МЕТОДИКА НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ …repo.uipa.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/3526/1/LazarevShmatko.pdf · 5 «Методика навчання

1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

М. І. Лазарєв

Д. І. Шматков

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНОГО

КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-

ПЕДАГОГІВ З ВИКОРИСТАННЯМ

КАУЗАЛЬНИХ МЕРЕЖ

МОНОГРАФІЯ

Харків - 2014

2

УДК 378.147.1:620.179:004.9

ББК 74.580.253+30.607

Л 17

Рекомендовано до друку Науково-технічною радою

Української інженерно-педагогічної академії

Міністерства освіти і науки України

Протокол №5 від 21.01.2014 р.

Рецензенти:

Лузан П. Г. – доктор технічних наук, професор, головний науковий співробіт-ник лабораторії методик професійної освіти і навчання Інституту професійно-технічної освіти Національної академії педагогічних

наук України, м. Київ Герніченко І. І. – кандидат педагогічних наук, доцент кафедри теорії та методики

трудового і професійного навчання Хмельницького національного

університету, м. Хмельницький

Лазарєв М.І.

Л 17 Методика навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-

педагогів з використанням каузальних мереж : Монографія / М. І. Лазарєв, Д. І.

Шматков. – Харків, 2014. – 184 с.

I S B N

Монографію присвячено проблемі підвищення якості навчання неруйнівного контролю

майбутніх інженерів-педагогів. Теоретично обґрунтовано та розроблено модель змісту, комплекс-ний метод та засоби навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з викорис-танням каузальних мереж. Розроблено методику навчання на основі подання змісту предметної галузі у вигляді трьох інформаційних блоків та розв'язання комплексу завдань різного рівня скла-дності із використанням узгоджених із моделлю змісту предметної галузі каузальних мереж, які представляються на когнітивних картах, що дозволяє підвищити ефективність навчання.

Для науково-педагогічних працівників, педагогів, аспірантів і студентів вищих навчальних

закладів.

УДК 378.147

ББК 74.560

Л 17

ISBN © М. І. Лазарєв, 2014

© Д. І. Шматков, 2014

© УІПА, 2014

3

ЗМІСТ

ст. ВСТУП.................................................................................................................. 4

РОЗДІЛ 1 ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ НЕ-

РУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ПЕДАГОГІВ

З ВИКОРИСТАННЯМ КАУЗАЛЬНИХ МЕРЕЖ..........................................

7

1.1 Аналіз існуючих методик навчання неруйнівного контролю……......... 7

1.2 Теоретичне обґрунтування та розробка моделі змісту навчання неруй-

нівного контролю................................................................................

17

1.3 Теоретичне обґрунтування та розробка методу навчання на основі ка-узальних мереж.....................................................................................

1.4 Теоретичне обґрунтування та розробка засобів навчання……………

44

59

Висновки до розділу 1...................................................................................... 68

РОЗДІЛ 2 ПРАКТИЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ НЕ-

РУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ПЕДАГОГІВ

З ВИКОРИСТАННЯМ КАУЗАЛЬНИХ МЕРЕЖ.................

69

2.1 Методика навчання теми «Засади неруйнівного контролю. Магнітний

та акустичний контроль».......................................................................

69

2.2 Методика навчання теми «Контроль проникними речовинами. Елект-ричний та радіохвильовий неруйнівний контроль»…………….

92

2.3 Методика навчання теми «Радіаційний та вихрострумовий неруйнів-ний контроль. Тепловий та оптичний неруйнівний контроль»............

118

Висновки до розділу 2.................................................................................... 139

ВИСНОВКИ………………............................................................................... 140

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………..……........ 142

ДОДАТКИ……………………………………………………………………... 158

Додаток А……………………………………………………………………. 159

Додаток Б……………………………………………………………………. 174

Додаток В……………………………………………………………………. 176

Додаток Д……………………………………………………………………. 178

4

ВСТУП

Сучасний етап економічного розвитку України поряд з оновленням зношеного

та застарілого обладнання вимагає пошуку резервів продовження термінів його екс-плуатації за рахунок модернізації і діагностування фактичного стану без зупинки

виробництва. Розв’язання цих, а також багатьох інших завдань діагностики та конт-ролю можливо за допомогою засобів неруйнівного контролю.

У зв'язку з цим навчальні плани підготовки інженерів та інженерів-педагогів різного профілю поповнюються дисциплінами, пов’язаними з вивченням методів і способів визначення залишкових ресурсів функціонуючих технічних пристроїв, діа-гностуванням та моніторингом поведінки різноманітних об’єктів, що передбачає ви-

вчення засобів здійснення цієї діяльності – неруйнівного контролю. На формування умінь та знань з даної галузі звертають увагу при розробці стандартів, у тому числі освітньо-кваліфікаційних характеристик, освітньо-професійних програм тощо бага-тьох технічних навчальних закладів.

«Неруйнівний контроль» є обов’язковою дисципліною для студентів метроло-

гічного спрямування, а окремі його питання висвітлюються у курсах деяких техніч-

них дисциплін для студентів інших напрямів. Навчальний матеріал має великий

об’єм, який постійно зростає. Так, неруйнівний контроль об’єднує дев’ять видів ко-

нтролю (магнітний, електричний, вихрострумовий, тепловий, радіохвильовий, акус-тичний, радіаційний, оптичний та контроль проникними речовинами) та сотні мето-

дів. Для даної предметної галузі є характерною наявність великої кількості міждис-циплінарних зв’язків з іншими метрологічними дисциплінами, загальною фізикою,

матеріалознавством тощо.

Відомими є методики навчання неруйнівного контролю та їх складові, пред-

ставлені у працях Ю. Алхімова, В. Арнольда, Р. Ахмаджанова, І. Білокура, Л. Гапо-

нової, Н. Калініченко, І. Каневського, Б. Капранова, В. Кліменова, В. Криворудчен-

ко, М. Крюнінга, В. Кулєшова, А. Протасова, Є. Сударікової, І. Толмачьова, А. Шкі-лько, В. Шуміхіна та інших учених.

Але дисципліна не повністю отримує достатнє методичне забезпечення із ура-хуванням потреб сьогодення. Моделі змісту, методи та засоби навчання, що є харак-

терними для цих методик, не в змозі за вказаних умов навчання неруйнівного конт-ролю забезпечити відповідність вимогам державних стандартів вищої освіти стосов-но рівнів формування знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-

синтетичному рівнях, а також умінь виконувати дію, спираючись на постійний ро-

зумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації, та умінь виконува-ти дію автоматично, на рівні навички.

Ці суперечності дозволяють сформулювати проблему дослідження, яка поля-гає у розробці ефективної методики навчання неруйнівного контролю майбутніх ін-

женерів-педагогів, що забезпечує можливість відображення предметної галузі з ве-ликою інформаційною місткістю та відповідність вимогам державних стандартів вищої освіти стосовно формування знань та умінь на всіх рівнях.

Отже, актуальність означеної проблеми, її недостатня розробленість та необ-

хідність розв’язання вказаних суперечностей обумовили вибір теми дослідження:

5

«Методика навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з вико-

ристанням каузальних мереж».

Мета дослідження полягає у теоретичному обґрунтуванні та розробці методи-

ки навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням

каузальних мереж.

У відповідності із поставленою метою сформульовано наступні завдання: - проаналізувати існуючі методики навчання неруйнівного контролю та визна-

чити проблему дослідження; - теоретично обґрунтувати та розробити модель змісту, комплексний метод та

засоби навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з викорис-танням каузальних мереж;

- розробити методику навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних мереж.

Об’єкт дослідження – процес навчання неруйнівного контролю майбутніх ін-

женерів-педагогів. Предмет дослідження – зміст, методи та засоби навчання неруйнівного конт-

ролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних мереж.

Гіпотеза дослідження полягає у припущенні, що якість формування знань, умінь та навичок з неруйнівного контролю у майбутніх інженерів-педагогів підви-

щиться за умов реалізації методики навчання на основі використання каузальних

мереж, які дозволять суттєво спростити розв’язання професійних завдань за рахунок моделювання процесу мислення.

Методологічна та теоретична основа дослідження ґрунтується на загальних

положеннях теорії проблемного навчання (Т. Кудрявцев, І. Лернер, О. Матюшкін,

М. Махмутов та інші), діяльнісному підході (Л. Виготський, О. Лєонтьєв, С. Рубінштейн та інші), теорії когнітивістики (Р. Аксельрод, Г. Атанов, Т. Бьюзен,

Т. Гаврілова, М. Головін, М. Коляда, В. Прохорова, О. Сомик, К. Червінська, О. Шаміс та інші), деяких положеннях теорії штучного інтелекту (О. Авєркін,

Ж.-Л. Лорьєр, Д. Поспєлов, С. Субботін та інші) та когнітивної психології (У. Найссер, Р. Солсо та інші), а також на основних положеннях педагогіки вищої технічної школи (В. Безрукова, І. Герніченко, Е. Зеєр, Н. Ерганова, О. Коваленко,

М. Лазарєв, П. Лузан та інші). Для вирішення поставлених завдань були використані такі методи досліджен-

ня: - теоретичні: аналіз педагогічної, психологічної, філософської, науково-

методичної літератури з питання розробки методичної системи навчання неруйнів-ного контролю майбутніх інженерів-педагогів, а також літератури із когнітивістики

та штучного інтелекту для формулювання висновків щодо підвищення ефективності методики навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів; методи

моделювання змісту навчання; - емпіричні: педагогічний експеримент для оцінки ефективності розроб-

леної методики навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних мереж, а саме тестування, анкетування, організація екс-пертної оцінки та педагогічне спостереження за навчально-пізнавальною діяльністю

6

студентів з метою виявлення рівнів сформованості у майбутніх інженерів-педагогів знань та умінь, а також професійно-важливих якостей;

- математичної статистичної обробки експериментальних даних для аналі-зу результатів експериментальної роботи, а саме перевірка статистичних гіпотез, дисперсійний критерій Стюдента, Фішера, Кохрена для аналізу результатів експе-риментальної роботи.

Матеріали дослідження можуть бути використані у навчально-виховному процесі професійної підготовки майбутніх інженерів та інженерів-педагогів техніч-

них та інженерно-педагогічних закладів освіти.

7

РОЗДІЛ 1

ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНОГО

КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ПЕДАГОГІВ З ВИКОРИСТАННЯМ


1.1 Аналіз існуючих методик навчання неруйнівного контролю

Важливою складовою підготовки інженерних та інженерно-педагогічних кад-

рів є навчання неруйнівного контролю.

Розвиток неруйнівного контролю як науки носить надзвичайно динамічний

характер, тому теоретичний матеріал та емпіричні результати постійно змінюються та доповнюються. Це зумовлено тим, що, по-перше, цей напрямок є перспективним

з огляду на сфери використання, які він охоплює: автомобілебудування (шасі; дви-

гуни та ін.), авіація (планери літаків – просторові конструкції; силові установки –

гвинти, поршневі та газотурбінні двигуни тощо), промислові підприємства (посуди-

ни високого тиску; теплообмінники; котли; турбіни; резервуари), виробництво (де-талі машин; литво та поковки), будівництво (будинки; споруди; структури матеріа-лів), інші галузі (корозії під ізоляцією; атракціони; трубопроводи – моніторинг спра-вності, виявлення течей; кораблі; колії; колеса) тощо. Наприклад, неруйнівному ко-

нтролю належить до 25 відсотків вартості робіт в сучасному авіабудуванні, не наба-гато менше в залізничному та інших видах транспорту, енергетиці та фактично в будь-якій іншій галузі [1, с. 95]. По-друге, на території країн колишнього СРСР ще з-за радянських часів створені наукові школи і дотепер працює велика кількість державних та приватних підприємств та вчених, які на цьому спеціалізуються.

Загалом неруйнівний контроль за ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий.

Классификация видов и методов» [2] об’єднує дев’ять видів контролю (магнітний,

електричний, вихрострумовий, тепловий, радіохвильовий, акустичний, радіаційний,

оптичний, контроль проникними речовинами) та сотні методів. До методів і засобів неруйнівного контролю висуваються такі вимоги: простота методик контролю, тех-

нічна доступність засобів в умовах виробництва, ремонту та експлуатації; можли-

вість механізації і автоматизації контролю технологічних процесів, а також управ-ління ними з використанням сигналів, що видаються засобами контролю; висока на-дійність дефектоскопічної апаратури і можливість використання її в різних умовах;

узгодженість часу, що витрачається на контроль, з часом роботи іншого технологіч-

ного обладнання; можливість здійснення контролю на всіх стадіях виготовлення, експлуатації та ремонті виробів; можливість контролю якості продукції за більшіс-тю заданих параметрів; висока достовірність результатів контролю тощо.

Фактори інформаційної перенасиченості навчального матеріалу та необхідно-

сті володіння студентами ґрунтовними знаннями фізики, металознавства та матеріа-лознавства, технологічних та інших дисциплін відображаються на змісті навчальної дисципліни. Ці особливості, а також обмеження часу на вивчення, вимагають зваже-ного та науковообґрунтованого підходу до розробки методики навчання неруйнів-ного контролю, яка повинна відповідати класичним дидактичним принципам на-вчання (наочності, доступності, свідомості і активності, систематичності і послідов-ності, міцності, науковості, зв'язку теорії з практикою), та до створення і написання

8

підручників або навчальних посібників з цієї дисципліни. Методика навчання по-

винна давати відповіді на питання «Чому вчити? Як вчити? Як навчатися?». Відпо-

віді на ці питання органічно пов’язані з завданнями, що ставляться перед вищою

школою на сучасному етапі розвитку суспільства. Відомою є компетентнісна модель підготовки фахівця з неруйнівного контро-

лю та технічної діагностики, що розроблена А. Г. Протасовим [3], яка в основі має елементи знаннєво-предметної форми навчання і складається з п’яти блоків (цільо-

вий, змістовний, операційно-діяльнісний, контрольно-оцінний та забезпечувальний

компоненти), що функціонально пов’язані й об’єднані в систему функцією корегу-

вання. Така модель висвітлює загальну структуру навчання студентів інженерного

спрямування. Також автор акцентує увагу на важливості розробки технології на-вчання фахівців з неруйнівного контролю та технічної діагностики спеціальним ди-

сциплінам, кінцевою метою якої є формування професійної компетентності фахівців [4]. Згідно інших джерела [5], акцент на гнучкості навчання майбутніх інженерів та їх основних компетентностях допоміг би гарантувати, що заклади вищої освіти врі-вноважуть різнобічне навчання кожної дисципліни.

Важливість подібних методичних вдосконалень відзначають також й інші вче-ні, які звертають увагу на те, що у багатьох студентів є невелика або повністю відсу-

тня підготовка до діапазону професійних викликів, з якими вони можуть зіштовхну-

тися у майбутньому [6; 7].

Колектив авторів у роботі [8] вважає, що для «розвитку та вдосконалення освітнього процесу та формування навчально-освітнього середовища світового рівня в галузі неруйнівного контролю» необхідно вдосконалювати матеріально технічну

базу, робити акцент на інформатизації освіти, на взаємодії з підприємствами та вче-ними відповідного профілю. З цього питання широко відомою є ідея, що інженерна освіта повинна частково фінансуватися зацікавленими корпораціями [9].

Також, науковці виділяють важливе значення підтримки компоненти ВНЗ

державних стандартів вищої освіти, що розробляється навчальним закладом на су-

часному рівні. До важелів забезпечення подібного результату можна віднести [8, с. 19]:

- орієнтацію на компетентність випускників як результат навчання; - використання кредитної системи ECTS для оцінки знань, а також дидактич-

них одиниць програми, що забезпечують їх досягнення; - врахування вимог міжнародних стандартів ISO 9001:2000, європейських ста-

ндартів та інструкцій для забезпечення якості вищої освіти у межах Болонського

процесу, а також національних та міжнародних критеріїв якості освітніх програм.

На необхідність провадження інноваційних вдосконалень у всі компоненти

освітнього процесу підготовки кваліфікованих інженерів та інженерів-педагогів вка-зують також й інші автори [10–13].

Реструктуризація, зменшення обсягу, злиття та скорочення наукових дослі-джень, аутсорсинг, співробітництво й автоматизація у виробництві та проектуванні – все це спроби вижити в новій економічній обстановці [14]. Від сучасних інженерів вимагають сформувати природу і якість життя. Все це зачіпає вимоги до інженерів і вимоги до педагогів.

9

Аналіз удосконалень, що пропонуються до запровадження у процес навчання неруйнівного контролю, дозволив виділити наступні професійно-важливі якості майбутніх фахівців: гнучкість мислення, контроль за дією при вирішенні технічних

проблем, професійна пам'ять, сформованість логіко-каузального мислення. Загалом, усі пропозиції спрямовані на удосконалення освітнього процесу, але

питання підвищення ефективності методики навчання неруйнівного контролю ви-

світлюються лише поверхнево. Формування або вибір ефективної методики навчан-

ня визначається в першу чергу відповідною нормативною документацією вищої освіти.

Вирішення завдань ефективного навчання неруйнівного контролю ускладню-

ється тим, що вимоги Болонського процесу передбачають перенесення акценту на-вчально-пізнавальної діяльності студентів ВНЗ з аудиторних занять на самостійну роботу. На їх виконання об’єм аудиторних занять майже з усіх навчальних дисцип-

лін у вищих навчальних закладах зменшився приблизно в 1,5–2 рази. Особливо такі зміни у найближчій перспективі впливають на інформаційномісткі технічні дисцип-

лін та дисципліни, що динамічно розвиваються. Узагальнені кваліфікаційні вимоги до випускника з відповідного напряму мо-

жна охарактеризувати, у відповідності з робочою навчальною програмою (див. До-

даток А), як «формування у студентів знань, умінь і навичок, які спрямовуються на забезпечення їх кваліфікованої участі в багатогранній діяльності інженера з випуску

якісної продукції». На підставі цих вимог формуються цілі навчання. Професіональну діяльність майбутніх інженерів-педагогів в контексті цієї ди-

сципліни за функціями можливо представити наступним чином [15; 16]:

1) контрольно-технологічна функція, що об’єднує контрольно-підготовчу,

контрольно-повірочну та контрольно-оціночну складові; 2) техніко-технологічна функція, яка включає наступні складові: визначен-

ня принципів взаємодії з об’єктами контролю; визначення засобів вимірювання, зняття та первинного перетворення інформації; обґрунтування будови вторинного

перетворювача інформації; визначення схеми виведення інформації; вибір пристрою

обробки та збереження інформації; 3) проектна функція, що містить базово-аналітичну та проектно-

технологічну складові; 4) науково-дослідна функція, що включає наступні складові: можливості

неруйнівного контролю технічних об’єктів; можливості неруйнівного контролю в екологічній діагностиці; можливості неруйнівного контролю в боротьбі з терориз-мом;

5) екологічно-забезпечувальна функція, яка об’єднує екологічну складову

та складову забезпечення здорової життєдіяльності; 6) функція охорони праці та техніки безпеки;

7) організаційно-економічна функція; 8) функція автоматизації контролю;

9) інші функції. Кожна з функцій діяльності містить певний перелік специфічних вмінь та

знань.

