Материал: Формування знань і вмінь з основ матеріалознавства в учнів 7-9-х класів

Теоретичні і практичні знання протилежні не за якістю, а за змістом, але разом з тим вони мають тісний взаємозв’язок, особливо в трудовому і початковому професійному навчанні та виробничій діяльності, де вимагаються теоретичні і практичні знання. Науково-технічний прогрес лише міняє їх питому вагу і значення в підготовці кваліфікованих робітників.

Практичні знання відображають зв’язки і відношення предметів і явищ, які безпосередньо включені в практичну діяльність. Протягом століть, коли продуктивна праця була простою і в ній використовувались лише примітивні технічні засоби, практичні знання набувались робітниками в процесі самої праці. В міру ускладнення технічних засобів виробництва значення практичних знань зростало; набуття їх учнями стало одним з найважливіших завдань трудового і проіесійного, але по суті все ще ремісничого навчання. Але із застосуванням механізації виробничих процесів одних лише практичних знань було вже недостатньо; вимагалися, поки що незначною мірою, теоретичні знання. А з появою на виробництві автоматичних засобів значення теоретичних знань зросло так, що вони стали головними в підготовці сучасних кваліфікованих робітників.[26]

Теоретичні знання відображають не безпосередні чуттєві властивості предметів, а їх загальні об’єктивні відношення. Вони відображають досвід, який систематизує загальні, суттєві для пізнавальної і практичної діяльності людини властивості реальності, є системою понять, які збагачують досвід, відкривають об’єктивні закони і закономірності, з яких виділено принципи і правила. При цьому поняття не просто “виводяться з досвіду”, а створюються, конструюються, щоб досягти максимальної організації інформації яка є в наявності, і виражаються в принципах, правилах, принципових схемах, рівняннях і формулах.[26]

Зростаюча роль теоретичних знань в підготовці кваліфікованих робітників пояснюється тим, що сучасні технічні засоби і технологія виробництва настільки складні і різноманітні, а в подальшому будуть ще складнішими, що вивчити їх індуктивним шляхом (від часткового до загального) вже надзвичайно важко, а деякі і неможливо. Більш вигідний дедуктивний шлях (від загального до часткового), за загальним принципом: від змістовного загального до явного часткового.

Набуття учнями теоретичних, а потім і практичних знань доцільно здійснювати за наступними психолого-педагогічними принципами:

−       по-перше, починати навчання не з часткового, а з загального; не з близького, а з головного; не з частин, а з цілого; не з елементів, а із структури;

−       по-друге, відповідно вести навчання, переходячи від загального до часткового, від головного - до деталей, від цілого - до частин; від структури - до її елементів; від принципів - до їх застосування;

−       по-третє, організувати матеріали навчання відповідно до цих вимог в порядку логічного розкриття вихідних принципів і понять по мірі їх конкретизації в систему відповідної науки;

−       по-четверте, досягати засвоєння знань, понять і принципів через застосування відповідних їм знакових систем (слів, формул, висловів, схем), через аналіз і класифікацію конкретних об’єктів, визначення певних класів задач і т.д.[25]

Продумане виконання цих принципів в процесі теоретичного навчання не лише дозволяє учням успішно підвищувати їх систематичні, теоретичні і практичні знання, але і забезпечувати їх широту.

Широта знань - це їх багатогранність, охоплення великого кола питань, які стосуються декількох галузей науки, або складних предметів і явищ. Необхідність розширення таких знань учнів обумовлюється тривалою прискореною диференціацією й інтеграцією наук, а також науково-технічним прогресом у сфері матеріального виробництва.[26]

Формування і засвоєння відповідних знань і понять складають передумову цілеспрямованої й ефективної діяльності людини при зустрічі з новими об’єктами, ситуаціями, завданнями. Знання можуть виступати у формі наочних образів і понять, які є абстрактними і узагальненими формами відображення дійсності. Однією з суттєвих властивостей системи знань людини є така її організація, яка забезпечує можливість легкого переведення (трансформації) наочних уявлень в поняття і навпаки. Це складає важливу умову формування концептуальних моделей, оперативних образів, суб’єктивних моделей керованого об’єкту і середовища. В процесі трудового навчання повинні поєднуватися різні методи.

