., модель самолёта в первом случае не обязательно должна двигаться, но обязательно должна походить по внешнему виду на настоящий самолёт той или иной марки (рис. 4). Во втором случае не так важно внешнее сходство, как точность воспроизведения кинематической схемы (двигатель, сцепная муфта, коробка передач, трансмиссионный вал, дифференциал и передача на заднюю ось и т. п.) (рис. 5). В третьем, - главное, чтобы модель развивала максимальную скорость, покрывала большое расстояние, имела определённую чувствительность и точность и т. п. (рис. 6).

Рис. 4. Модель самолёта ТУ-104

В зависимости от типа выбранной модели подбираются нужные материалы, разрабатывается наиболее рациональная технология, делаются необходимые расчёты и т. д. Необходимо прежде всего рационализировать конструкцию изготовляемой модели. Нецелесообразно рекомендовать уч-ся для изготовления точные копии машин, механизмов и проч. Конструкция модели должна быть освобождена от множества мелких подробностей, к-рые не имеют существенного значения для понимания осн. принципа действия машины (с той степенью детализации, к-рая соответствует уровню знаний и др. возрастным особенностям уч-ся). Не всегда следует стремиться к тому, чтобы в точности воспроизводить в модели принцип действия узлов, кинематич. схему.

Рис. 5. Модель двигателя внутреннего сгорания

Возможно шире надо использовать электропривод и электрич. элементы автоматики. Всё это позволяет упростить модель, уменьшить её габариты, сократить затрату средств и времени. С той же целью используются в процессе М. различные готовые детали, "конструкторы" и "строительные материалы" (спец. комплекты деталей, полуфабрикатов и материалов для изготовления модели). Важно использовать материалы, к-рые позволяют применить прогрессивную технологию (пластмассы, пластики, сплавы и др.), а также различные приспособления, облегчающие труд, увеличивающие его производительность и улучшающие качество модели (гибочные приспособления, штампы, оправки, литейные формы и т. п.) (см. также Конструирование, Техническое творчество детей). О М. как методе пед. исследования см. в статьях Кибернетика, Математические методы исследования.

Рис. 6. Модель весов (характеризуется определённой чувствительностью и точностью)

Лит.: Толмачев В., Техническое любительство, М.-Л., 1932; Шаров Ю. В., Внеклассная работа по технике, М., 1955; Бешенков А. К., Трудовое обучение в школьных мастерских, М., 1963.