10

Зміст навчання в контексті конкретної дисципліни визначається видами, рів-нями сформованості та змістом вмінь, видами та рівнями задач діяльності та знань, що регламентуються складовими компонентами вищого навчального закладу та га-лузевої компоненти державних стандартів вищої освіти (ДСТВО). З цих складових

виділимо освітньо-кваліфікаційну характеристику (ОКХ) та варіативну ОКХ, освіт-ньо-професійну програму (ОПП) та варіативну ОПП, програму дисципліни.

Складові, що аналізуються, детально розглянуті у навчальному посібнику

В. О. Салова [17]. Так, відомо, що типові задачі діяльності, які визначають кваліфі-кацію фахівця, класифікуються [17]:

• за видами, що визначають розподіл змісту за циклами навчання: соціа-льні; професійні;

• за рівнями, що визначають розподіл змісту навчання за освітньо-

кваліфікаційними рівнями: стереотипні; діагностичні; евристичні. Уміння, що визначають зміст професійної підготовки, поділяють [17]:

• за видами, що визначають кваліфікаційний рівень, види та форми навча-льних занять, структуру кваліфікаційних завдань, умови діагностики рівня сформо-

ваності вмінь, на: предметно-практичні; предметно-розумові; знаково-практичні; знаково-розумові.

• за рівнями, що визначають обсяг часу на засвоєння, критерії діагностики

досягнення, цілей підготовки, процедуру та час на виконання кваліфікаційних за-вдань, на: уміння виконувати дію, спираючись на матеріальні носії інформації щодо

неї (О); уміння виконувати дію, спираючись на постійний розумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації (Р); уміння виконувати дію автоматично,

на рівні навички (Н).

Знання, класифікуються наступним чином [17]:

• за видами, що визначають освітній рівень підготовки, структуру програ-ми дисциплін, структурно-логічну схему навчання та форми тестових завдань: по-

няття; явища; відношення; алгоритми.

• за рівнями, що визначають науковий рівень викладання, обсяг часу на засвоєння, зміст та рівень тестових завдань: ознайомчо-орієнтовні (ОО); понятійно-

аналітичні (ПА); продуктивно-синтетичні (ПС).

Розглянемо освітньо-кваліфікаційні характеристики [15; 16] та освітньо-

професійні програми [18; 19] підготовки спеціаліста й магістра за спеціальністю

7.010104.35 та 8.010104.35 відповідно «Професійне навчання. Метрологія, стандар-

тизація та сертифікація». Також детально розглянемо навчальну програму з дисцип-

ліни «Автоматизація контролю та неруйнуючий контроль» для цієї спеціальності. Згідно ОКХ [15] підготовки спеціаліста за спеціальністю 7.010104.35 характе-

рними є професійні задачі діяльності, що безпосередньо спрямовуються на виконан-

ня завдань, які ставляться перед фахівцем. В ОПП [18] для дисципліни «Автомати-

зація контролю та неруйнуючий контроль» вказується діагностичний рівень задачі діяльності, що передбачає діяльність відповідно до заданого алгоритму, який міс-тить процедуру часткового конструювання рішення. Превалюють знаково-практичні уміння (виконання операцій зі знаками та знаковими системами) з опорою на мате-

11

ріальні носії інформації щодо неї. Рівень засвоєння знань є понятіно-аналітичним.

Формуються усі види знань. Розглянемо ОКХ [16] та ОПП [19] для слухачів магістратури. В контексті вка-

заної дисципліни характерними є професійні задачі діяльності з евристичним рівнем

формування, тобто таким, що передбачає діяльність зі складним алгоритмом, який

містить процедуру конструювання рішень. Превалюють предметно-розумові уміння (виконання операцій з розумовими образами предметів) з опорою на матеріальні но-

сії інформації щодо неї. Рівень засвоєння знань, що забезпечує евристичну діяль-ність, є продуктивно-синтетичним. Формуються усі види знань.

Детально рівні сформованості знань в залежності від конкретного змістового

модулю для зазначеної спеціальності представлено у табл. 1.1, що відповідає робо-

чій навчальній програмі з дисципліни «Автоматизація контролю та неруйнуючий

контроль» (див. Додаток А). У програмі висвітлені теми, які охоплюють усі види

контролю за ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и

методов» [2], що свідчить про повноту та завершеність її змісту.

Таблиця 1.1

Зміст дисципліни «Автоматизація контролю та неруйнуючий контроль»

№

тем

Змістові модулі

Рівень сформованості знань Спеціаль-ність

7.010104.35

(Сп.)

Спеціаль-ність

8.010104.35

(Маг.) 1 2 3 4

ЛЕКЦІЇ Модуль 1. Неруйнівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери ви-

користання

1.1

Засади неруйнівного контролю (НК). Дефек-

ти, що виявляються за допомогою пристроїв НК. Класифікація видів та методів НК. Аналіз ГОСТу 18353-79 «Контроль неразрушающий.

Классификация видов и методов»

Ознайомчо-

орієнтовний

(підрівень репродукції)

Понятійно-

аналітичний

1.2

Магнітний НК: методи; фізичні основи; на-прями контролю; методика проведення. Акус-тичний НК: методи; фізичні основи; напрями

контролю; методика проведення

Понятійно-


Продуктив-но-

синтетичний

1.3

Контроль проникними речовинами: методи;

фізичні основи; напрями контролю; методика проведення

Понятійно-




Модуль 2. Види та методи НК та їх характеристика

2.1

Електричний НК: методи; фізичні основи; на-прями контролю; методика проведення. Ра-діохвильовий НК: методи; фізичні основи;

напрями контролю; методика проведення

Понятійно-




12

Продовження табл. 1.1

1 2 3 4

2.2

Радіаційний НК: методи; фізичні основи; на-прями контролю; методика проведення. Вихрострумовий НК: методи; фізичні основи;


Понятійно-


Продуктивно-


2.3

Тепловий НК: методи; фізичні основи, напря-ми контролю; методика проведення. Оптичний НК: методи; фізичні основи; на-прями контролю; методика проведення

Понятійно-




Модуль 3. Автоматизація контролю

3.1 Основи автоматизації контролю Понятійно-




3.2 Автоматизовані та роботизовані засоби конт-ролю. Перетворювачі

Понятійно-


Понятійно-


ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ

Модуль 1. Неруйнівний контроль: основні види,методи, особливості та сфери ви-


1.1 Розрахунок параметрів акустичного НК Понятійно-




1.2 Аналіз методів магнітного виду контролю з використанням каузальних мереж

Понятійно-




1.3 Оцінка чутливості пенетранта при капілярно-

му НК

Понятійно-





2.1 Визначення дефектоскопічних можливостей

НК з використанням семантичних мереж

Понятійно-




2.2 Визначення глибини дефекту з використан-

ням електропотенціального методу

Понятійно-




2.3

Дослідження якості радіографічного контро-

лю з використанням гальмівного рентгенівсь-кого випромінювання

Понятійно-





3.1 Розрахунок напруження вихрового трансфор-

маторного перетворювача Понятійно-


Понятійно-


3.2 Дослідження використання в промисловості основних видів НК

Понятійно-




ЛАБОРАТОРНІ ЗАНЯТТЯ

Модуль 1. Неруйнівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери ви-


1.1 Ультразвукова товщинометрія та дефектоско-

пія Понятійно-




13


1 2 3 4

1.2 Вивчення призначення, принципу роботи та характеристик ультразвукового дефектоскопа

Понятійно-





2.1 Магнітна та вихрострумова дефектоскопія Понятійно-




2.2 Магнітна товщинометрія захисних покриттів Понятійно-





3.1

Оцінка вібрацій підшипникового вузла авто-

матизованими засобами неруйнівного контро-

лю

Понятійно-


Понятійно-


Також важливою є специфічна проблема розробки та вибору раціональних ме-тодів навчання неруйнівного контролю, адже саме методи визначають характер на-вчальної взаємодії. Визначення методів навчання значно залежить від дидактичних

цілей, змісту і завдань навчання, а також від особливостей тих, хто навчається. Ви-

бір методів навчання повинен ґрунтуватися на теорії відображення і відповідати на-ступним умовам: у знаннях ті, хто навчається, бачать об’єктивне відображення зов-нішнього світу; пізнання предметів та явищ зовнішнього світу відбувається шляхом

розкриття їх взаємозв’язків та розвитку; засвоєння законів та теорій поєднується з практичною діяльністю студентів, придбанням практичних навичок та вмінь, а та-кож з їх застосуванням [20].

Багато сучасних педагогів та методистів виділяють класифікацію методів, ро-

зроблену М. М. Скаткіним та І. Я. Лернером як найбільш доскональну [21]. Розгля-немо цю класифікацію більш детально.

До першої групи належать пояснювально-ілюстративні (інформаційно-

рецептивні) методи, головне призначення яких полягає в організації засвоєння знань у готовому вигляді. Викладач повідомляє готову інформацію різними засобами, а ті, хто навчаються, сприймають, усвідомлюють і фіксують у пам'яті цю інформацію.

Пояснювально-ілюстративні методи відносяться до найбільш економних способів передачі накопиченого людством узагальненого і систематизованого досвіду насту-

пному поколінню. Викладач повідомляє інформацію за допомогою усного слова (пояснення, розповідь, лекція), друкованого слова (підручник), наочних засобів (ка-ртини, кіно- та діафільми, схеми, натуральні об'єкти в аудиторії тощо), практичного

показу способів діяльності (показ досвіду роботи на верстаті, способу розв'язання задачі, доведення теореми, способів складання плану, анотації і т.д.). Ці методи

включають розповідь, лекцію, пояснення, використання і вивчення літератури, ви-

користання наочних засобів, дидактичних машин і т.п. Вони тренують пам'ять, да-ють знання, але не сприяють розвитку творчого мислення.

До другої групи належать репродуктивні методи, головною ознакою яких є ві-дтворення і повторення способу діяльності за завданнями викладача. Дані методи

14

характеризують не тільки діяльність того, хто навчається, але й передбачають орга-нізуючу, спонукальну діяльність педагога. З метою підвищення ефективності репро-

дуктивного методу розробляються системи вправ, а також програмовані матеріали,

що забезпечують зворотний зв'язок і самоконтроль. Важливу роль під час здійснен-

ня даного методу грає алгоритмізація, коли викладачем пропонується певний алго-

ритм, тобто правила і порядок дій, в результаті виконання яких той, хто навчається, розпізнає об'єкт (явище), з'ясовує його наявність та одночасно здійснює певний по-

рядок дій.

Третя група представлена проблемним навчанням (використовується голов-ним чином на лекції, в ході роботи з книгою, експериментування і т.д.), яке полягає в тому, що викладач ставить проблему, сам її вирішує, показуючи при цьому шлях

вирішення в його справжніх, але доступних протиріччях. Викладач показує зразки

наукового пізнання, наукового вирішення проблем, а ті, хто навчається, подумки

слідкують за його логікою, засвоюючи етапи рішення цілісних проблем. Результа-том проблемного навчання є засвоєння способу і логіки вирішення поставленої про-

блеми, але ще без уміння застосовувати їх самостійно. Своєрідність цього методу

полягає в тому, що той, хто навчається, не тільки сприймає, усвідомлює і запам'ято-

вує готові знання, а й стежить за логікою доказу, контролює переконливість думки

викладача. Частково-пошукові (евристичні) методи становлять четверту групу методів і

полягають у тому, що викладач організовує участь тих, хто навчається, у виконанні окремих етапів пошуку, конструює завдання, розчленовує його на допоміжні, намі-чає кроки пошуку, а вони здійснюють його самостійно, актуалізуючи наявні знання, мотивуючи свої дії. Ці методи включають самостійну роботу, бесіду, лекції тощо.

До останньої групи належать дослідні методи, які визначаються як спосіб ор-

ганізації пошукової, творчої діяльності тих, хто навчається, рішення нових для них

проблем. Ці методи покликані забезпечити творче застосування знань, оволодіння методами наукового пізнання в процесі пошуку цих методів і застосування їх. Крім

того, вони є умовою формування інтересу, потреби у творчій діяльності. В умовах швидкозмінної навколишньої дійсності статичні підходи й методи

навчання втрачають свою значимість і виникає потреба в динамічних [9].

Відповідно до вимог, які регламентуються нормативною документацією під-

готовки спеціаліста й слухачів магістратури за спеціальністю «Професійне навчан-

ня. Метрологія, стандартизація та сертифікація», можливо припустити, що найефек-

тивнішими методами навчання дисципліни «Автоматизація контролю та неруйную-

чий контроль» за даною класифікацією є поєднання пояснювально-ілюстративних та репродуктивних методів, а також проблемного навчання. Ці методи є ефективними у

різноманітних поєднаннях між собою.

Використання сучасних засобів навчання неруйнівного контролю також є дос-татньо важливою складовою успішної організації навчального процесу. Але ця складова методики навчання, на відміну від інших, стикається з суб’єктивними ма-теріальними можливостями навчальних закладів. За подальшого аналізу засобів бу-

дуть розглядатися підручники і навчальні посібники та їх складові через свої універ-

сальність та невід’ємність. Як вже наголошувалось, за умов наявності сучасного ма-

15

теріально-технічного забезпечення формується навчально-освітнє середовище сві-тового рівня. Для цієї дисципліни доцільно використовувати усі з можливих (підру-

чники і навчальні посібники; засоби наочності; засоби для здійснення практичних

дій; технічні засоби навчання; допоміжні засоби навчального процесу) доступних

засобів. Такі засоби повинні виконувати наступні функції [22]:

а) наочність, яка забезпечує усвідомлення і осмислення навчальної інформації, формування уявлень і понять;

б) інформативність, оскільки засоби навчання є безпосередніми джерелами

знання, тобто носіями певної інформації; в) компенсаторність, яка полегшує процес навчання і сприяє досягненню мети

з найменшими витратами сил і часу;

г) адаптованість, що зорієнтована на підтримку сприятливих умов процесу на-вчання, організацію демонстрацій, самостійної роботи, на забезпечення наступності знань, створення індивідуальної освітньої траєкторії;

д) інтегрованість, яка дозволяє розглядати об’єкт чи явище як в цілому, так і його частини.

Проведемо аналіз існуючих методик навчання неруйнівного контролю на пре-дмет їх відповідності вимогам ДСТВО. Аналіз підручників та навчальних посібників [23–30] як методик навчання предметної галузі, виявив деякі невідповідності.

Підручник І. П.Білокура «Основи дефектоскопії» [23] розрахований на викла-дачів, студентів технічних спеціальностей, що вивчають методи випробовувань ма-теріалів і виробів без руйнування, наукових працівників, а також фахівців, що вико-

нують роботи з дефектоскопії та діагностування. Зміст підручника охоплює всі те-ми, що представлені у робочій навчальній програмі (див. Додаток А) та, відповідно,

у стандарті [2], але рівень формування знань є переважно ознайомчо-орієнтовним на підрівні репродукції. Застосовуються пояснювально-ілюстративні (інформаційно-

рецептивні) методи та репродуктивні методи, контрольно-діагностична складова обмежується загальними завданнями чи запитаннями репродуктивного характеру.

До засобів навчання методики можна віднести таблиці, схеми, рисунки, кількість яких цілком відповідає змісту, але ці засоби відповідають ознайомчо-орієнтовному

рівню.

Навчальний посібник І. М. Каневського «Неразрушающие методы контроля»

[24] призначається студентам напрямку «Приладобудування» та спеціальності «Акустичні прилади та системи». Зміст охоплює лише частину тем, які стосуються засад неруйнівного контролю, оптичного, капілярного, магнітного, вихрострумового

та радіаційного видів контролю. Рівень формування знань є переважно ознайомчо-

орієнотовним на підрівні репродукції. Застосовуються пояснювально-ілюстративні (інформаційно-рецептивні) методи та репродуктивні методи, контрольно-

діагностична складова включає запитання репродуктивного характеру. До засобів навчання можна віднести таблиці, схеми, рисунки та фотографії у достатній кількос-ті, що забезпечують засвоєння змісту на ознайомчо-орієнтовному рівні.

Навчальний посібник В. Д. Криворудченко та Р. А. Ахмаджанова «Современ-

ные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта» [25] призначений для студентів

16

ВНЗ залізничного транспорту напрямку «Рухомий склад залізничного транспорту»,

а також для навчання і підвищення кваліфікації інженерно-технічних працівників та дефектоскопистів вагоно- та локомотивобудівельних та ремонтних підприємств. До

змісту входять теми, які описують засади неруйнівного контролю, акустичний, ви-

хрострумовий, магнітний, тепловий, радіаційний контроль та контроль проникними

речовинами. Рівень формування знань є ознайомчо-орієнтовним на підрівні зна-йомств. Використовуються тільки пояснювально-ілюстративні (інформаційно-

рецептивні) методи без контрольно-діагностичної складової. Наводяться таблиці, схеми та рисунки, що забезпечують засвоєння змісту на ознайомчо-орієнтовному

рівні. Посібник під редакцією В. Г. Щербінського «Методы дефектоскопии сварных

соединений» [26] призначений для учнів енергетичних, енергобудівельних та зва-рювальних технікумів. Наводиться інформація з акустичного, радіаційного, вихрос-трумового, магнітного та контролю проникними речовинами. Рівень формування знань є ознайомчо-орієнтовним на підрівні знайомств. Використовуються поясню-

вально-ілюстративні (інформаційно-рецептивні) методи без контрольно-

діагностичної складової. До засобів навчання можна віднести таблиці, схеми, рисун-

ки та невелику кількість фотографій.

Навчальний посібник Є. В. Сударікової «Неразрушающий контроль в произ-водстве» [27; 28] призначається для студентів спеціальності «Прилади та методи ко-

нтролю якості та діагностики». У дуже стислому форматі розглядаються усі теми,

що представлені у робочій навчальній програмі (див. Додаток А) та стандарті [2],

причому значна частина змісту повністю не відповідає заявленій тематиці. Рівень формування знань є переважно ознайомчо-орієнтовним на підрівні репродукції. За-стосовуються пояснювально-ілюстративні (інформаційно-рецептивні) методи та ре-продуктивні методи, а контрольно-діагностична складова обмежується загальними

завданнями чи запитаннями репродуктивного характеру. До засобів методики на-вчання можна віднести таблиці у достатній кількості, схеми та рисунки в обмеженій

кількості. Навчальний посібник А. М. Шкілько «Неразрушающие методы контроля ме-

таллов и узлов энергетического оборудования» [29] призначений для студентів спе-ціальностей «Теплові електричні станції» та «Промислова теплоенергетика». При-

водяться практично усі (окрім радіохвильового контролю) теми, що представлені у

робочій навчальній програмі (див. Додаток А) та стандарті [2]. Рівень формування знань в основному є ознайомчо-орієнтовним на підрівні знайомств. Використову-

ються пояснювально-ілюстративні (інформаційно-рецептивні) методи без контроль-но-діагностичної складової. Наводяться таблиці, схеми та рисунки.

Навчальний посібник Л. В. Гапонової «Техническая диагностика систем теп-

логазоснабжения и вентиляции» [30] призначений для студентів технічних спеціа-льностей вищих навчальних закладів. Наводиться інформація про методи контролю

(акустичні, радіаційні, магнітні, контроль проникними речовинами, комбіновані та ін.), що є характерними для відповідної галузі. Рівень формування знань в основно-

му є ознайомчо-орієнтовним на підрівні знайомств. Використовуються пояснюваль-

17

но-ілюстративні (інформаційно-рецептивні) методи без контрольно-діагностичної складової. Наводяться таблиці, схеми та рисунки.