В процесі накопичення на теоретичних заняттях і вступних інструктажах знань і навичок у вправах і виконання практичних робіт в учнів формуютьсявідповідні вміння.

Вміння - це здатність людини продуктивно, з належною якістю і у відповідний час виконувати роботу в нових умовах.[26]

Будь-яке вміння включає в себе уявлення, поняття, знання, навички концентрації, розподілу і переключення уваги, навички сприйняття, мислення, самоконтролю і регуляції процесу діяльності.

Будь-яке вміння, тим більш складне, не створюється кожен раз заново з усіма його компонентами, а формується на основі перенесення уже наявних знань, уявлень та навичок, пристосовуючи їх до нових умов і заново формуючи лише ті їх елементи, яких не вистачає в цих нових умовах.

Вміння не можна ні протиставляти знанням і навичкам, ні розташовувати при перерахуванні раніше, як це часто роблять, оскільки вміння утворюються лише на їх основі. Але вміння включає і розуміння взаємовідношень між метою певної діяльності, умовами і способами її виконання. Ось тому до психологічної структури вмінь входять не лише навички, але і знання, і творче мислення. Таким чином наоснові знань і навичок, які відносяться до певного виду діяльності, формуються трудові вміння, тобто, здатність людини відображати у формі образів і дій ознаки предметів, які виражають їх суть.

Формування і розвиток трудових умінь - це процес оволодіння всією складною системою виробничих операцій з виявлення і переробки інформації, яка міститься в знаннях і отримується від дій з предметом праці, зі співставлення інформації з трудовими діями. Психологічними спостереженнями встановлено, що характер розумових операцій і процесів, за допомогою яких вирішуються завдання, залежить від багатьох факторів. Розумова діяльність при вирішенні будь-якого завдання полягає в перетвореннях об’єкту мислення, виділенні в ньому все нових сторін і властивостей, які закріплені в поняттях.[26]

Головним для будь-якого виду трудової діяльності є вміння самостійно її планувати. В процесі такого планування людина оцінює не лише умови своєї праці і певні вимоги до її результату, але і свої власні сили та індивідуальні особливості. Планування людиною своєї трудової діяльності повинно включати прогнозування ходу керованого процесу і оцінку ймовірності виникнення тих чи інших подій, які пов’язані з трудовим процесом. Умінню планувати свою трудову діяльність потрібно вчити кожну людину. Таке вміння є важливою складовою частиною культури сучасної праці.

Основний шлях формування вмінь - це розвиток здібностей людини бачити різні сторони в об’єкті, формулювати в поняттях різноманітні зовнішні і внутрішні зв’язки цього об’єкту і відповідно перетворювати об’єкт. Застосовані перетворення залежать від того, які відношення і залежності потрібно встановити, що слід отримати в процесі роботи.[26]

Формування вмінь - кінцева обов’язкова мета професійного навчання, його завершення. Вміння краще за все визначають підготовленість учня, стаючи особливостями його особистості. Адже коли про робітника кажуть “умілець”, а про учня “невмілий”, то цим хоч і коротко, але точно характеризують певні особливості їх особистості. [26]

Навички і вміння формуються лише в практичній діяльності, яка здійснюється методами вправ і навчання. Поза цілеспрямованої діяльності ні вміння, ні тим більше навички, які їх складають, формуватися не можуть. Навички і вміння, які сформовані в процесі ознайомлювальних, пробних і основних вправ, продовжують вдосконалюватися під час практичних робіт і практик. На виробництві уміння стають професійною майстерністю. [27]