З аналізу можна побачити, що змістові модулі методичних систем практично

відповідають вказаній програмі. Але рівні формування знань та методи навчання не відповідають сучасним вимогам. Рівні є у більшості випадків ознайомчо-

орієнтовними на підрівнях знайомства чи репродукції за потреби у понятійно-

аналітичних або продуктивно-синтетичних рівнях формування знань. Контрольно-

діагностична складова у випадку її присутності [23; 24; 28], обмежується загальними

завданнями чи запитаннями репродуктивного характеру. Методи в основному є по-

яснювально-ілюстративними (інформаційно-рецептивними) та репродуктивними за потреби у проблемному навчанні, евристичних та дослідних методах, крім названих.

Це свідчить про необхідність переосмислення підходів до формування методики на-вчання неруйнівного контролю.

Отже, постає проблема розробки ефективної методики навчання неруйнівного

контролю за умов: 1) відображення містких інформаційних блоків, що є характерними для даної

дисципліни;

2) дотримання нормативних вимог, що регламентуються освітніми стандарта-ми з питань тем змістових модулів, необхідного часу на навчання, рівнів формуван-

ня умінь та знань.

1.2 Теоретичне обґрунтування та розробка моделі змісту навчання неруй-

нівного контролю

Загальний зміст навчальної дисципліни та концепції його розробки підпоряд-

ковуються вимогам ДСТВО. Компоненти методики навчання повинні синхронно

узгоджуватись з відповідною структурою моделей змісту та його відображення. У

розробці, визначенні та теоретичному обґрунтуванні складових змісту навчання студентів неруйнівного контролю полягає завдання даного підрозділу.

У теперішній час існує низка теорій навчання і відповідних дидактичних мо-

делей процесу навчання. Необхідно виділити наступні теорії [31; 32]:

- асоціативна теорія навчання – модель навчання як управління процесом на-копичення та переробки чуттєвого досвіду;

- діяльнісна (умовно-рефлекторна) теорія навчання – модель процесу навчання як стимуляції пізнавальної та дослідницької активності тих, хто навчається, через спрямування та організацію їх практичної діяльності (наприклад, широко відома проблема, що полягає у більшій спеціалізації студентів на науці й дослідженнях на відміну від спеціалізації на практиці [14]);

- знакова теорія навчання – модель процесу навчання як формування у тих,

хто навчається, узагальнених понятійних систем і прийомів розумової діяльності; - операційна теорія навчання – модель процесу навчання як управління психі-

чною діяльністю через організацію предметно-мовної діяльності. Виокремлюються також різні психологічні теорії навчання, у тому числі: тео-

рія поетапного формування нових знань і дій (П. Я. Гальперін [33]), теорія установ-ки (Д. Н. Узнадзе [34]), теорія розвивального навчання (Б. Г. Ананьєв [35], В. В. Да-

18

видов [36], Д. Б. Ельконін [37], Л. В. Занков [38], Г. С. Костюк [39], М. А. Менчин-

ська [40]), теорія формування теоретичного мислення (В. В. Давидов [41]), теорія проблемного навчання (Т. В. Кудрявцев [42], І. Я. Лернер [43], А. М. Матюшкін

[44], М. І. Махмутов [45; 46]).

Кожний з підходів має свої переваги та недоліки. Але всі вони знаходять своє використання в окремих галузях. Ці підходи не завжди запроваджуються у чистому

вигляді, а постають у інтегрованих формах. Необхідність запровадження методів проблемного навчання неруйнівного контролю обумовлюється нормативними вимо-

гами до дисципліни. «Способи дій повинні бути засвоєними студентами у ході на-вчання, і в цьому полягає його мета» [47, с. 39] – цим обумовлюється використання діяльнісної моделі навчання. У своїй сукупності методи діяльнісного проблемного

навчання відображають сучасні прогресивні напрями та повинні максимально опти-

мізувати навчальний процес. Загалом, ефективне навчання неможливе без систематичного використання

методів отримання, обробки та систематизації знань [48]. Багато авторів наголошує на необхідності присвячення найбільш значної уваги змісту, що стосується безпосе-редньо предметних знань (фактів) в порівнянні з фоновими знаннями (викладками,

тлумаченнями, поясненнями) та інформацією, яку прийнято називати «водою», що

досягає часом надзвичайно великих обсягів [47; 49]. З цього приводу проф. Л. Кате-хі (Університет Пердью) влучно зазначає, що зі збільшенням людських знань «наші навчальні зусилля усе більше й більше сприймаються як безглузді спроби викладати

все ні про що» [50, с. 153].

Тому, з огляду на проблеми, що постають перед розробниками методики на-вчання неруйнівного контролю, на думку авторів, доцільно звернутися до галузі ко-

гнітивної науки (рос. – когнитивистика; англ. – сognitive science). Цей міждисциплі-нарний напрямок, що об'єднує в собі елементи педагогіки, штучного інтелекту, ан-

тропології, психології, філософії, нейрофізіології та лінгвістики, спрямовується на створення біологічно правдоподібних методів пізнання [51]. Також, когнітивна нау-

ка широко пропонується під назвою «штучний інтелект у навчанні» [52].

Такий підхід зумовлюється появою нових, їх удосконаленням та актуальністю

відомих методик, які дають змогу ефективніше використовувати творчий потенціал

і тих, хто навчає, і тих, хто навчається. До таких удосконалень, наприклад, належить технологія концентрованого навчання [53], впровадження якої дає змогу здійснюва-ти весь процес навчання або окремих його частин стисло, концентровано, у приско-

реному темпі. Під поняттям концентрованого навчання розуміється «спеціально ор-

ганізований процес навчання, що передбачає процес засвоєння тими, хто навчається, великої кількості навчальної інформації без збільшення навчального часу за рахунок більшої її систематизації (узагальнення, структурування) та іншого (відмінного від

традиційного) тимчасового режиму занять» [53, с. 5]. Концентроване навчання включає [54, с. 490]: використання всіх відомих можливостей людського мозку і ор-

ганів відчуття у сприйнятті й засвоєнні інформації; використання різних видів на-дання інформації (аудіо-, відео-, кодованого); сприйняття інформації всіма можли-

вими каналами; використання усієї багатоманітності методів і форм концентрування навчальної діяльності; принцип економії часу-енергії; принцип структурно-часової

19

оптимізації вивчення навчального матеріалу; широкий діапазон методів навчання; співпраця викладача і студента (вчителя й учня). Саме таких умов, а також умов, що

детально аналізувалися у попередньому підрозділі, необхідно дотримуватись під час розробки методики навчання неруйнівного контролю.

На необхідності впровадження нейробіологічної концепції навчання та фор-

мування у студентів фізіологічного способу мислення наголошує І. С. Кучеров [55].

Штучний інтелект у навчанні пропонує значну кількість класифікацій знань та моделей їх подання, а класифікаційні ознаки визначаються вимогами практики.

Відомі наступні класифікації [52]. По відношенню до носія знань, виділяють знання першого роду (деперсоніфіковані знання, що включають загальновідомі фак-

ти, явища, визначення, закономірності, теорії тощо) та знання другого роду (індиві-дуальні знання, тобто знання першого роду якими володіє індивідуум або знання, що виявляються індивідуумом на основі власного досвіду). В залежності від рівня засвоєння розрізняють уявні (знання, що характеризуються лише ремінісценціями),

вимовлені (знання, що піддаються усним інтерпретації та аналізу) та записані знання (знання, що є вже вимовленими та піддаються письмовим інтерпретації та аналізу).

В залежності від природи знань, їх поділяють на декларативні (фактичні знання), процедурні (правила перетворення об’єктів предметної галузі) та операційні (пове-дінкові) знання.

Існують й інші класифікації знань. За останньою класифікацією, на якій слід

зупинитися, виділяються наступні типи знань [56]: об’єкти реального світу (безпо-

середнє сприйняття людиною навколишнього світу); ствердження і визначення по-

нять; концепції (перегрупування або узагальнення базових об’єктів); відносини

(зв’язки між поняттями та між концепціями); теореми з правилами їх використання; алгоритми вирішень; стратегії та евристики (природжені або придбані правила по-

ведінки, що дозволяють приймати рішення про необхідні дії в конкретних ситуаці-ях); метазнання (знання про знання).

Класифікації моделей подання знань тісно переплітаються з класифікаціями

самих знань. Так, з точки зору природи знань, що відображаються, моделі подання знань поділяють на декларативні і процедурні [57]. Декларативна модель подання знань ґрунтується на припущенні, що проблема подання деякої предметної галузі зважується незалежно від того, як ці знання потім будуть використовуватися. Тому

модель складається зі статичних описових структур знань. Для декларативних форм

особливою є організація бази знань, за якої у ній зберігаються тільки описи об’єктів і їхніх семантичних відношень і відсутня інформація про те, як можуть бути викори-

стані дані описи. Така універсальність забезпечує гнучкість і економічність деклара-тивного подання,тому що дозволяє по-різному використовувати ті самі факти. У де-кларативних моделях не містяться в явному виді описи виконуваних процедур. Ці моделі являють собою звичайно множини незалежних фактів або тверджень, що до-

зволяє здійснювати модифікацію знань і навчання простим додаванням або усунен-

ням тверджень. Предметна галузь подається у вигляді синтаксичного опису її стану

(за можливістю, повного) [58].

За процедурального подання знань семантика безпосередньо закладена в опис елементів бази знань. У порівнянні з процедуральною частиною статична база знань

20

у них є малою. Вона містить не «незмінні аксіоми», а лише так звані «твердження»,

які є прийнятними в даний момент. Розходження між декларативним і процедурним поданням можна виразити як

розходження між «знати що» і «знати як». Кожне подання має свої переваги і недо-

ліки. Прагнення найбільш повно використовувати переваги обох видів подань приз-вело до розробки змішаних подань, тобто декларативних подань із приєднаними

процедурами [58].

Моделі подання знань також поділяють на логічні й евристичні. Логічні моделі подання знань засновані на понятті формальної системи. Їхніми

прикладами можуть бути числення предикатів і будь-яка конкретна система проду-

кцій. Ці моделі є дедуктивними системами; у них використовується модель виве-дення з заданої системи посилок за допомогою фіксованої системи правил. Подаль-ший розвиток предикатних систем пов’язаний з переходом до індуктивних систем.

Евристичні моделі подання знань, на відміну від логічних, мають різноманіт-ний набір засобів, що передають специфічні особливості моделі, і в цьому змісті пе-ревершують логічні як за можливістю адекватно подати предметну галузь, так і за ефективністю використовуваних правил виведення. До евристичних моделей варто

віднести мережеві, фреймові й продукційні моделі. Відзначимо, що продукційні мо-

делі, що використовуються для подання знань, відрізняються від формальних про-

дукційних систем використанням більш багатих правил і змістом евристичної інфо-

рмації про специфіку предметної галузі, що виражається у вигляді семантичних

структур.

Відома також наступна класифікація моделей знань: прагматичні моделі (від-

ношення між системами), семантичні моделі (засіб вираження смислу), синтактичні моделі (правила утворення і перетворення) [59].

Зупинимось на найбільш загальній класифікації моделей подання знань, що

виділяють теоретики штучного інтелекту. За цією класифікацією моделі поділяють-ся на логічні, в основі яких лежить формальна модель; продукційні, засновані на продукціях (спосіб представлення процедурних знань); мережеві, в основі яких ле-жить семантична мережа; фреймові, засновані на фреймах [60; 61]. Можна привести

ще ряд класифікацій моделей подання знань, але, по-перше, як вже відзначалося, класифікації формуються у відповідності з вимогами практики, а, по-друге, доціль-ніше приділити увагу безпосередньо видам подання знань, змісту. Моделі, що зо-

всім не пристосовані для читання їх людиною, аналізуються поверхнєво чи свідомо

упускаються. В логічних моделях предметна галузь або задача описуються у вигляді набору

аксіом. До переваг логічного підходу можна віднести [58, с. 99–100]:

- наявність логічних формалізмів – головним чином числення предикатів, що

має ясну формальну семантику;

- забезпечення простої та ясної нотації для запису фактів, що має чітко визна-чену семантику (принаймні для методів, заснованих на традиційній логіці першого

порядку). Кожний факт подається в базі знань тільки один раз, незалежно від того,

як він буде використовуватися надалі. База знань, розроблена із застосуванням логі-чних методів, як правило, є досить простою для розуміння;

21

- високий рівень модульності знань і одночасно можливість одержання єдиної системи подання, у якій логічно роз’ясняються властивості знань як єдиного цілого.

Отже, за допомогою логіки предикатів можна, визначаючи довільним чином

знання, з’ясувати, чи є або відсутні протиріччя між новими і вже існуючими знан-

нями.

Недоліками логічного підходу є [58, с. 100]:

- відсутність чітких принципів організації фактів у базі знань. Без виділення і послідовного проведення таких принципів велика модель перетворюється в погано

оглядний конгломерат незалежних фактів, що важко піддаються аналізу й обробці; - неможливість використання природної мови в системах машинного подання

знань через відсутність формальної семантики природної мови;

- надмірний рівень формалізації подання знань унаслідок збереження власти-

вості цілісності, труднощі їхнього прочитання, не занадто добра продуктивність об-

робки.

Ця модель ставить занадто високі вимоги та обмеження до предметної галузі [62], тому ми не будемо більше на ній зупинятись.

Продукційна модель або модель, що базується на правилах [63], дозволяє представляти знання у вигляді пропозицій типу «Якщо (умова), то (дія)» [62].

Перевагами продукційних моделей є [58, с. 109]:

- модульність організації знань у вигляді продукційних правил;

- незалежність правил, що виражають самостійні фрагменти знань про пред-

метну область. Важливий аспект у моделюванні продукційних систем – це відсут-ність синтаксичної взаємодії між продукційними правилами. Правила не можуть «викликати» інше правило безпосередньо. При цьому вони не можуть установлюва-ти значення змінних в інших продукційних правилах;

- простота створення і розуміння окремих правил;

- легкість і природність модифікації знань; - відділення керуючих знань, забезпечуваних циклом «розпізнання – дія» про-

дукційної системи, від предметних знань, зосереджених безпосередньо в правилах,

що дозволяє застосовувати різні керуючі стратегії і легко змінювати базу знань; - природний паралелізм у системі продукцій, асинхронність їхньої реалізації; - простота механізму логічного виведення; - гнучкість у застосуванні знань; - природна відповідність пошуку в просторі станів: компоненти продукційної

системи природно відображаються в логічну структуру пошуку в просторі станів. Недоліками продукційних моделей є [58, с. 109-110]:

- неясність взаємних відношень правил; складність оцінки цілісного образа знань; украй низька ефективність обробки;

- відмінність від людської структури знань; - складність перевірки несуперечності системи продукцій за великого числа

продукцій, що змушує за додавання нових продукцій витрачати багато часу на пере-вірку несуперечності нової системи; недетермінованість (неоднозначність вибору

виконуваної продукції з фронту активізованих продукцій), що обумовлює принци-

пові труднощі при перевірці коректності роботи системи.

22

Відомо, що дерева рішень (дерева вирішальних правил) – один з методів ана-лізу даних, що задає спосіб подання правил виду «Якщо – то» в ієрархічній послідо-

вній структурі, де кожному об’єкту відповідає єдиний вузол, що дає рішення [58].

Загалом, продукційна модель зустрічається майже усюди, та за думкою деяких

експертів майже вичерпала себе, як і відповідна їй психологічна концепція біхевіо-

ризму з ідентичною формулою «стимул-реакція» змінилась на формулу «стимул-

образ-реакція» з психології когнітивізму [64], якій відповідають інші моделі. Більш детального аналізу потребує мережева, семантична модель, структура

якої представлена на рис. 1.1. За індуктивного виведення на основі фактів і відно-

шень між ними, що існують у навколишньому світі, люди використовують асоціати-

вні зв’язки. Для подання таких знань доцільно використовувати мережну модель. Саме графи виявилися ідеальним засобом для формалізації асоціаністських теорій

знань за рахунок точного подання відношень за допомогою дуг та вузлів. Термін

«семантична мережа» означає родину уявлень, що засновуються на графах. Графи

давно використовуються в науці для подання структур понять і асоціацій. Це мере-жа, в вершинах якої знаходяться інформаційні одиниці, а дуги характеризують се-мантичні відношення (лінгвістичні – час, стан, вид, вага, колір, агент, джерело,

приймач та ін.; логічні – заперечення, кон’юнкція, диз’юнкція, імплікація; теорети-

ко-множинні – частина-ціле, елемент-множина, клас-підклас, підмножина, близь-кість та ін.; квантифікаційні – квантори загальності, існування, нечіткі квантори, та-кі як «багато», «кілька», «часто» та ін.) і зв'язки між ними є найбільш загальною мо-

деллю представлення знань [58]. Сама семантична мережа є моделлю пам’яті люди-

ни і не розкриває повністю яким чином виконується подання знань. Вершини мо-

жуть являти собою: поняття, події, властивості. У якості інформаційних одиниць виступають абстрактні або конкретні об’єкти.

Рис. 1.1 Семантична мережа [65]

23

Процес побудови семантичних мереж вимагає ретельного аналізу предметної галузі. Для формалізації та фіксації окремих результатів процесу аналізу предметної області розробляють короткий опис та словник предметної галузі. Також у процесі аналізу предметної галузі виконують узагальнення понять, результати якого опису-

ють та враховують під час побудови семантичної мережі. Основним принципом організації знань на основі семантичних мереж є поділ

екстенсіональних й інтенсіональних знань. При цьому екстенсіональна семантична мережа є основою бази даних, а інтенсіональна – бази знань.

Багатомірність семантичних мереж дозволяє подавати в них численні семан-

тичні відношення, що зв’язують окремі поняття, поняття і події в речення, а також

речення в текстах; крім того, у семантичній мережі може бути відбита семантична ієрархія взаємної підпорядкованості спеціалізованих методів.

Перевагами семантичних мереж є [58, с. 87]:

- великі виразні можливості мережних моделей;

- зручність та логічна прозорість – опис подій і понять проводиться на рівні, дуже близькому до природної мови;

- забезпечується можливість з’єднання різних фрагментів мережі; - відношення між поняттями і подіями утворюють досить невелику і добре

формалізовану множину;

- можливість відображення структури, що властива знанням, оскільки відно-

шення можуть бути явно специфіковані; - для кожної операції над даними і знаннями можна виділити з повної мережі,

що подає всю семантику, деяку частину мережі (фрагмент), яка охоплює необхідні в даному запиті смислові характеристики;

- розміщення в базі знань навколо відповідної вершини всієї точно відомої ін-

формації тієї чи іншої концепції; - ефективний інформаційний пошук, оскільки асоціації між об’єктами визна-

чають шляхи доступу, що проходять по базі знань. Недоліками семантичних мереж є [58, с.87]:

- складність організації процедури пошуку у процесі виведення на семантич-

ній мережі; - відсутність достатньо розробленої денотаційної і, особливо операційної се-

мантики;

- програш семантичних мереж у поданні чисто структурних відношень, які легко реалізуються численням предикатів (логічні зв’язування, квантори спільності й існування) або процедуральному поданні (рівнобіжні процеси, динамічні події);

- менша виразна сила семантичних мереж у порівнянні з логікою предикатів. Зокрема, має певну складність відображення квантифікаторів. Деякі недоліки мо-

жуть бути усунуті за допомогою реалізації механізму спадкування: субконцепти ус-падковують властивості суперконцептів, якщо тільки це явно не заборонено.

Важливим різновидом семантичних мереж є мережа каузальна, в якій дуги ха-рактеризують відношення, що використовуються в каузальній логіці. Ці мережі мо-

жуть бути імплікаційними (присутній бінарний логічний зв’язок), вони відобража-ють причинно-наслідковий зв’язок між елементами мережі [60].

24

Розуміння причинної обумовленості було головним питанням обговорення протягом часу: від «паралелізму причин і умов» Будди, категорій причин Аристоте-ля та Ф. Аквінського до виділення Д. Юмом найважливішого впливу розуміння при-

чинно-наслідкових зв'язків, яке допомагає пояснювати й пророкувати поводження речей для керування ними, «рибної кістки», як методу структурного аналізу при-

чинно-наслідкових зв’язків К. Ішикави та основних принципів причин-наслідків для простого інтуїтивного процесу рішення проблем Д. Л. Гейно [66]. Причинне мис-лення – процес розуміння причин конкретного випадку, за рахунок чого постає мо-

жливість управляти ними у власних інтересах. Можливість зробити висновок про

причинно-наслідкові зв’язки має «важливе значення для наукового мислення, а та-кож є основою для навчання розумним діям у повсякденній діяльності» [67, с. 454].

Перевагою каузальних мереж є те, що у понятті «каузальність» відображається «загальне значення причинності у широкому розумінні слова, тобто обумовленості»

[68, с. 210]. Це наявність всіх обставин, які вже мають місце у даній ситуації до на-ставання наслідку, тобто обставин, за яких можливий, вірогідний, але й не обов’язковий безпосередній перехід від причини до наслідку. Причина ж розумієть-ся як сукупність усіх або більшості обставин, умов, за яких перехід від причини до

наслідку необхідний [68]. Тобто каузальна мережа відображає можливі, ймовірнісні, а не чіткі алгоритмічні напрями розвитку ситуації. Це збільшує її функціональність та ефективність у порівнянні з іншим варіантом.

Але, відомим є існування радикально нормативістського заперечення щодо

каузалістського підходу, яке висловлюється у твердженні, що приписування мента-льним станам каузальних властивостей неможливе, оскільки ці стани є інтенціона-льними і у цьому розумінні – не каузальними [69]. Розуміння дій полягає в інтерпре-тації інтенцій (задумів), які стоять за ними. У певному розумінні проміжною між

строгим каузальним поясненням підстав дій і нормативітським поясненням є пози-

ція, за якої інтенції розглядаються як каузальні диспозиції діяти [70, с. 142].

Не дивлячись на це, нормативне пояснення інтенціональних дій із каузальним

поясненням можливо об’єднати. «Інтенціональний зміст функціонує каузально у

породженні поведінки, яку він репрезентує…» [71, с. 241].

Відомі також зростаючі семантичні мережі, що отримали назву «пірамідаль-ні». Це ациклічний орієнтований граф, в якому немає вершин, тільки з однією ду-

гою, що заходить. За допомогою пірамідальної мережі подають структуру (піраміду)

предметних понять. Пірамідальна семантична мережа відповідає задачі синтезу, во-

на дає уявлення про зв’язки одного об’єкту з іншими [52]. Така мережа більше за інші методи відповідає відомим уявленням про організацію довготривалої пам’яті людини [49]. Подібні мережі доцільно використовувати для більш зручного відо-

браження певних ієрархій.

Різновидом семантичних мереж вважається також нейронна мережа – матема-тична модель побудована за принципом організації та функціонування біологічних

нейронних мереж – мереж нервових клітин живого організму. Але такі мережі май-

же не використовуються в освітньому процесі у вигляді моделей, що можуть чита-тися людиною. Крім того, деякі західні вчені стверджують про їх застарілість та безперспективність [72].

25

У педагогічній практиці відомим є застосування семантичних мереж відповід-

но до вимог навчання. У якості прикладу можна привести використання знакових

візуальних інформаційних моделей на уроках хімії [73], представлення та контролю

знань з інформатики [74] тощо.

Іншою добре розробленою моделлю подання знань є фрейм (рис. 1.2). Фрейм

– це інформаційна структура для представлення стереотипної ситуації. Головна мета фреймів – формалізований опис об’єктів, подій, ситуацій та інших понять та взає-мозв’язків між ними [75]. Основна ідея фреймового підходу до подання знань –

більш тверде, ніж при підході, заснованому на використанні семантичних мереж,

виділення об’єктів і ситуацій проблемного середовища та їхніх властивостей, тобто

усе, що стосується об’єкта або ситуації і є важливим з позицій розв’язуваних задач,

не «розмивається по мережі», а подається у фреймі. Фрейм можна подати у вигляді таблиці, дерева, формули [58].

Рис.1.2 Просторовий фрейм [76, с. 247]

Фреймова модель, розроблена американським вченим М. Мінським, найчас-тіше серед інших моделей з теорії штучного інтелекту застосовується (пропонується до застосування) як інноваційне вдосконалення у вітчизняній педагогічній практиці. Наприклад, зачіпаються наступні питання: можливості розвитку професійного мис-лення майбутнього вчителя на засадах фреймового підходу до вивчення педагогіч-

них дисциплін [77]; дидактичні можливості фреймових технологій навчання студен-

тів [78]; структура фреймової бази знань для побудови електронних посібників [75].

Так, до основних властивостей фреймових структур відносять [78, с. 32]:

1) дидактичну операційність – обов’язковість виділення базових елементів знань, визначення логічних взаємозв’язків між ними за рахунок горизонтальної (внутрішньодисциплінарної) та вертикальної (міждисциплінарної) інтеграції;

2) системність – чітка орієнтація на розвиток цілісних уявлень про об’єкт чи

процес, що вивчаються;

26

3) інваріантність – включення у фреймові структури не лише предметних

знань, а й компонентів знань логіко-методологічного характеру;

4) інформаційну ергономічність – підвищення інформативної ємкості змісту

навчального матеріалу, засвоєння в одиницю часу більшого обсягу знань; 5) економічність – збільшення ефективності опрацювання навчальної інфор-

мації, скорочення часу для пошуку та відтворення навчального матеріалу студента-ми.

Розробка фреймових структур передбачає наступні рівні систематизації на-вчальної інформації [78, с. 32]: 1) виділення ключових понять; 2) виділення сутніс-них ознак цих понять; 3) порівняльне співставлення ознак різних понять, що вивча-ються; 4) встановлення ієрархії понять, що вивчаються; 5) знаково-змістовне «згу-

щення» навчального матеріалу – переведення інформації в графічно-символічну,

структуровану форму.

У процесі запровадження фреймового підходу у навчання різноманітних дис-циплін застосовуються наступні види фреймів (як на паперових носіях, так і в їхніх

електронних версіях) [77]:

- понятійні (розкривають сутність ключового поняття, характеризують його

головні ознаки);

- семантичні (розкривають значення слова і будуються на денотатах, що вира-жають множину об’єктів – явищ, процесів, предметів, властивостей, станів, відносин

та ін.);

- тематичні (дають змогу згорнути весь навчальний матеріал теми у зручні для візуального сприйняття інтегровані чи структурно-логічні схеми, таблично-матричні структури, опорні конспекти тощо);

- фрейми-пояснення або фрейми-розповіді (текстові повідомлення, що містять інформацію про певну подію, розвиток педагогічної ситуації тощо);

- інтегровані фрейми (мають складну структуру, в якій можуть поєднуватися понятійні, семантичні та інші види фреймів).

Найбільш розробленими є моделі, що називаються сценаріями, які, зібрані ра-зом у фреймоподібній структурі, подають послідовність значень або подій. Сценарій

– структуроване уявлення, що описує стереотипну послідовність подій у окремому контексті. Відомі наступні типи сценаріїв [79]: опис послідовності кроків, що ведуть до прогнозованого стану організації, факторів і подій, які роблять вирішальний

вплив на цей процес; опис можливих наслідків. Сценарії спершу були запропоновані як засіб організації структур концептуа-

льної залежності в описанні типових ситуацій. Вони використовуються для органі-зації бази знань в термінах ситуацій. Елементи сценарію – основні частини семанти-

чного значення – представляються відношеннями концептуальної залежності [76].

Зібрані разом у фреймоподібній структурі, вони представляють послідовність зна-чень та подій.

Сценарій включає такі компоненти [58, с. 94]:

- початкові умови, що повинні бути істинними за виклику сценарію;

- результати або факти, що є істинними, коли сценарій завершується;

27

- припущення, які підтримують контекст сценарію, множина припущень опи-

сує прийняті за замовчуванням умови реалізації сценарію;

- ролі, що є діями, що виконують окремі учасники;

- сцени, які подають часові аспекти сценарію.

Елементи сценарію – основні "частини" семантичного значення – подаються відношеннями концептуальної залежності.

Модель змісту на основі фреймової моделі, особливо ефективно для структур-

ного опису складних понять і вирішення задач, у яких відповідно до ситуації бажано

застосовувати різні способи виведення. У той же час ускладнюється керування заве-ршеністю і сталістю цілісного образа, що є недоліком фреймових моделей. Зокрема, з цієї причини існує велика небезпека порушення приєднаної процедури. Слід за-значити, що фреймову систему без механізму приєднаних процедур (а отже, і меха-нізму пересилання повідомлень) часто використовують як базу даних системи про-

дукцій [58].

Визначення найефективнішої моделі змісту предметної галузі неруйнівного

контролю є актуальним питанням в контексті обраної тематики.

Специфіка одержання знань для побудови відповідних моделей також потре-бує аналізу. Головним завданням цього процесу є переведення деяких суб’єктивних

(за допомогою комунікативних методів) та об’єктивних знань (за допомогою текс-тологічних методів) у форму, доступну для споживача [80]. Таким чином, методи

одержання знань поділяються на комунікативні та текстологічні. Комунікативні ме-тоди охоплюють процедури та методи безпосереднього контакту з джерелом знань [63]. Вони поділяються на пасивні, в яких головну функцію витягання знань бере на себе само джерело цих знань (спостереження, протокол «думок уголос», лекції), та активні, в яких джерело знань відіграє пасивну роль (групові: «мозковий штурм»,

круглий стіл, рольові ігри; індивідуальні: анкетування, інтерв’ю, діалог, експертні ігри). Текстологічні методи поділяють на методи аналізу підручників, аналізу літе-ратури та аналізу документів [63]. Текстологічні методи повинні відрізнятися своєю

прагматичністю. «Завдання витягання знань з текстів можна сформулювати як за-вдання розуміння та виділення смислу тексту» [63, с. 124]. Але, відомо, що студенти

здебільшого не вміють витягувати знання з текстів, отже не розуміють їх [52]. Мо-

делі подання інформації спрямовуються на поліпшення показників розуміння інфо-

рмації. Таким чином, подібні методи одержання знань можливо використовувати

для побудови різноманітних моделей змісту.

Комунікативні методи (наприклад, лекції, що проводяться педагогом чи бесіди

з експертами в ході екскурсій на підприємства) можуть стати інструментом одер-

жання знань студентів для побудови відповідних моделей. Ці методи, у вигляді, на-приклад, діалогу з експертом, можливо застосовувати й самим викладачем при під-

готовці відповідного матеріалу. Такий підхід також є одним із засобів набуття ком-

петентності. На важливості розвитку компетентності педагогів наголошують багато

фахівців [6; 81–84 та ін.]. Напевно, найдоступнішими методами витягання знань для побудови моделей змісту як для студентів, так і для викладачів є текстологічні ме-тоди, що головним чином пов’язано з динамічним розвитком інформаційних техно-

логій. Тут зможуть знайти використання усі зі згаданих груп текстологічних методів

28

– аналіз літератури, аналіз підручників, аналіз документів. Не дивлячись на те, що

такий підхід за думкою спеціалістів є найменш розробленим [63] та певною мірою

не відповідає інтелектуальним можливостям студентів [52], перевага в доступності є вирішальною. Крім іншого, жоден з експертів не зможе надати таку повну інформа-цію, що міститься, наприклад, у будь-якому довіднику.

Відомим є алгоритм витягання знань з текстів, запропонований Т. А. Гаврило-

вою та В. Ф. Хорошевським, що полягає у наступних діях [63, с. 131]:

1) складання «базового» списку літератури для ознайомлення з пред-

метною галуззю та читання за списком;

2) вибір тексту для витягання знань; 3) перше знайомство з текстом (поверхове прочитання). Для визна-

чення знайомих слів – консультації зі спеціалістами або залучення довіднико-

вої літератури;

4) формування гіпотези про макроструктуру тексту;

5) уважне прочитання тексту з виписуванням ключових слів та вира-зів, тобто виділення «смислових віх» (компресія тексту);

6) визначення зв’язків між ключовими словами, розробка макростру-

ктури тексту у формі графу або стислого тексту (реферату);

7) формування поля знань на основі макроструктури тексту.

Приведений алгоритм не носить предметного наповнення, тому він потребує відповідних удосконалень.

Таким чином, аналіз літературних джерел свідчить про наявність деяких фра-гментарно розкритих питань, що мають потребу у більшій деталізації та розробці, а саме:

- розробка ефективної моделі змісту предметної галузі неруйнівного контро-

лю;

- визначення характеру знань, які висвітлюються в процесі навчання студентів неруйнівного контролю;

- виявлення інструментів узгодження моделі змісту зі змістом предметної га-лузі, вимогами ДСТВО, специфікою діяльнісного навчання та розробка її теоретич-

ної моделі; - розробка алгоритму побудови моделі змісту конкретної предметної галузі у

відповідності з текстологічним методом одержання знань. Як можна побачити з наведеного вище, саме мережеві та фреймові моделі є

найбільш універсальними та прийнятними для обробки їх людиною. Крім того, ці моделі знаходять використання у сучасній педагогічній практиці.

Порівняємо ці моделі в проекції їх використання для навчання студентів не-руйнівного контролю (табл. 1.2). Критерії для порівняння є рівнозначними між со-

бою та виокремлено з аналізу вимог [58; 77; 78; 85–89] до подібних моделей при за-стосуванні їх у навчальному процесі. До критеріїв відносяться:

1) простота побудови – рівень складності (абстрактності) елемента знань; 2) відображення семантики предметної області; 3) нотаційна адекватність – синтаксична будова моделей подання знань; 4) здатність до опису локальних і глобальних цілей;

29

5) формалізованість – точна фіксація правил створення; 6) доступність – можливість роботи з моделлю з будь-яких місць людям різно-

го інтелектуального рівня та фізичних можливостей;

7) інтерференційні можливості – рівень наслідків впливу різних підходів один

на інший при поданні; 8) адаптивність – можливість поповнення новою інформацією;

9) дидактична операційність – можливість виділення базових елементів знань, визначення логічних взаємозв’язків між ними;

10) системність – формування цілісних уявлень про об’єкт чи процес; 11) інваріантність – формування навичок інваріантного переносу знань і умінь

у нові умови;

12) інформаційна ергономічність – інформативна ємкість змісту навчального

матеріалу, можливості засвоєння в одиницю часу певного обсягу знань; 13) економічність – ефективність навчальної інформації; 14) універсальність – можливість описання знань з різних предметних галузей;

15) природність і наочність подання знань при використанні; 16) розмірність моделі; 17) зручність розробки системи на основі моделі; 18) довговічність – відповідність сучасним тенденціям розвитку предметної

галузі з плином часу;

19) інтерперабельність – можливість взаємодії з іншими моделями та систе-мами;

20) швидкість орієнтації людини в моделі; 21) інтелектуальні можливості – функції прийняття рішень; 22) рівень зв’язності знань, що представляються; 23) застосування до технічної дисципліни.

У відповідності з табл. 1.2, цифра «2» в одному зі стовпчиків означає повну

відповідність представленому критерію, «1» – часткову відповідність, «0» – повну

нездатність задовольняти вимоги до критерію (не виявлено), дві однакові оцінки по-

ряд означають рівновагу моделей.

Таблиця 1.2

Порівняння мережевих моделей та фреймів

№ Критерій Вид моделі

Мережева Фреймова 1 2 3 4

1 Простота побудови 2 1

2 Відображення семантики предметної галузі

1 2

3 Нотаційна адекватність 2 2

4 Здатність до опису локальних і гло-

бальних цілей 1 2

5 Формалізованість 1 2

6 Доступність 2 1

7 Інтерференційні можливості 1 1

30


1 2 3 4

8 Адаптивність 2 1

9 Дидактична операційність 2 1

10 Системність 1 2

11 Інваріантість 1 2

12 Ергономічність 2 2

13 Економічність 2 2

14 Універсальність 2 2

15 Природність і наочність 1 2

16 Розмірність 2 1

17 Зручність розробки системи 2 1

18 Довговічність 2 1

19 Інтерперабельність 2 1

20 Швидкість орієнтації 1 2

21 Інтелектуальні можливості 2 1

22 Зв’язність знань 2 1

23 Застосування до технічної дисциплі-ни

2 1

Загалом 38 34

З табл. 1.2 витікає, що мережеві моделі більше відповідають зазначеним кри-

теріям. Вважаємо за доцільне деталізувати особливості найбільш цікавої з мереже-вих моделей – каузальної мережі, адже уявлення про зв’язок та причинність подій

«…визначають стратегію мислення та поведінки у складних життєвих ситуаціях»

[90, с. 87].

Так, простота побудови мережі полягає у тім, що для розробки подібної моде-лі розробнику достатньо володіти будь-яким методом витягування знань (аналіз ме-тодів витягування знань представлений вище) та теоретичними основами будови

таких мереж. До теоретичних основ будови каузальних мереж можна віднести гене-тичне прагнення людини встановлювати причинно-наслідкові зв’язки між подіями.

Процес побудови мережі не потребує специфічних технічних засобів. «Синтаксис подання специфікує набір правил, що регламентують об’єднання

символів для формування виразів мовою подання. Можна говорити про те, що вираз є гарно або погано сформованим, тобто про те, наскільки він відповідає цим прави-

лам» [58, с. 70]. Синтаксична будова каузальної мережі на основі теорії графів мак-

симально наближена до ефективного розуміння її людиною, що й забезпечує синта-ксичну адекватність.

Доступність моделі, як вже зазначалося, полягає у можливості роботи з мо-

деллю з будь-яких місць людям різного інтелектуального рівня та фізичних можли-

востей. Таку перевагу забезпечують: широкі електронні можливості розробки ме-реж, простота їх побудови, наочність, ілюстраційні можливості та ін.

В контексті дисципліни, що динамічно розвивається, можливість поповнення моделі подання знань відіграє важливе значення. В каузальних мережах створення

31

нових вершин у вигляді елементів будь-якого характеру чи нових зв’язків у сформо-

ваній моделі не вимагає повної переробки моделі, а носить лише локальний харак-

тер. Це забезпечує її адаптивність (можливість поповнення новою інформацією) та довговічність (відповідність сучасним тенденціям розвитку предметної галузі з пли-

ном часу).

Динамічний розвиток дисципліни передбачає її інформаційну місткість. Виок-ремлення предметних знань або знань, що безпосередньо становлять зміст дисцип-

ліни від знань, що обслуговують предметні знання (тлумачення, пояснення та ін.) та знань, які не мають жодних ефективних функцій навчання, тобто «води», забезпечує можливості засвоєння в одиницю часу більшого обсягу знань. Через це каузальні мережі можна називати ергономічними та економічними.