Матеріалознавство - це наука, що вивчає в загальному зв’язку склад, будову, структуру і властивості матеріалів, а також закономірності їх змінипід тепловими, хімічними, механічними та іншими впливами.В інженерній практиці для розв’язання багатьох технічних задач необхідно засвоїти основні поняття матеріалознавства. [15]

Матеріал - речовина, призначена для виготовлення будь чого. У виробничих процесах матеріали розглядають в залежності від їх призначення як основні та допоміжні. Основні матеріали безпосередньо витрачаються на виготовлення продукції і складають її головний речовий склад. Допоміжні матеріали застосовуються для виробництва продукції, але які не входять до її складу.[15]

Склад матеріалу - кількісна характеристика вмісту в ньому компонентів.[13]

Склад розрізняють за природою компонентів. Так розглядають хімічний, мінеральний склад. Хімічний склад - кількісна характеристика вмісту в матеріалі хімічних елементів чи їх сполук.

Мінеральний склад - кількісна характеристика вмісту мінералів в матеріалі чи корисних копалинах.[15]

Будова матеріалу - сукупність стійких зв’язків речовини, що забезпечують його цілісність і тотожність самому собі, тобто забезпечення його властивостей.[15]

Структура матеріалу - форма, розміри та характер взаємного розташування утворюючих матеріал компонентів.[15]

Технологічна обробка - це певні дії з сировиною чи матеріалами, які формують властивість та якість виробу. При цьому вихідна сировина піддається механічній, термічній, хімічній чи комплексній обробці.

Конструкційні матеріали - це матеріали, які застосовують у виробництві для виготовлення різного роду виробів. Розрізняють такі конструкційні матеріали: дерево, залізо, пластмаса, скло, каучук та ін. Кожен із конструкційних матеріалів має свої властивості, деревина, наприклад, м’яка та легка вона є діелектриком, тобто не проводить електричний струм. Її широко використовують у будівництві, виготовленні меблів тощо. Залізо є твердим, пластичним та важким воно є провідником (проводить електричний струм), його широко використовують у машинобудуванні, електротехніці, будівництві.

Круглий лісоматеріал - це колоди довжиною від 4 до 5,5 м з інтервалом через 0,5 м і діаметром 8-14 см , 14-24, 24 см, і більше. Для розпилювання використовують круглий лісоматеріал діаметром від 14 см і більше.

Пиломатеріали дістають в результаті поздовжнього розпилювання колод на спеціальних верстатах - пилорамах. За формою і розмірами поперечного перерізу пиломатеріали поділяють на бруси, бруски, дошки, обаполи і шпали (пиляні деталі).

Пиломатеріали - пиляні деревні матеріали. Можуть бути у вигляді круглих лісоматеріалів, брусу, дошки, рейки, планки, брусків,шпал, клепок, матеріалів із шпону (в тому числі фанера), матеріалів розпиляної і подрібненої (потім склеєної) деревини та інші деревинні матеріали, отримані шляхом розпилювання колод. Їх класифікують по породам, геометричній формі поперечного перерізу, характеру обробки, місцеположенню матеріалів в колоді, розташуванню пластей дощок по відношенню до напряму річних шарів деревини, призначенню, розмірам, якості деревини.

Пластини - це розпиляні вздовж колоди на дві рівні частини. Якщо пластини розпиляти вздовж ще на дві рівні частини - одержують четвертини.

Дошки - основний вид пиломатеріалів. Ширина їх повинна бути не менш як у два рази більшою товщини. Товщина дощок від 8 мм до 100 мм.

Бруски мають товщину не більшу 100 мм. Ширина бруска може бути більша від товщини не більше як вдвоє. Товщина і ширина брусків не перевищує 100 мм. Вони бувають обрізані з усіх боків - чотирикантові, і обрізані лише з двох боків - двокантові.