Можливість виділення базових елементів знань, визначення логічних взає-мозв’язків між ними, що називається «дидактичною операційністю» [78], головним

чином зумовлює використання мереж в методиці навчання. Саме апарат каузальних

мереж з семантичним відношенням між інформаційними одиницями дозволяє пов-ною мірою забезпечити дидактичну операційність.

Через всеохоплюючий зв’язок причини-наслідку, простоту побудови, високі адаптивність та дидактичну операційність, доступний синтаксис подання, каузальні мережі є універсальними, тобто в них присутні широкі можливості описання знання з різних предметних галузей.

Розмірність таких моделей значно ефективніша за знання що надаються екс-пертами, довідниковою і навчальною літературою. Це також досягається виділенням

лише предметних знань. На основі моделі з каузальними зв’язками розробка цілої системи не предста-

вляє особливої складності. Цим відрізняються усі семантичні моделі, а каузальні мережі з однотипними причинно-наслідковими зв’язками значно спрощують за-вдання.

Інтерперабельність – можливість взаємодії з іншими моделями та системами –

одна з основних властивостей каузальних мереж. Так, мережі можуть вільно входи-

ти чи приєднуватись до іншої навчальної системи, а інші навчальні системи можуть вільно входити чи приєднуватись до каузальних мереж.

Через те, що каузальні мережі можуть поєднувати в собі елементи декларати-

вних (твердження або декларації про об’єкти предметної галузі, їх властивості і від-

ношення між ними) та процедурних (правила перетворення об’єктів предметної га-лузі) моделей, вони несуть в собі широкі функції прийняття рішень або інтелектуа-льні можливості. Варто зазначити, що серед інших семантичних мереж (наприклад,

пірамідальних чи нейронних), каузальні мережі мають не найбільші інтелектуальні можливості, але за рахунок цього досягаються інші переваги, що вже аналізувалися.

В питанні зв’язності знань семантичні мережі мають найбільші переваги, бо це їх основна функція. Особливо це стосується каузальних мереж, що, як вже зазнача-лося, містять міцні однотипні зв’язки.

Каузальні мережі достатньо відображають семантику предметної галузі, опи-

сують локальні та глобальні цілі, є формалізованими, системними, інваріантними,

природними та наочними, мають інтерференційні можливості, забезпечують достат-

32

ню швидкість орієнтації. Серед інших моделей подання знань за цими особливостя-ми вони не виділяються, тому детального опису ці особливості не потребують.

Застосування каузальних мереж до навчання технічних дисциплін відповідає основним положенням педагогіки вищої технічної школи [91–93]. Розглянемо це питання на предметній галузі неруйнівного контролю.

Знання, що представляються в каузальних мережах з предметної галузі неруй-

нівного контролю, згідно класифікацій та у відповідності з ДСТВО повинні поєдну-

вати в собі ознаки деперсоніфікації, записаних, декларативних та процедурних

знань. За типами вони можуть бути твердженнями і визначеннями понять, концепці-ями, відносинами, теоремами з правилами їх використання, алгоритмами вирішень, стратегіями та евристиками, метазнаннями (можливість надавати метазнання є одні-єю з основних особливостей мережних моделей).

У змісті предметної галузі неруйнівного контролю досить очевидно виділя-ються три умовні блоки знань, які мають характер наскрізного проникнення через усю навчальну інформацію. Коротко їх можна назвати так: 1) фізичні основи; 2)

схеми пристроїв; 3) методика використання пристроїв. На фізичних основах будується кожний з методів неруйнівного контролю. Во-

ни охоплюють коливальні та хвильові процеси; електромагнітне поле і випроміню-

вання; закони лінійної оптики; теплове випромінювання тіл; будову атомів і моле-кул; випромінювання і поглинання енергії атомами і молекулами; молекулярну фі-зику і термодинаміку; фізику рідин тощо. Іншими словами, фізичні основи неруйні-вного контролю представляють майже повний курс загальної фізики, що вивчається студентами на початкових курсах. У деяких випадках питання потребують більш

детального розгляду, ніж у курсі загальної фізики. Також необхідними є знання з металознавства та матеріалознавства, зокрема з наступних тем: атомно-кристалічна будова та фазово-структурний склад металів і сплавів; деформація; теплові, магнітні та механічні властивості металів; композиційні матеріали; напівпровідникові та діе-лектричні матеріали та їх властивості і т.д.

Наявність блоку схеми пристроїв є логічним відображенням назви дисципліни

та інженерного напряму підготовки фахівців. Він потребує також цілої низки базо-

вих умінь та знань, наприклад, з дисциплін: «Електричні методи та засоби вимірю-

вання» (будова електричних засобів вимірювання); «Методи та засоби вимірювання геометричних величин» (апаратура та її метрологічні характеристики); «Методи та засоби вимірювання температур» (класифікація засобів вимірювання температури та їх метрологічні характеристики; температурні шкали) та ін.

Методика використання засобів контролю є невід’ємною завершальною скла-довою моделі змісту. До навчальної бази інженерів-метрологів з цього блоку можна віднести знання та уміння з дисциплін: «Електричні методи та засоби вимірювання»

(вимірювання сили струмів і напруг; вимірювання частоти, енергії й кількості елек-

трики; вимірювання частоти і фази, аналіз спектру електричних сигналів; вимірю-

вання параметрів кіл постійного та змінного струму; вимірювання параметрів магні-тного поля; визначення параметрів магнітних матеріалів); «Прикладна метрологія»

(підготовка до вимірювань; методика виконання вимірювань тощо); «Методи та за-соби вимірювання геометричних величин» (методика проведення вимірювань гео-

33

метричних величин та ін.); «Методи та засоби вимірювання температур» (загальні відомості про методики вимірювання температури) тощо.

В контексті такої інформаційномісткої предметної галузі ці інформаційні бло-

ки є тісно пов’язаними та невід’ємними, тому навчання може проходити тільки за умови повного висвітлення цих зв’язків.

За допомогою каузальних зв’язків постає можливим відображення відношень між згаданими інформативними блоками. Такі відношення можливо будувати для конкретних методів з використанням певного засобу неруйнівного контролю. Цей

підхід має багато схожого з відомою філософією інженерного навчання під назвою

ІДРЕ (Ідея / Дизайн / Реалізація / Експлуатація) [13].

Блоки мережі повинні поділятися на відповідні вершини. Так, наприклад, блок «Фізичні основи» може містити наступні вершини: «Явище гістерезису», «Магнітна сприйнятливість», «Силові лінії» та ін. – для магнітопорошкового методу магнітно-

го виду неруйнівного контролю; «Радіопрозорість», «Діелектрична провідність»,

«Поляризація хвилі» – для амплітудно-фазового методу радіохвильового виду конт-ролю тощо. Тобто, це ті явища, характеристики та параметри, що можна віднести до

фізичного обґрунтування певного процесу. Для блоку «Схема пристрою» у якості вершин можуть представлятися усі або найбільш важливі (ті, що виокремлюють конкретний пристрій серед інших) конструктивні елементи засобу контролю, напри-

клад: «Генератор», «Атенюатор» та ін. – для амплітудно-фазового методу радіохви-

льового виду контролю; «Лазер», «Фотоприймач» та ін. – для методу лазерної інте-рферометрії оптичного виду неруйнівного контролю; «Датчики», «Електроди»,

«Джерело струму» – для електропотенціального методу електричного виду неруйні-вного контролю тощо. Блок «Методика використання» повинен висвітлювати най-

більш важливі моменти, що стосуються особливостей проведення вимірювань за допомогою пристроїв певного методу контролю. Наприклад, вершинами в цьому

блоці можуть бути: «Техніка безпеки», «Чутливість методу», «Параметри що конт-ролюються», «Форма, глибина та розмір дефекту», «Використання додаткових еле-ментів», «Розташування вимірювальних перетворювачів», «Форма та розмір об’єкту

контролю» тощо. Саме усвідомлення зв’язку між вершинами цих блоків призводить до ефективного навчання майбутнього інженера-конструктора, інженера-технолога або педагога з даного напряму.

Стандартна каузальна мережа відображатиме зв’язки між певними вершинами

зазначених інформаційних блоків (рис 1.3). Дуги між вершинами повинні відобра-жати причинно-наслідкові зв’язки. На думку автора, найбільш доцільно використо-

вувати такий алгоритм, що відповідає логіці: фізичні основи визначають побудову пристрою та методику використання (умовно кажучи, є їх причиною); схема при-

строю визначає (є причиною) методику (и) використання (рис 1.4): Поняття A є при-

чиною Поняття C, Поняття E, Поняття F; Поняття B обумовлює Поняття D, Поняття E, Поняття F; Поняття C є причиною Поняття E та Поняття F; Поняття D обумовлює Поняття F у довільній формі.

34

Рис.1.3 Теоретична модель каузальної мережі предметної галузі дисципліни

«Неруйнівний контроль»

Рис.1.4 Фрагмент замкнутої каузальної мережі «Метод неруйнівного контро-

лю»

Окрім ряду переваг даної мережі, що показує аналіз альтернативних мереж,

результати якого наведені нижче, слід також виділити наступне. Чим більше в ме-режі представлено зв’язків (особливо двосторонніх), тим більше ситуації, які охоп-

люють мережі, стають визначеними, і, відповідно, їх подальший розвиток легше спрогнозувати.

35

Розглянемо інші варіанти таких мереж. Можливі каузальні зв’язки в межах

одного блоку. Наприклад, в темі «Магнітний неруйнівний контроль» необхідно вра-ховувати, що у певному причинно-наслідковому зв’язку знаходяться магнітна інду-

кція, абсолютна магнітна проникність та напруженість магнітного поля (магнітна індукція дорівнює добутку абсолютної магнітної проникності та напруженості маг-нітного поля), також у певному причинно-наслідковому зв’язку знаходяться магніт-на сприйнятливість, намагніченість та напруженість магнітного поля (магнітна сприйнятливість визначається відношенням намагніченості одиниці об'єму речови-

ни до напруженості магнітного поля, що намагнічує) та інші величини і явища. Вже на цьому етапі виникає ряд серйозних труднощів для педагога. По-перше, необхідно

точно відділити фізичні явища та фізичні величини одні від інших. По-друге, потрі-бно чітко ієрархізувати ці данні. Перші дві проблеми не представляються надваж-

кими, але третя потребує вже серйозного вирішення. Вона полягає у тому, що вияв-лення причин та наслідків залежить від умов процесу, в якому вони з’являються. Наприклад, в залежності від умов, величини зі вказаного зв’язку «магнітна індукція – абсолютна магнітна проникність – напруженість магнітного поля» в окремих ви-

падках реальних ситуацій можуть бути як причинами, так і наслідками (рис. 1.5).

Особливої сили така проблема набуває у випадку міцного причинно-наслідкового

зв’язку великої кількості вершин, адже адаптація моделі до випадків зміни умов є нечіткою. Найбільший, четвертий, недолік полягає у тому, що відокремлене пред-

ставлення знань з фізики підходить до курсу загальної фізики, проте, хоча для всіх

технічних дисциплін ці знання є обов’язковими, їх окреме існування без предметно-

го наповнення, є безглуздим.

Фізичні основи

ПОНЯТТЯ C

Причина Наслідок

ПОНЯТТЯ A


ПОНЯТТЯ B


Рис. 1.5 Фрагмент каузальної мережі «Фізичні основи»

36

Причинно-наслідкові зв’язки блоку «Схема пристрою» також можливо пред-

ставити окремо (рис. 1.6). Наприклад, в темі «Тепловий неруйнівний контроль» під

час аналізу методу яскравісної пірометрії з використанням пірометра зі «зникаю-

чою» ниткою постають очевидним причинно-наслідкові зв’язки від реостату до ета-лонної лампи розжарювання, від реостату до міліамперметра та ін. В темі «Радіацій-

ний неруйнівний контроль» під час аналізу методу нейтронної радіографії з викори-

станням відповідного радіографа виявляються причинно-наслідкові зв’язки від дже-рела нейтронів до захисної конструкції, від джерела нейтронів до коліматора тощо.

В якості позитивного моменту за такого формату представлення знань виступає більш детальне усвідомлення процесів конструювання пристроїв. Складностей та-кий підхід, що полягає у представленні знань, які стосуються лише конструкцій від-

повідних пристроїв, створює менше ніж відповідний підхід до представлення фізич-

них основ. Але й тут не можна говорити про особливу його функціональність за та-кої однобічності. Тобто, за відсутності представлення причинно-наслідкових

зв’язків з іншими блоками, важко гарантувати досягнення відповідних цілей на-вчання, та, взагалі, втрачається сенс запровадження каузальних мереж.

Рис.1.6 Фрагмент каузальної мережі «Схема пристрою»

Такі ж особливості виділяються й у блоці «Методика використання». Хоча, як і в попередніх випадках, його виокремлення з повним відображенням причинно-

наслідкових зв’язків, є можливим. Наприклад, з теми «Контроль проникними речо-

винами» можна побачити подібні зв’язки під час аналізу методу мас-спектрометрії: чутливість методу є наслідком режиму течії контрольованого газу, типу фокусуван-

ня аналізатора, якості пробної речовини, типу та матеріалу об’єкта контролю тощо;

під час аналізу кольорового методу капілярного виду: чутливість методу є наслідком

якості підготовки поверхні об’єкта контролю, ретельності нанесення пенетранта та видалення його надлишків, типу та матеріалу об’єкта контролю тощо (рис. 1.7).

37

Рис.1.7 Фрагмент замкнутої каузальної мережі «Методика використання методу неруйнівного контролю»

Модель змісту у вигляді одночасного відображення міжблочних та внутріш-

ньоблочних зв’язків вирішує деякі зі вказаних проблем, але й створює нові. Так, по-

дання знань у такому вигляді не буде відповідати деяким критеріям, що вже аналі-зувались (простоті побудови, природності та наочності, доступності, швидкості орі-єнтації та ін.). Міжблочні зв’язки, як це вже неодноразово аргументувалося, є обов’язковими. За необхідності, додаткову, більш деталізовану інформацію, на пог-ляд авторів, можливо представляти за допомогою інших, краще адаптованих до цих

потреб, моделей. Аналіз подібних внутрішньоблочних зв’язків можливо реалізову-

вати, наприклад, в самостійній роботі студентів з теми, адже необхідність такого

аналізу лише частково та дуже обмежено відповідає кваліфікаційним вимогам до

студентів, які навчаються з відповідного напрямку.

Зі сказаного витікає те, що доцільніше представляти одночасно декілька бло-

ків, які є характерними для даної предметної галузі. Розглянемо варіанти лінійного

зв’язку між блоками.

Очевидно, що фундаментальним блоком є блок «Фізичні основи», тобто він у

будь-якому випадку є «причиною». У першому випадку блок «Фізичні основи» є причиною блоку «Схема пристрою» (рис. 1.8). Така інтерпретація витікає зі звичай-

ної логіки: складність побудови пристроїв залежить в першу чергу від досягнень людства в області фізики. У другому випадку блок «Фізичні основи» є причиною

блоку «Методика використання» (рис. 1.9), тобто висвітлює фізичне обґрунтування та фізичні особливості запровадження певного методу контролю. З рисунків можна побачити, що даний підхід можливо реалізовувати як на бінарних графах (рис. 1.8),

38

у яких присутній зв’язок між двома об’єктами, так і на n-арних (рис. 1.9), тобто гра-фах, у яких пов’язано більше ніж два об’єкти. Такі зв’язки, враховуючи специфіку конкретної предметної галузі, можуть бути присутніми незалежно від поєднань бло-

ків. Але, не дивлячись на це, підхід без відображення тріади «Фізичні основи – Схе-ма пристрою – Методика використання» залишається однобічним.

Рис.1.8 Фрагмент лінійної бінарної каузальної мережі «Фізичні основи – Схе-

ма пристрою»

Рис.1.9 Фрагмент лінійної n-арної каузальної мережі «Фізичні основи – Мето-

дика використання»

Лінійний граф з відображенням повної тріади також можливий у двох вико-

наннях (блок фізичні основи є фундаментальним). Перший варіант передбачає, що

39

блок «Фізичні основи» обумовлює блок «Схема пристрою», який, у свою чергу, є причиною блоку «Методика використання» (рис. 1.10): Поняття A обумовлює По-

няття C, яке є причиною Поняття F; Поняття B обумовлює Поняття D, яке є причи-

ною Поняття E та Поняття F у довільній формі. Цей підхід до навчання формує інженера-технолога з неруйнівного контролю.

Другий варіант передбачає, що блок «Фізичні основи» обумовлює блок «Методика використання», який, у свою чергу, є причиною блоку «Схема пристрою» (рис. 1.11): Поняття A обумовлює Поняття C, яке є причиною Поняття E та Поняття F;

Поняття B обумовлює Поняття D, яке є причиною Поняття E у довільній формі. Цей підхід до навчання формує інженера-конструктора з неруйнівного конт-

ролю.

З цих прикладів можна побачити, що подібні мережі спрямовані на формуван-

ня або конструктора, або технолога. Така обмежена функціональність не задоволь-няє вимоги до навчання, адже некоректним є те, що конструктор засобів неруйнів-ного контролю буде недостатньо володіти методикою використання пристроїв, а те-хнолог не зможе зрозуміти, чому саме такою є безпосередня конструкція приладів.

Отже, замкнута каузальна мережа (рис. 1.4), яка пропонується, що відображає всі міжблочні зв’язки, повинна стати найбільш ефективною моделлю змісту предме-тної галузі неруйнівного контролю для вирішення відповідних завдань навчання.

Варто також зазначити, що вершини в межах певного блоку не обов’язково

повинні бути ієрархізованими між собою. Це зумовлено тим, що головним завдан-

ням є висвітлення зв’язків окремих фактів, а не їх внутрішньої ієрархії. Дуги, що з’єднують вершини, в каузальних мережах найчастіше представля-

ють у вигляді стрілок від «причини» до «наслідку». Вбачається можливим, допов-нювати простір між вершинами, що займають дуги, ілюстраціями через відповідні засоби в обсязі, достатньому для додержання зазначених критеріїв. Таке удоскона-лення в раціональному виконанні сприяє більшій візуалізації мережі та, відповідно,

кращому її сприйняттю.

Процес наповнення каузальних мереж предметним змістом ґрунтується на згаданих розробках з питань одержання знань. Автори під час розробки каузальних

мереж до тем предметної галузі неруйнівного контролю користувався текстологіч-

ними методами, переваги яких вже обґрунтовані.

40

Рис.1.10 Фрагмент лінійної каузальної мережі «Фізичні основи – Схема при-

строю – Методика використання»

Фізичні основи

Схема прист

рою

Мет

одика використ

ання

Рис.1.11 Фрагмент лінійної каузальної мережі «Фізичні основи – Методика

використання – Схема пристрою»

Враховуючи визначеність предметної галузі (теорія неруйнівного контролю)

та моделі змісту, а також враховуючи деяку, на погляд автора, «білу пляму» приве-деного алгоритму Т. А. Гаврилової та В. Ф. Хорошевського [63], що полягає у нечіт-кому описі переходу від розробки макроструктури тексту до формування поля знань

41

на її основі, пропонується наступний удосконалений алгоритм текстологічного ме-тоду витягання знань:

1) складання «базового» списку достовірної авторитетної літератури для ознайомлення з предметною галуззю окремої теми неруйнівного контролю та чи-

тання за списком;

2) вибір текстів для витягання знань; 3) перше знайомство з текстами (поверхове прочитання); для визначення

знайомих слів – консультації зі спеціалістами або залучення довідникової літерату-

ри;

4) визначення місцезнаходження зв’язків тріади: «Фізичні основи»; «Схема пристрою»; «Методика використання»;

5) уважне прочитання тексту з виписуванням ключових слів та виразів, що

відносяться до кожного з блоків; 6) визначення причинно-наслідкових зв’язків між ключовими словами, ро-

зробка макроструктури тексту у формі графу або стислого тексту (реферату);

7) виокремлення з подальшим видаленням понять, що не знаходяться у

зв’язках з іншими поняттями, не відображають специфіки теми чи є однотипними

для декількох тем;

8) формування поля знань на основі макроструктури тексту з використан-

ням графічних елементів. Розглянемо методику побудови каузальної мережі по кроках.

Проведемо аналіз побудови блоку «Фізичні основи» на прикладі капілярного

контролю (підвиду контролю проникними речовинами). У цій темі необхідно в ознайомчому форматі стисло розглянути фізичні основи капілярного контролю, ста-ндартні засоби контролю та дефектоскопічні матеріали, класифікацію та характерні особливості методів капілярного контролю. Більш детально необхідно зупинитися на кольоровому методі, через його універсальність та широке використання. Кольо-

ровий метод – це «рідинний метод неруйнівного контролю, заснований на реєстрації контрасту кольорового у видимому випромінюванні індикаторного малюнка на тлі поверхні об'єкту контролю» [94, с. 4].

У відповідності з розробленим алгоритмом текстологічного методу одержання знань, першим пунктом є створення «базового» списку достовірної авторитетної лі-тератури для ознайомлення з предметною галуззю окремої теми, до якого входять, наприклад, джерела [94–105]. Далі зі списку за будь-яким зручним критерієм оби-

раються тексти для одержання знань. Наприклад, автором використовуються крите-рії повноти та доступності інформації, за якими обрано джерела [95; 96]. Ознайоми-

вшись з текстами за вказаною темою, знаходяться зв’язки тріади: «Фізичні основи»;

«Схема пристрою»; «Методика використання». З блоку «Фізичні основи» виявлено

поняття, що знаходяться у зв’язках з іншими поняттями, відображають специфіку

теми та у своїй сукупності й окремо є характерними саме для цієї теми. Це: поверх-

невий натяг; в’язкість; електромагнітне випромінювання; проникна здатність; змо-

чуваність; розчинність; адсорбція. Пояснення такого вибору вважаємо доцільним

надати через зв’язки з іншими елементами, що відносяться як до блоку «Схема при-

42

строю» (у даному конкретному випадку схемою пристрою є дефектоскопічні мате-ріали), так і до блоку «Методика використання».

Логічно, що поверхневий натяг рідин впливає на якість нанесення цих рідин

на поверхню об’єкту контролю, а саме пенетранта (дефектоскопічний матеріал, що

володіє здатністю проникати в дефекти об’єкту контролю і виявляти їх) та проявни-

ка. В’язкість рідин також впливає на якість нанесення пенетранта та проявника, а також на якість робіт з видалення надлишків пенетранта. Завдяки проникній здатно-

сті (властивість пенетрантів та інших дефектоскопічних матеріалів проникати в ка-пілярні дефекти) та змочуваності (поверхневе явище, яке виникає на межі дотику

фаз, одна з яких тверде тіло, a інше – рідина) дефектоскопічних матеріалів постає можливість такого методу контролю. Здатність речовини утворювати з іншими ре-човинами однорідні системи (розчинність) дозволяє використовувати розчинник в процесі підготовки поверхні шляхом очищення та видалення надлишків пенетранта. Адсорбція впливає на всі технологічні операції проведення капілярного контролю

кольоровим методом, через властивість молекул рідин концентруватися на поверхні певного тіла. Нарешті, завдячуючи явищу електромагнітного випромінювання, де-фектоскопіст має можливість побачити дефект у вигляді контрасту проявника пене-транта з поверхнею об’єкту контролю.

Проаналізуємо питання побудови блоку «Схема пристрою» на прикладі теми

«Магнітний неруйнівний контроль». В цій темі студенти знайомляться з класифіка-ціями методів магнітного виду неруйнівного контролю, їх фізичними основами, на-прямами та засобами контролю, та дефектами, що виявляють засоби, видами намаг-нічування та способами розмагнічування об’єктів контролю, за параметрами, сфе-рами застосування та метою контролю аналізують методи. Відомо, що «приблизно

80% усіх деталей з феромагнітних матеріалів, що контролюються, перевіряються магнітопорошковим методом» [106, с. 19]. Тому достатньо доцільно приділити цьо-

му методу найбільшу увагу. Магнітопорошковий метод – це «метод неруйнівного

контролю, заснований на реєстрації магнітних полів розсіювання над дефектами з використанням у якості індикатора феромагнітного порошку або магнітної суспен-

зії» [2, с. 11].

За алгоритмом текстологічного методу одержання знань до «базового» списку

літератури входять джерела [101–115]. Далі за вже згаданими критеріями повноти та доступності обираються тексти для одержання знань [96; 101; 102; 106]. Ознайоми-

вшись з текстами за вказаною темою, знаходяться зв’язки тріади: «Фізичні основи»;

«Схема пристрою»; «Методика використання». З блоку «Схема пристрою» виявлені поняття, що знаходяться у зв’язках з іншими поняттями, відображають специфіку

теми та у своїй сукупності й окремо є характерними саме для цієї теми. До таких

понять відносяться: джерело струму, пристрій намагнічування, пристрій розмагні-чування, індикатор та світильник. Свідомо не враховуються пристрої для підводу струму до деталі, пристрої для нанесення індикатору на об’єкт контролю та вимірю-

вачі струму. На суб’єктивний розсуд, вони не вносяться до каузальної мережі для збереження наочності, швидкості орієнтації в мережі та інших подібних вимог. Це зумовлено тим, що або ці елементи не відрізняються різноманітними специфічними

конфігураціями, тому не потребують особливого аналізу, або не знаходяться у міц-

43

них зв’язках з іншими вершинами каузальної мережі, або не є характерними лише для цього методу неруйнівного контролю відповідно.

Останнім, що потребує роз’яснення побудови, є блок «Методика використан-

ня». Розглянемо його на прикладі навчання теми «Тепловий неруйнівний контроль».

В межах цієї теми студенти знайомляться з класифікаціями методів теплового виду

неруйнівного контролю, їх фізичними основами (загальним фізичним обґрунтуван-

ням та тепловими характеристиками різноманітних матеріалів), напрямами контро-

лю, його засобами (термометрами, індикаторами, пірометрами, термопарами, засо-

бами нагрівання тощо), видами нагрівання об’єктів контролю, схемами контролю та галузями застосування методів. Головної уваги, як метод теплового контролю, що

набув найбільшого використання, потребує метод яскравісної пірометрії. Відомо,

що пірометричний метод – це «метод теплового неруйнівного контролю, заснований

на реєстрації температури поверхні об’єкту контролю з допомогою пірометра» [116,

с. 4].

За алгоритмом методу одержання знань, для створення «базового» списку дос-товірної авторитетної літератури з теми обираються джерела [101–105; 116–123]. З

цього списку за тими ж критеріями обираються тексти для одержання знань [120;

122]. Ознайомившись з літературою за вказаною темою, знаходяться зв’язки тріади:

«Фізичні основи»; «Схема пристрою»; «Методика використання». З блоку «Методи-

ка використання» для пірометра зі «зникаючою ниткою» виділяються поняття, які відображають важливі моменти використання методу яскравісної пірометрії і впли-

вають на результати вимірювань. До таких відносяться: стан поверхні та тип матері-алу об’єкту контролю, умови використання та загальна чутливість пірометра. Вибір

таких понять зумовлений тим, що в літературі їм приділено найбільшої уваги, як факторам, що впливають на процес вимірювання та його результати.

Алгоритм з відповідними удосконаленнями має значні перспективи для впро-

вадження, що спрямовується на вирішення питання побудови каузальних мереж

предметної галузі. Отже, моделі змісту з галузі штучного інтелекту у навчанні відповідають ос-

новним дидактичним принципам, що свідчить про можливість їх використання у

навчальному процесі. Для навчання неруйнівного контролю доцільно використову-

вати різновиди семантичних мереж, а саме мережі з каузальними зв’язками, що ана-лізувалися вище. Це зумовлюється тим, що за їх використання постає можливість відображення відповідних предметних знань та причинно-наслідкових зв’язків тріа-ди містких умовних інформаційних блоків, які є характерними для даної предметної галузі, за дотримання нормативних вимог, що регламентуються освітніми стандар-

тами з питань тем змістових модулів, необхідного часу на навчання, рівнів форму-

вання умінь та знань тощо. Дотримання саме цих вимог є ознакою ефективного на-вчання конкретної дисципліни. Для побудови каузальних мереж найбільш перспек-

тивним є використання текстологічного методу одержання знань, розробленого за алгоритмом, що відповідає галузі його запровадження.

44

1.3 Теоретичне обґрунтування та розробка методу навчання на основі ка-

узальних мереж

Методологія каузального навчання широко досліджується прогресивними єв-ропейськими та американськими вченими. Подібні питання зачіпають науковці з Оксфордського та Кембриджського університетів, Університету Кардіффа (Велика Британія); Університету Гранади (Іспанія); Університету Каліфорнії в Берклі, Стен-

фордського університету, Массачусетського технологічного інституту, Нью-

Йоркського університету, Університету Карнегі-Меллон (США) та інших закладів. У дослідження виділяються наступні напрями: роботи загальнотеоретичного харак-теру з відповідної проблематики [124–132]; проблеми та шляхи удосконалення ме-тодик навчання студентів [67; 133] та дітей дошкільного віку [134–141]; каузальні процеси мислення людей [142–144]. Подібні підходи в основному базуються на ма-тематично обґрунтованих комп’ютерних моделях. В більшості цих автентичних під-

ходів акцент робиться на удосконалення інтелектуальних процесів. Схожі напрями вже давно розробляються. У тому числі, відомі дослідження з

питань розвитку «мислення вищого порядку» [145]. Так, мислення вищого порядку

включає групу розроблених розумових дій, що вимагають окремих суджень і аналізу

складних ситуацій відповідно до багаторазових критеріїв. Воно вимагає наванта-жень і залежить від саморегуляції (контролю за дією). Шлях дії або правильних від-

повідей повністю не визначений заздалегідь. Завдання мислителя полягає в тім, щоб

побудувати значення й накласти структуру на ситуації, а не очікувати, що рішення буде очевидним. Складна інтелектуальна розробка матеріалу, створення висновків поза тим, що явно представлено, побудова адекватних подань, аналіз і побудова від-

ношень є елементами найбільш очевидної елементарної розумової дії. Студенти мо-

жуть не зрозуміти те, що вони читають, не роблячи висновки й не використовуючи

інформацію, що йде поза тим, що написано в тексті. Міркування ведеться й підтри-

мується знанням, у формі певних фактів і принципів організації. Це знання дозволяє експертам у будь-якій галузі брати участь у більше складному міркуванні, аніж лю-

дям, погано знайомим з галуззю. Види компонентів мислення включають створення багаторазових ідей і альтернативних точок зору за специфічною темою, резюмуючи,

вилучаючи, обчислюючи значення слова в контексті, вирішуючи аналогії й логічні загадки, і виявляючи логічні помилки в міркуваннях. Однак, інтегровані здатності навчатися, думати не обов'язково забезпечені придбанням специфічних компонентів мислення. Л. Б. Резнік [145] вважає необхідним розвиток широкої схильності до ми-

слення вищого порядку.

Всі вищезазначені підходи до навчання, які полягають або у розвитку каузаль-ного мислення, або «мислення вищого порядку», для якого необхідно використову-

вати алгоритми розумової діяльності, повинні бути адаптованими до певної предме-тної галузі. Як вірно зазначає автор, «ізольоване навчання інтелектуальних навичок,

незалежно від того як витончене навчання, навряд чи забезпечить широко викорис-товувану інтелектуальну здатність» [145, с. 50]. Метод навчання неруйнівного конт-ролю, заснований на каузальних мережах, повинен відповідати специфіці цієї пред-

метної галузі.

45

Так, відомим є специфічний метод автоматизованого навчання ефективному пошуку причин порушень ходу технологічних процесів [146], що включає пошук

студентами причин виникнення змодельованих проблемних ситуацій професійного

спрямування. Але, незважаючи на предметне наповнення, у методі недостатньо

опрацьований інструментарій формування всіх рівнів сформованості знань тих, хто

навчається, а складність алгоритмів, які використовує комп’ютерна система, потре-бує долучення фахівців відповідної компетенції у разі розробки подібної системи чи

доробки існуючої. На необхідності пошуку нових форм та методів формування якості професій-

ного, а саме логіко-каузального мислення майбутніх дизайнерів у процесі професій-

ної підготовки наголошує Н. В. Дерев’янко [147].

Широко відомим є метод каузометрії – дослідження суб'єктивної картини

життєвого шляху та психологічного часу особистості, що здійснюється, крім іншого,

засобом побудови каузограм – графіків подій і міжподієвих причинно-наслідкових

зв'язків [148]. Але метод обмежується предметною галуззю психології. Також відо-

мою є розумова модель життєвих виборів особистості з розумінням причинно-

наслідкових зв’язків, що розробляється в рамках науково-дослідницького проекту

«Психологічні компетенції успішності» [149]. Але ця модель ще апробовується та не носить завершеного характеру, й, відповідно, не запроваджується у навчальний про-

цес у якості дієвої концепту.

Авторами вище вже обґрунтовано ефективність запровадження каузальних

моделей у навчання студентів неруйнівного контролю. Граф з каузальними

зв’язками передбачає, що від будь-якого поняття будь-якого з блоків є можливість просунутись мінімум до двох інших понять двох інших блоків. Просування можливе як від причин до наслідків (за стрілкою), так і в зворотному напрямку (рис. 1.12).

Причини і наслідки повинні підпорядковуватися ситуації. Подібні ситуації моделю-

ються педагогом. Вбачається така можливість у формулюванні питань та завдань різного рівня складності (у т. ч. проблемних).

Рис. 1.12 Можливі напрями просування каузальною мережею

Детально розглянемо комплексний метод навчання, заснований на проблем-

ному навчанні. Під таким навчанням розуміється «організований педагогом спосіб

активної взаємодії того, хто навчається, з проблемно представленим змістом на-вчання, у ході якого він долучається до об’єктивних протиріч наукового знання та способам їх вирішення, навчається мислити, творчо засвоювати знання» [150, с.

46

386–387]. М. І. Махмутов [46] вважає, що проблемним навчанням можна також на-зивати навчання, за якого викладач, спираючись на знання закономірностей розвит-ку мислення, спеціальними педагогічними засобами проводить цілеспрямовану ро-

боту з формування розумових здібностей та пізнавальних потреб. Проблемне на-вчання полягає у створенні перед студентами проблемних ситуацій, усвідомленні, прийнятті і вирішенні цих ситуацій [151]. Педагог «систематично створюючи про-

блемні ситуації та організовуючи діяльність тих, хто навчається, з вирішення навча-льних проблем, забезпечує оптимальне поєднання їх самостійної пошукової діяль-ності із засвоєнням готових висновків науки» [151, с. 135]. Таке навчання дозволяє: сформувати необхідну систему знань, умінь, навичок; досягти високого рівня розви-

тку здібностей до самонавчання та самоосвіти; формувати особливий стиль розумо-

вої діяльності, дослідну активність та самостійність студента [150]; засвоювати ти-

ми, хто навчається, систему знань та способи розумової та практичної діяльності; формувати діалектичне мислення; формувати всесторонньо та гармонічно розвине-ну особистість; розвивати творче засвоєння знань (застосовування системи логічних

прийомів або окремих способів творчої діяльності); розвивати навички творчого за-стосування знань та вмінь вирішення навчальних проблем; формувати та накопичу-

вати досвід творчої діяльності; формувати мотиви навчання та інших потреб [151].

Згідно з А. А. Вербицьким [152], застосування проблемного навчання у вищій школі дозволяє формувати не тільки пізнавальні, а й професійні мотиви і інтереси, вихову-

вати системне мислення, створювати цілісне уявлення про професійну діяльність. Під проблемною ситуацією розуміється «найчастіший вид психологічної ситу-

ації, одна з обставин якої усвідомлюється (або раніш поставлена) як питання, на яке повинна бути отримана відповідь шляхом аналізу і розуміння всієї ситуації» [150, с. 474]. А. М. Матюшкін [44] пропонує наступні правила створення проблемних ситу-

ацій:

1) для того, щоб створити проблемну ситуацію, перед тими, хто навчається, слід поставити таке практичне або теоретичне завдання, виконання якого потребує відкриття нових знань і оволодіння новими вміннями; тут може йти мова про зага-льну закономірність, загальний спосіб діяльності або про загальні умови реалізації діяльності;

2) завдання має відповідати інтелектуальним можливостям того, на кого вони

спрямовані; ступінь складності проблемного завдання залежить від рівня новизни

матеріалу і від ступеня його узагальнення; 3) проблемне завдання дається до пояснення засвоюваного матеріалу;

4) проблемне завдання може призвести до проблемної ситуації тільки у разі врахування перерахованих вище правил; проблемними завданнями можуть бути: а) засвоєння; б) формулювання питання; в) практичні завдання;

5) одна і та ж проблемна ситуація може бути викликана різними типами за-вдань;

6) дуже важку проблемну ситуацію педагог спрямовує шляхом зазначення тим, хто навчається, причин невиконання даного практичного завдання або немож-

ливості пояснення ним тих чи інших фактів.

47

Відома класифікація способів створення таких проблемних ситуацій М. І. Ма-хмутова [45, с. 97–101]:

• Спонукання тих, хто навчається, до теоретичного пояснення явищ, фак-тів, зовнішньої невідповідності між ними. Це викликає пошукову діяльність тих, хто

навчається, і призводить до активного засвоєння нових знань. • Використання навчальних і життєвих ситуацій, що виникають під час

виконання практичних завдань в процесі навчання, вдома чи на виробництві, в ході спостережень за природою. Проблемні ситуації в цьому випадку виникають при

спробі тих, хто навчається, самостійно досягти поставленої перед ними практичної мети. Зазвичай вони в результаті аналізу самі формулюють проблему.

• Постановка навчальних практичних завдань на пояснення явища або

пошук шляхів його практичного застосування. • Спонукання до аналізу фактів і явищ дійсності, що породжує суперечно-

сті між життєвими уявленнями і науковими поняттями про ці факти.

• Висування припущень (гіпотез), формулювання висновків та їх практич-

на перевірка. • Спонукання до порівняння, співставлення і протиставлення фактів,

явищ, правил, дій, в результаті яких виникає проблемна ситуація. • Спонукання тих, хто навчається, до попереднього узагальнення нових

фактів. У цьому випадку виникає проблемна ситуація, оскільки порівняння виявляє властивості нових фактів, нез'ясовані їх ознаки.