Заготовки - це пиломатеріали з дощок або брусків, порізані і підібрані за товщиною відповідно (з припуском на обробку) до розміру майбутніх деталей. Матеріали з розпиляної та подрібненої деревини: столярні плити, деревостружкові плити, орієнтовно-стружкові плити, деревно-шаруваті плити, деревно-волокнисті плити, матеріали зі шпону (фанерні плити, водостійка, декоративна фанера).

Рис. 1.2.1. Пиломатеріали

Властивості деревини

Для деревини основними й найважливішими є такі властивості.

Механіко-технологічні: міцність, твердість, деформівність, питома в'язкість, експлуатаційні характеристики, технологічні характеристики, зносостійкість, здатність утримувати кріплення, гнучкість;

Фізичні: зовнішній вигляд (текстура, блиск, колір), вологість (усушка, жолоблення, водопоглинення, гігроскопічність, щільність), теплові (теплопровідність, теплоємність), звукові (акустичний опір, звукопровідність), електричні (діелектричні властивості, електропровідність, електрична міцність);

Хімічні властивості.

Механіко-технологічні властивості.

Міцність деревини - здатність чинити опір руйнуванню під дією механічних навантажень. Розрізняють міцність на стиск і розтяг (за напрямками прикладення навантаження відносно волокон - поздовжню й поперечну) і статичний згин.

Твердість деревини - здатність деревини чинити опір впровадженню в неї твердішого тіла. Твердість деревини оцінюється за навантаженням, що потрібне для вдавлювання в поверхню зразка металевої кульки діаметром 0,444 дюйма (11,28 міліметра) на глибину 5,64 мм (площа відбитка становить 1 смІ). Метод оцінки твердості деревини називається метод Янка. За твердістю по торцю деревину поділяють на три групи: м’яка з твердістю 35…50 МПа (сосна, ялина, ялиця, вільха); тверда - 50…100 МПа (дуб, граб, ясен, клен, каштан, береза); дуже тверда - понад 100 МПа (самшит, кизил).

Зносостійкість деревини - здатність деревини опиратися зношуванню, тобто поступовому руйнуванню її поверхневих зон при терті. Зношування бічних поверхонь більше, ніж торцевих; зношування вологої деревини більше, ніж сухої.

До фізичних властивостей деревини відносяться колір, блиск, запах і текстура.

Колір деревини обумовлений кліматом, складом грунту, віком дерева, його породою і т. д. Колір деревині додають знаходяться в ній, дубильні, фарбувальні, смолисті речовини і оксиди цих речовин.

Блиск деревини - це здатність відображати світловий потік з поверхні в певному напрямку. Блиск залежить від щільності деревини, кількості, розмірів і розташування серцевинних променів. Світла і більш щільна деревина має великий блиском, що надає текстури деревини особливу красу.\

Запах деревини залежить від кількості ефірних масел, смол і дубильних речовин. Деревина щойно зрубаного дерева або відразу після її механічної обробки володіє сильним запахом, у хвойних порід більш сильний запах, ніж у деревини листяних порід.

Текстура деревини - це природний малюнок деревних волокон на обробленої поверхні, обумовлений особливостями її будови (рис. 1.8). Текстура залежить від розташування деревних волокон на розрізі стовбура, видимості річних шарів, колірної гами деревини, кількості і розмірів серцевинних променів. Декоративні породи: горіх, червоне дерево, дуб володіють красивими текстурою і кольором, а також блиском. Гарну текстуру має свілеватая деревина карельської берези. Гарну текстуру отримують із дубових кряжів, розпилюючи їх в радіальному або тангентальном напрямку для отримання ножової фанери або текстурної дощечки. У бука, клена, дуба виразна текстура при радіальному розрізі, у хвойних порід - при тангентальном розрізі. За кольором, блиском і текстурі визначають породу деревини. Щільність деревини - це відношення його маси до об'єму, що вимірюється в г/см3 або кг/м3. Щільність залежить від вологості, породи, віку та умов зростання деревини. Розрізняють відносну і абсолютну щільність деревини, яка визначається в лабораторних умовах.