• Ознайомлення тих, хто навчається, з фактами, що носять як нібито нез'я-совний характер та призвели в історії науки до постановки наукової проблеми. За-звичай ці факти та явища як би суперечать сформованим уявленням і поняттям, що

пояснюється неповнотою, недостатністю їхніх колишніх знань. • Організація міжпредметних зв'язків. • Варійовані завдання, переформулювання питання. З точки зору ролі, яку в навчальному процесі займають суперечності, відомі

пасивні проблемні ситуації (первинні, слугують основою для створення активних

ситуацій) та активні проблемні ситуації (штучно створені) [48]. Пасивні утворюють-ся раптово та неочікувано й виникають самі по собі. Активні ж створюються педаго-

гами, тобто мають ознаку дидактичного елементу. Подібні ситуації можливо ство-

рювати через різноманітні суперечності (науки, процесу сприйняття, виробничих

відношень, формування вмінь та навичок тощо) у формі традиційних занять, ділових

та управлінських ігор, розігрування ролей та ін. Пасивні проблемні ситуації можуть також виникати і в процесі самостійної роботи студента.

Послідовність розв’язання проблемних ситуацій носить предметний характер,

тобто варіюється в залежності від змісту навчання (наприклад, відома послідовність дій під час розв’язання проблемних завдань з вищої математики [153] та ін.). Подіб-

них методів для змісту предметної галузі неруйнівного контролю не виявлено. Уза-гальнену ж послідовність розв’язання проблемних ситуацій можна представити у

вигляді наступних етапів [154, с. 91]:

- змістовний аналіз відношень між умовою й вимогою проблеми;

висунення припущень щодо напрямку розв’язання проблеми;

48

- мисленнєве задіяння пізнавального об’єкту на нові зв’язки і від-

ношення; - висунення кількох гіпотез; - доведення основної гіпотези.

До якостей викладача, що є обов’язковими для впровадження проблемного

навчання, необхідно віднести наступні: добре володіння навчальним матеріалом,

гнучкість мислення, генерування нових ідей, високий інтелектуальний рівень, асоці-ативність мислення, здатність бачити проблеми, прагнення до самовдосконалення, здатність до прогнозування, здатність до оцінювання, самокритичність, логічне за-пам’ятовування, концентрація уваги, почуття гумору [155, с. 119].

Завдання, що вирішує даний підрозділ полягає у пошуку інструментарію узго-

дження каузальних мереж з діяльнісним навчанням, як комплексним методом на-вчання студентів неруйнівного контролю, з наступних напрямків:

- визначення видів створюваних завдань (запитань) та проблемних ситуацій;

- визначення способів створення завдань (запитань) та проблемних ситуацій у

відповідності з правилами;

- розробка складових методу розв’язання завдань (запитань) та проблемних си-

туацій як головного елементу алгоритму комплексного методу навчання. Комплексний метод навчання, що пропонується далі, через розв’язання за-

вдань різного рівня складності повинен допомагати викликати пізнавальну потребу

студента, давати йому необхідну спрямованість думки і тим самим викликати осо-

бистісний інтерес до вирішення тих чи інших пізнавальних завдань. Зважаючи на зміст предметної галузі неруйнівного контролю, знання студен-

тів формуються за наступними дев’ятьма темами: магнітний, електричний, вихрост-румовий, тепловий, радіохвильовий, акустичний, радіаційний, оптичний контроль та контроль проникними речовинами. Ці теми відповідають стандартним видам конт-ролю. Викладач повинен акцентувати увагу на загальних фізичних основах, методах

і способах здійснення кожного виду контролю, змісті дефектоскопії, товщинометрії та структуроскопії, характерних особливостях, галузях застосування засобів неруй-

нівного контролю та ін. Враховуючи обмеженість часу на навчання дисципліни, зга-даним аспектам можливо приділити небагато часу, тобто аналіз повинен здійснюва-тись на загальному ознайомчому рівні. Більш детально аналізуються конкретні ме-тоди з кожного виду контролю. Логічно, що такими є найбільш вживані та універса-льні методи. Таким чином, саме для аналізу десяти методів (контроль проникними

речовинами поділяється на два підвиди: капілярний контроль та контроль герметич-

ності чи течопошук) неруйнівного контролю доцільно використовувати каузальні мережі.

Проаналізувавши загальні питання, студенти переходять до роботи з каузаль-ними мережами. Для цього педагог формулює та приводить завдання різного рівня складності (від репродуктивних до проблемних) будь-яких видів, що повинні відпо-

відати змісту мереж. Зважаючи на те, що згідно стандартів вищої освіти [18; 19]

превалюють понятійно-аналітичні та продуктивно-синтетичні рівні сформованості знань, постають можливими будь-які джерела та форми занять для створення за-вдань та проблемних ситуацій.

49

Репродуктивні завдання (запитання) використовуються у навчанні за тради-

ційною методикою. Тому детально зупинимося на проблемному навчанні. Враховуючи специфіку дисципліни, за вищезгаданою класифікацією [45, с. 97-

101] у даному випадку можливі наступні способи створення проблемних ситуацій:

- спонукання студентів до теоретичного пояснення явищ, фактів, зо-

внішньої невідповідності між ними;

- використання навчальних і життєвих ситуацій, що виникають під

час виконання практичних завдань в процесі навчання чи на виробництві; - постановка навчальних практичних завдань на пояснення явища

або пошук шляхів його практичного застосування; - спонукання до порівняння, співставлення і протиставлення фактів,

явищ, правил, дій, в результаті яких виникає проблемна ситуація; - ознайомлення з фактами, що носять як нібито нез'ясовний харак-

тер та призвели в історії науки до постановки наукової проблеми;

- організація міжпредметних зв'язків; - варійовані завдання, переформулювання питання.

Процес створення проблемних ситуацій за допомогою відповідних проблем-

них завдань повинен задовольняти всі вищезгадані вимоги.

Студенти, стикнувшись з проблемною ситуацією, починають пошук її вирі-шення. Вірно побудована або обрана педагогом каузальна мережа повинна надати

допомогу у вирішенні подібної ситуації у вигляді підказок або напрямку розвитку думки. У випадку, якщо в мережі буде представлятись готова повна відповідь, то

завдання не можна буде називати «проблемним», а саме відображення каузальних

зв’язків буде потребувати перегляду.

Розглянуті передумови дозволяють обґрунтувати та розробити комплексний

метод навчання, що:

1) базується на гнучкому врахуванні та узгодженні вимог ДСТВО щодо змісту

та часу на навчання; 2) дозволяє ефективне досягнення відповідних рівнів сформованості знань

студентів; 3) через вирахування основних концептів проблемного навчання (стосовно

видів проблемних ситуацій, правил та способів їх створення) спрямовується на ово-

лодіння студентами відповідними знаннями стосовно способів дій у майбутній про-

фесійній діяльності; 4) забезпечує поєднання проблемного та діяльнісного навчання, яке відбува-

ється через використання замкнутих каузальних мереж, що відображають міжблочні зв’язки з фізичних основ, схеми пристрою, методики його використання, для пошу-

ку і знаходження відповідей на завдання різного рівня складності, що дозволяє впливати на додаткові канали сприйняття, формувати здатність до розвитку нових

напрямів мислення та призводить до збільшення дидактичної ефективності; 5) повинен стати найбільш ефективним методом навчання неруйнівного конт-

ролю.

Розглянемо функціонування комплексного методу навчання на рівні алгорит-му (рис. 1.13).

50

Рис.1.13 Узагальнений поетапний алгоритм комплексного методу навчання з вико-

ристанням каузальних мереж

51

Алгоритм на основі діяльнісного проблемного навчання складається з аналізу

загальної інформації та розв’язання запитань чи завдань (у відповідності з найбільш

широковживаними етапами розв’язання). У такому вигляді комплексний метод, вра-ховуючи модель змісту предметної галузі неруйнівного контролю, містить два ета-пи: ознайомлення студентів із загальною інформацією, що стосується виду контро-

лю та засвоєння методу неруйнівного контролю з використанням різних завдань. На першому етапі (п. 1 рис. 1.13), аналізуючи кожну тему предметної галузі

неруйнівного контролю з використанням пояснювально-ілюстративних та репроду-

ктивних методів студенти знайомляться на понятійно-аналітичному рівні з фізични-

ми основами виду контролю, класифікаціями за різними ознаками його методів, за-собами контролю та їх особливостями, сферами застосування та ін.

Детальне навчання методу неруйнівного контролю складає другий етап (п. 2

рис. 1.13). Як вже згадувалось, навчання у контексті цього змісту здійснюється з ви-

користанням завдань (запитань) різного рівня складності та каузальних мереж. Яким

конкретним чином каузальна модель допомагає у вирішенні подібної ситуації? За-мкнутий зв’язок «Фізичні основи; Схема пристрою; Методика використання» повні-стю відображає зміст предметної галузі. Студент, отримавши завдання (запитання), повинен його проаналізувати. За правилами створення подібних ситуацій, вони по-

винні містити максимум доступної інформації. Така інформація є відправною точ-

кою на шляху руху каузальною мережею.

Комплексний метод навчання передбачає, що для початку необхідно відшука-ти інформацію, що стосувалася б чи фізичних основ методу, чи схеми засобу конт-ролю, чи методики його використання у завданні (запитанні), а потім необхідно ві-дшукати ту ж інформацію на каузальній мережі у вигляді вершин блоків (п. 2.1 рис. 1.13). За умови вірних побудови мережі та постановки запитання або проблемного

завдання, обов’язково повинні бути присутніми такі збіги.

Пройшовши попередній, на наступному етапі студент повинен побачити

зв’язки відомої інформації з вершинами інших блоків (п. 2.2 рис. 1.13). У випадку

знаходження на мережі однієї вершини з відомою інформацією, враховуючи струк-

туру каузальної моделі змісту предметної галузі неруйнівного контролю, достовірно

зрозуміло, що ця вершина буде поєднуватися з мінімум двома вершинами – по одній

вершині кожного з інших двох блоків. У разі знаходження на мережі двох вершин з відомою інформацією в межах одного блоку, достовірно зрозуміло, що ці вершини

будуть поєднуватися з мінімум чотирма вершинами – по дві вершині кожного з ін-

ших двох блоків і т.д. У випадку знаходження на мережі двох вершин з відомою ін-

формацією у межах двох різних блоків, достовірно зрозуміло, що ці вершини будуть поєднуватися з мінімум чотирма вершинами – також по дві вершині кожного з ін-

ших двох блоків і т.д. Якщо три вершини з відомою інформацією кожного з трьох

блоків поєднані між собою та не мають інших зв’язків постає можливим варіант, який полягає у тому, що мережа ніяким чином не допоможе у пошуку відповіді. Але, по-перше, передбачається використання додаткових графічних елементів (ма-люнки, схеми тощо) на каузальних мережах за рахунок відповідних засобів у межах,

достатніх для додержання критеріїв наочності, швидкості орієнтації у мережі та ін-

ших подібних критеріїв. Подібна візуалізація, окрім відомих дидактичних функцій, є

52

ще одним інструментом, що допомагає у пошуку необхідної відповіді. По-друге, якщо ж три, поєднані між собою, вершини з відомою інформацією кожного з трьох

блоків не мають інших зв’язків і в межах цих зв’язків не присутньо ніяких графіч-

них підказок, все одно досягається дидактичний ефект. Цей ефект полягає у тому,

що людина усвідомлює або ще раз для себе підкреслює причинно-наслідковий

зв’язок між певною фізичною величиною чи фізичним явищем, схемою пристрою та методикою його використання.

Наступний етап полягає у визначенні характеру зв’язку між вершинами (п. 2.3

рис. 1.13). Незважаючи на те, що в теорії каузальних мереж пропонується лише один

тип зв’язку – причинно-наслідковий, – дві пов’язані вершини ніколи не можуть бути

однотипними. Обов’язково одна вершина повинна бути причиною, а інша – наслід-

ком. Автор вже аргументував те, що вершини блоку «Фізичні основи» завжди є при-

чиною блоків «Схема пристрою» та «Методика використання», тому на цьому вже не має потреби зупинятися. У статичному вигляді мережі зв’язок від причини до на-слідку позначається стрілкою. Але умови запитання або завдання можуть вимагати

як визначення причини наслідку, так і наслідку причини. Тому рух можливий в обох

напрямах, тобто досить логічно, що з точки зору користувача мережею причина та наслідок можуть бути по черзі як вхідною, так і вихідною вершиною.

Визначивши важливі інформативні елементи у запитанні або завданні, відшу-

кавши на каузальній мережі ці ключові слова, отримавши дані стосовно взає-мозв’язку цих відомих інформативних елементів з іншими елементами інших бло-

ків, встановивши їх характер (причина/наслідок), студент в залежності від рівня ін-

телектуальних здібностей зможе або певним чином впоратися із його вирішенням,

або значно підійти до нього (п. 2.4 рис. 1.13). Це вирішення може бути чи конкрет-ним та загальновідомим, чи приблизним та загальновідомим. Таке формулювання та вид запитань та завдань відповідає відповідним теоретичним розробкам з цього пи-

тання. Згідно з характером розв’язання питання чи завдання, каузальні мережі або

максимально наближують до його вирішення, або дають приблизний напрямок розв’язання. Крім того, відомо, що більшість студентів завжди мають певні сумніви

у правильності своїх відповідей [156]. На кожному кроці пошуку відповіді існує можливість користування додатковими джерелами інформації (експертної чи довід-

никової), але це не є обов’язковою складовою комплексного методу навчання. Постає можливим використання представленого алгоритму для вирішення за-

вдань (запитань) репродуктивного характеру тобто методу формування знань на ознайомчо-орієнтовному рівні, та проблемних завдань. Більш детально розв’язання репродуктивних завдань (запитань) розглянуто у другому розділі.

Метою запропонованого методу є не тільки вирішення завдань, а й оволодіння на їх основі студентами міцними знаннями та навичками у відповідності з вимогами

до випускників цього профілю. Досягнення цього буде свідчити про ефективність методу. У випадку, якщо студенти під час вирішення інших завдань зі змісту неруй-

нівного контролю будуть будувати самостійно каузальні моделі, це буде свідчити

про додаткову ефективність методу. Такий варіант можливий у випадку виникнення пасивної проблемної ситуації.

53

Керування викладачем навчально-пізнавальною діяльністю студентів, за дум-

кою А. В. Хуторського [157], повинно: 1) спрямовувати студента на правильне розв’язання пізнавальних задач і в процесі цього розв’язання розвивати його мис-лення і творчі здібності; 2) сигналізувати про хибні шляхи, на які може стати сту-

дент, розв’язуючи задачу, виявляти суть помилок і тим самим сприяти свідомій дія-льності, спрямованій на вихід із проблемної ситуації; 3) надавати студенту під час розв’язання пізнавальних задач допомогу, не позбавляючи його самостійності і не послаблюючи вольових зусиль, потрібних для розвитку пізнавальної активності; 4)

підтримувати емоційний тонус студента, його впевненість у тому, що він при доста-тній мобілізації знань і здібностей зможе розв’язати поставлене перед ним завдання. Окрім цього, у конкретному випадку роль викладача полягає у формулюванні запи-

тань та завдань, побудові каузальних моделей змісту у відповідності з методом кон-

кретного виду неруйнівного контролю й у наданні консультацій та рекомендацій з їх

користування тощо.

На прикладі вже відомих кольорового капілярного, магнітопорошкового мето-

дів та методу яскравісної пірометрії проаналізуємо варіації комплексного методу

навчання студентів неруйнівного контролю з використанням каузальних мереж.

Розглянемо використання комплексного методу навчання відповідно до алго-

ритму (рис. 1.13) з використанням вже готової каузальної мережі, що представлена на рис. 1.14, кольорового методу капілярного контролю.

До аналізу загальних питань з теми «Капілярний контроль», що проводиться педагогом з використанням пояснювально-ілюстративних та репродуктивних мето-

дів, входять: стандартні засоби контролю та дефектоскопічні матеріали, класифіка-цію та характерні особливості методів капілярного контролю тощо.

У відповідності з вищевказаними вимогами формулюються запитання та про-

блемні завдання. Розглянемо наступну проблемну ситуацію: «Як відомо, процес ко-

льорового капілярного контролю складається з трьох етапів: нанесення рідкого пе-нетранта, який проникає в поверхневі дефекти; видалення надлишків пенетранта з поверхні об’єкту контролю; нанесення проявника, що містить пігментну речовину,

який сприяє "витягуванню" пенетранта з дефектів і одночасно слугує для підвищен-

ня контрастності. Якою, на Вашу думку, є універсальна формула вибору пенетран-

та?». Таке проблемне завдання носить характер спонукання студентів до поперед-

нього узагальнення нових фактів з виникненням проблемної ситуації через порів-няння, що виявляє властивості нових фактів, нез'ясовані їх ознаки.

Студент, усвідомлюючи проблемну ситуацію, робить спроби знайти шляхи її вирішення. Як вже зазначалося, відправною точкою для вирішення ситуації є інфо-

рмація, що міститься у завданні. Порівнюючи цю інформацію з каузальною мере-жею до методу неруйнівного контролю можливо помітити, що ключовим збігом

змісту проблеми з вершинами каузальної мережі є поняття «пенетрант», яке також

присутнє у якості однієї з вершин блоку «Фізичні явища».

За алгоритмом, далі необхідно виявити зв’язки з вершинами інших блоків та визначити їх характер. На рис. 1.14 представлені вже виділені зв’язки вершини «Пе-нетрант» (6) з іншими вершинами: «Явище поверхневого натягу» (1), «В’язкість»

54

(2), «Проникна здатність» (3), «Змочуваність» (4), «Адсорбція» (5), «Чутливість ме-тоду» (7), «Нанесення пенетранту» (8), «Характеристики об’єкту контролю» (9).

З мережі видно, що пенетрант (6) визначають явище поверхневого натягу (1),

в’язкість рідини (2), її проникна здатність (3), змочуваність (4) та адсорбція (5). Тип

та характеристики пенетранту (6) зумовлюють матеріал, структуру та інші характе-ристики об’єкту контролю, який можливо контролювати з використанням цього де-фектоскопічного матеріалу (9), умови нанесення цього пенетранту на об’єкт контро-

лю (8) та загальну чутливість методу (7). Форма постановки проблемного завдання у даному випадку для відповіді не вимагає виявлення «наслідків», але очевидно, що

увага студента не омине цей компонент, що також призводить до певного дидактич-

ного ефекту у вигляді більш глибокого опанування знаннями.

Рис. 1.14 Фрагмент1

каузальної мережі «Кольоровий метод капілярного виду

неруйнівного контролю»

1Представлені вершини та зв’язки, що відносяться тільки до вершини «Пенетрант»; фрагментарне висвітлення зв’язків між блоками «Схема пристрою» та «Методика використання» наведені для збереження цілісності замкнутої мережі

55

Проблемне завдання не має завчасно визначеної відповіді, тому відкриваються можливості до творчої діяльності. Каузальна мережа тут відіграє функцію надання вектору розвитку думки. Один із можливих варіантів відповіді може полягати у на-ступному: користуючись довідниковою літературою, адже студент вже розуміє, що

шукати, він визначить сукупні оптимальні універсальні показники поверхневого на-тягу, в’язкості, проникної здатності, змочуваності та адсорбційних умов проведення контролю. Тобто в даному випадку відповідь знаходиться усвідомлюючи «причини»

вибору конкретного пенетранту, що й потрібно встановити.

Комплексний метод навчання відповідно до рис. 1.13 з використанням кауза-льної мережі магнітопорошкового методу магнітного виду неруйнівного контролю

(рис. 1.15) полягає у наступному.

Аналіз загальних питань з використанням пояснювально-ілюстративних та ре-продуктивних методів стосується класифікацій методів магнітного виду неруйнівно-

го контролю, їх фізичних основ, напрямів та засобів контролю, дефектів, що вияв-ляють засоби, видів намагнічування та способів розмагнічування об’єктів контролю

(ОК) та ін.

Для аналізу магнітопрошкового методу магнітного виду неруйнівного контро-

лю спочатку формулюються запитання та завдання, до яких додається згадана кау-

зальна мережа. Розглянемо наступне проблемне завдання: «За використання постій-

ного магніту для намагнічування об’єкту контролю способом залишкової намагні-ченості на краях утворюються полюси, що приводить до руху силових ліній у зворо-

тному напрямку. Як уникнути похибки, пов'язаної з появою додаткових полюсів?».

Таке проблемне завдання, відповідно до класифікації М. І. Махмутова [45], носить характер ознайомлення студентів з фактами, що носять нібито нез'ясовний характер

та призвели в історії науки до постановки наукової проблеми.

Як і в попередньому, а також наступних випадках, для вирішення ситуації не-обхідно чітко проаналізувати інформацію, що міститься у завданні. Порівнюючи цю

інформацію з каузальною мережею до методу неруйнівного контролю, можливо по-

мітити, що збігом змісту проблеми з вершинами каузальної мережі з блоку «Фізичні основи» є поняття (ключові слова) «Полюсність», «Силові лінії», з блоку «Схема пристрою» – «Пристрій намагнічування», з блоку «Методика використання» – «Вид

намагнічування».

Далі за алгоритмом необхідно виявити зв’язки з вершинами інших блоків та визначити їх характер. На рис. 1.15 представлені усі каузальні зв’язки цих вершин

між собою та з усіма вершинами блоку «Методика використання», тому очевидно,

що відповідь на завдання лежить у цьому блоці. Але, у випадку неочевидності цього

моменту, за умови представлення всіх вершин усіх блоків шлях до правильної від-

повіді не зміниться (див. розділ 2). Зв’язки, що виявляються з цими вершинами на-ступні: «Силові лінії» (9) пов’язана з «Пристрій намагнічування» (11), «Тип матері-алу об’єкту контролю» (3), «Форма, глибина та розмір дефекту» (5) та «Додаткові елементи» (7); «Полюсність» (10) пов’язана з «Пристрій намагнічування» (11), «Вид

намагнічування» (4) та «Додаткові елементи» (7); «Пристрій намагнічування» (11)

пов’язана з «Форма об’єкту контролю» (8), «Додаткові елементи» (7), «Тип методу»

(6), «Форма, глибина та розмір дефекту» (5), «Вид намагнічування» (4), «Тип мате-

56

ріалу об’єкту контролю» (3), «Призначення об’єкту контролю» (2) та «Вид розмаг-нічування об’єкту контролю» (1).

Рис.1.15 Фрагмент каузальної мережі «Магнітопорошковий метод магнітного

виду неруйнівного контролю»

З мережі виходить, що вершина «Силові лінії» (9) визначає пристрій намагні-чування (11), форму, розмір та глибину дефекту, що виявляється (5) та додаткові елементи (7); вершина «Полюсність» (10) визначає пристрій намагнічування (11),

вид намагнічування (4) та додаткові елементи (7); вершина «Пристрій намагнічу-

вання» (11) зумовлює форму об’єкту контролю (8), додаткові елементи (7), тип ме-тоду (6), форму, розмір та глибину дефекту, що виявляється (5), вид намагнічування

57

(4), тип матеріалу об’єкту контролю (3), подальше призначення об’єкту контролю

(2) та вид розмагнічування об’єкту контролю (1).

Отже, вершини «Пристрій намагнічування» (11), «Полюсність» (10) та «Сило-

ві лінії» (9) одночасно є причинами лише двох вершин – «Додаткові елементи» (7)

та «Вид намагнічування» (4). Враховуючи те, що вид намагнічування у конкретному випадку також є причиною ситуації (зважаючи на постановку завдання), студент по-

винен залишити лише вершину «Додаткові елементи» (7).

Такий підхід до взаємозв’язку проблемного завдання та каузальної мережі ві-дрізняється від попереднього тим, що тут максимально наближується шлях до варі-антів вірних відповідей. Слід зазначити, що проблемне питання залишається відкри-

тим, наприклад не вирішені наступні питання: «Які саме додаткові елементи слід

використати для запобігання похибці, пов'язаної з появою додаткових полюсів?»,

«Яким чином необхідно розмістити додаткові елементи?» та ін. Каузальна мережа тут також відіграє функцію надання вектору розвитку думки, питання закріплення у пам’яті студента зв’язків тріади продовжує вирішуватись.

Останнім, що потребує роз’яснення побудови, є блок «Методика використан-

ня».

Аналіз загальних питань з використанням згаданих методів навчання стосу-

ється класифікацій методів теплового виду неруйнівного контролю, їх фізичних ос-нов, напрямів контролю, засобів, видів нагрівання об’єктів контролю, схем контро-

лю та галузями застосування методів. Комплексний метод навчання на етапі проблемного навчання у даному випад-

ку буде мати наступний вигляд. Розглянемо проблемне завдання: «За вимірювання температури тіла, освітленого стороннім джерелом, яскравісна температура цього

тіла, Тя, що показують пірометри, не відповідає дійсній яскравісній температурі тіла, тому що до власної його яскравості, обумовленої випромінюванням цього тіла, до-

дається яскравість відображена тілом. Яким чином запобігти цим похибкам?». Таке проблемне завдання носить характер використання проблемних ситуацій, що вини-

кають безпосередньо в процесі виконання робочих обов’язків. Як і в попередніх прикладах, усвідомлюючи проблемну ситуацію, студент на-

магається її вирішити. З ключових слів у даному випадку можна виділити лише «те-мпературу» – така вершина відноситься до блоку «Фізичні явища».

Через обмаль інформації, що б знаходилась і в завданні, і на каузальній мере-жі, доводиться аналізувати всі зв’язки з вершиною «Температура». Цей фрагмент представлений на мережі, що зображена на рис. 1.16. Вершина «Температура»

пов’язана з наступними вершинами: «Еталонна лампа розжарювання» (2), «Фільтр з вузькою смугою пропускання» (3), «Вимірювальний прилад» (4), «Чутливість» (5)

«Умови використання» (6).

58

Рис. 1.16 – Фрагмент каузальної мережі «Метод яскравісної пірометрії тепло-

вого виду неруйнівного контролю»

Вершина «Температура» (1) є причиною еталонної лампи розжарювання (2),

фільтру з вузькою смугою пропускання (3) та вимірювального приладу (4) з блоку

«Схема пристрою», чутливості (5) та умов використання засобу контролю (6) з бло-

ку «Методика використання».

Студентам з попереднього висвітлення теми, відповідно до змісту предметної галузі, вже відомо, що яскравісні пірометри дозволяють візуально визначати, як правило, без використання спеціальних пристроїв, температуру нагрітого тіла шля-хом порівняння його кольору з кольором еталонної нитки лампи розжарювання. Та-ке проблемне завдання має багато варіантів вирішення. Аналізуючи мережу, можна дійти висновку, що необхідно шукати вихід з проблеми за наступними напрямами:

1) впливати або на умови використання пірометра, або зменшити його чутли-

вість до подібних факторів; 2) удосконалити еталонну лампу розжарювання, фільтр із вузькою смужкою

пропускання або вимірювальний прилад для врахування та амортизації впливу по-

хибки пов’язаної з тим, що до власної яскравості об’єкту контролю, обумовленої випромінюванням цього тіла, додається яскравість відображена тілом.

Ці напрями і подібні пропозиції є реальними та можуть містити досить раціо-

нальне обґрунтування. Таким чином, проаналізовано комплексний метод навчання з використанням різноманітних проблемних завдань з максимальним приближенням

59

до правильної відповіді та з приблизним приближенням до напрямків вирішення, детально на прикладах висвітлені дидактичні можливості подібних моделей.

Завдання та запитання репродуктивного характеру наведені у Додатку А. Їх

вирішення детально аналізується у другому розділі. Отже, комплексний метод навчання неруйнівного контролю з використанням

каузальних мереж повинен формувати у студентів всебічне розуміння конкретної предметної галузі, впливати на додаткові канали сприйняття, збільшувати ефектив-ність затраченого часу на вивчення тем та є природним, має можливості висвітлення будь-яких тем неруйнівного контролю, охоплює весь інструментарій формування ознайомчо-орієнтовного, понятійно-аналітичного та продуктивно-синтетичного рів-нів сформованості знань.

1.4 Теоретичне обґрунтування та розробка засобів навчання

Залишається нерозкритим лише питання безпосереднього визначення засобів, за допомогою яких можливе навчання неруйнівного контролю з використанням кау-

зальних мереж. Саме на вирішення завдання пошуку специфічних засобів навчання, адаптованих до відповідних моделі змісту та комплексного методу, спрямовується даний підрозділ.

З літератури відомо, що засоби навчання – це «матеріальні та ідеальні об'єкти,

які залучаються в освітній процес в якості носіїв інформації та інструменту діяльно-

сті педагога і тих, хто навчається» [158, с. 270]. Тому для методики навчання з вико-

ристанням каузальних мереж є актуальним питання визначення матеріальної (зміс-тової) та ідеальної (інформаційної) складових.

Якщо назви «логічні», «продукційні», «мережеві» та «фреймові» моделі зна-ходять своє використання переважно в галузі штучного інтелекту, тобто для машин-

ної обробки, то необхідно заломити ці моделі до моделей, спрямованих на нотацію

їх людьми. Для вирішення цього завдання необхідно звернутись до асоціативних,

концептуальних та когнітивних карт, від яких моделі для машинної обробки можна називати похідними.

Відомо, що асоціативна карта (діаграма зв’язків, інтелект-карта) – спосіб зо-

браження процесу загального системного мислення за допомогою схем [159]. Це ді-аграма, що використовується для представлення слова, ідеї, завдання або інших

предметів, пов’язаних та розташованих навколо центрального ключового слова або

ідеї. Їх можна використовувати для створення, візуалізації, структурування і класи-

фікації ідей, а також в якості допомоги для вивчення і організації інформації, рішен-

ня проблем, прийняття рішень. Теоретичною основою цього виду карт є загальна семантика – емпірична дисципліна, що представляє собою систематичну методоло-

гію з дослідження того, як люди взаємодіють зі світом, реагують на світ, реагують на власні реакції і реакції інших людей і, відповідно, яким чином вони змінюють свою поведінку [160]. Загальна семантика заснована Альфредом Коржібські в 1920-

ті – 1930-ті роки. Особливостями асоціативних карт, що відрізняють їх від інших є: - наявність однієї центральної ідеї-концепції (на відміну від концептуальних і

когнітивних карт);

60

- деревоподібна структура (хоча іноді зустрічаються зв'язки вершинами різних

гілок); - в якості відправного вузла (ідеї), а також інших вузлів використовують ілюс-

трації як більш виразні і багаті семантикою;

- у картах можуть бути присутніми тільки асоціативні зв'язки, тобто не розмі-чені і не конкретизовані (на відміну від концептуальних карт).

Асоціативна модель є моделлю процесу рішення задачі людиною, яка спира-ється на процедуру встановлення подібності даної задачі (або складових її підзадач)

з завданнями, рішення яких вже відомо [60].

Інтелект-карти, запропоновані англійським психологом Т. Бьюзеном [159;

161]. За словами цього вченого, використання інтелект-карт у навчанні надає ряд

переваг: зосередження уваги аудиторії та сприяння до співробітництва; заняття та презентації стають більш органічними та натхненними; лекційний матеріал стає гнучким та легко пристосовується до змінних умов; ті, хто навчається, краще за-пам’ятовують матеріал і досягають більш значних результатів на екзаменах; на від-

міну від лінійного тексту, не тільки викладаються факти, але й демонструється їх

взаємозв’язок; зменшується фізичний об’єм лекційного матеріалу; доступність інте-лект-карт дітям з деякими мозковими відхиленнями. У вітчизняній практиці метод

інтелект-карт використовується деякими викладачами, наприклад, на заняттях з психології [162], та відзначаються деякі зі вказаних переваг.

Також відзначається їх практичне значення у педагогічній діяльності, зокрема у формуванні професійної компетентності майбутніх вчителів [163], інженерів [164]

та студентів інших напрямків [165; 166]. У цьому контексті зазначається про мож-

ливість використання інтелект-карт у навчально-виховній діяльності, при підготовці лекцій, плануванні на рік та на семестр, на іспитах тощо.

Іншим видом є концептуальна карта. Відомо, що це діаграма, що показує від-

ношення між поняттями [167]. Це графічні інструменти для організації і представ-лення знань. Концепції, як правило, представлені у вигляді структури або кола, зв'я-зані зі стрілками у ієрархічну структуру. Відносини між поняттями можуть бути

сформульовані у зв'язку такими фразами, як «викликає», «в результаті», «потрібно»

або «сприяє».

Концептуальні карти мають: - мережеву структуру (на відміну від асоціативних карт); - можливість вказівки типів зв'язків (інші типи карт використовує тільки один

тип зв'язків). Ці карти можуть мати множинні зв'язки між ідеями, концепціями (вершинами

мережі). Концептуальними моделями є моделі предметної галузі з переліку всіх понять,

що використовуються для опису цієї галузі, разом з їх властивостями і характерис-тиками, класифікацій цих понять за типами, ситуаціями, ознаками в даній галузі і законами функціонування процесів, що протікають в ній. Подібні моделі будуються при зануренні опису предметної галузі в базу знань інтелектуальної системи [60].

Концептуальні карти знаходять своє використання у педагогічній практиці [163; 168–172]. Складання цих карт, за думкою фахівців, може розглядатися як один

61

із видів мозкового штурму, що дозволяє компактно та системно сприйняти матеріал,

підбити підсумки лекції, їх також пропонується використовувати під час підготовки

до екзаменів [169] та ін. Крім того, відзначаються широкі можливості реалізації осо-

бистісно-орієнтовного підходу за використання подібних засобів [172].

Останнім видом є когнітивна карта – спосіб знайомого просторового оточення [173]. Когнітивні карти створюються і видозмінюються в результаті активної взає-модії суб'єкта з навколишнім світом. При цьому можуть формуватися когнітивні ка-рти різного ступеня спільності, «масштабу» та організації. Це – суб'єктивна картина, яка має перш за все просторові координати, в якій локалізовані окремі предмети, що

сприймаються. Виділяють карту-шлях, як послідовне уявлення зв'язків між об'єкта-ми по певному маршруту, а також карту-огляд, як одночасне подання просторового

розташування об'єктів [174].

Відомо, що «...когнітивний досвід людини, виражений у знаннях, є необхід-

ною складовою мислення як процесу вирішення завдання» [175, с. 106]. Когнітивні карти відносяться до ранніх компонентів пам'яті, вони є немов схемою або ескізом

для формування інших предметних віддзеркалень. У. Найссер вважає, що ці карти

контролюють окремі образи уяви [176]. У порівнянні з елементами реального прос-тору у когнітивних карт бувають систематичні викривлення.

Сам термін запропонований американським психологом Е. Толменом. Мето-

дологія когнітивного моделювання, яка призначена для аналізу і прийняття рішень в погано визначених ситуаціях, аналізується Р. Аксельродом [173].

Когнітивні карти мають наступні характерні особливості: - мережева структура, що відрізняє їх від асоціативних карт; - дуги (зв'язки) відображають тільки каузальні зв'язки;

- у вузлах зазвичай знаходяться фрази-описи ідей, а не слова-ідентифікатори;

- використовуються два типи вершин: моно і біполярні («ідеї-антоніми»);

- в описі не заперечується можливість негативних зв'язків. У відповідності із останнім пунктом на когнітивних картах можливим є відо-

браження двох типів причинно-наслідкових зв'язків: позитивних і негативних (при

позитивному зв'язку збільшення значення чинника-причини призводить до збіль-шення значення чинника-наслідку, а при негативному зв'язку збільшення значення чинника-причини призводить до зменшення значення чинника-наслідку) [177], хоча у відображенні цього аспекту не завжди є потреба.

Когнітивні карти мають не тільки візуальне, але і математичне обґрунтування. Використовуються в багатьох областях для моделювання динамічних систем, тому

що відрізняються наочністю, гнучкістю відображення предметної галузі, можливос-тями абстрактного уявлення і елементів нечіткої логіки (суджень) [178].

Когнітивною моделлю є гіпотетична модель, що описує устрій когнітивної структури (структури знань у людини). Для інтелектуальних систем така модель збі-гається з моделлю знань [24].

Когнітивне моделювання отримало широке поширення у психології, лінгвіс-тиці, економіці, педагогіці, історії, соціології, політології, деяких технічних дисцип-

лінах [55; 177; 179–186]. Наприклад, у педагогіці відомим є використання «когніти-

вної графіки» для візуалізації контрольних завдань [182], пропозиції щодо виконан-

62

ня студентами самостійної роботи через складання когнітивних карт відповідної предметної галузі [55] тощо.

Специфіка когнітивного моделювання полягає в тому, що формальні методи

аналізу застосовуються до моделей, що описують суб'єктивне бачення ситуації. На кожному етапі формування моделі доводиться приймати рішення, від сукупності яких залежить адекватність побудованої моделі [177].

Також окремо виділяються тезаурусні карти (семантичне описання терміноло-

гічних систем) [65], але такі карти не потребують особливої уваги, через малий ма-сштаб їх можливостей.

Постає завдання визначення та обґрунтування доцільності вибору найбільш

раціональних та адаптованих до відповідних моделі змісту і комплексного методу

засобів навчання. Як вже підкреслювалось, дидактичні засоби можуть об’єднувати в собі мате-

ріальні та ідеальні складові. Матеріальна (змістова) складова повинна мати достат-ній інструментарій для відображення каузальних мереж та повинна забезпечувати

фізичну наочність цих мереж. Ідеальна (інформаційна) складова повинна передбача-ти рекомендації щодо користування матеріальною складовою. У випадку навчання студентів неруйнівного контролю з використанням каузальних мереж, вимоги до

дидактичних засобів можливо представити за наступною схемою (рис. 1.17):

Рис.1.17 Узагальнена схема дидактичних засобів для навчання студентів з ви-

користанням каузальних мереж

Сукупність подібних матеріальних та фізичних засобів навчання спрямована на забезпечення усіх необхідних функцій, а саме: компенсаторності (полегшення процесу навчання); адаптованості (підтримки сприятливих умов процесу навчання); інформативності (передачі необхідної для навчання інформації); інтегративності (розгляду об’єкту дослідження або явища по частинах і в цілому); інструментально-

сті (раціонального забезпечення певних видів діяльності студентів і викладача); на-очності (достатніх усвідомлення й осмислення навчальної інформації) та ін.

З огляду на попередній аналіз, вважаємо доцільним запропонувати відобра-ження предметної галузі неруйнівного контролю через представлення каузальних

зв’язків умовних інформаційних блоків за допомогою засобів навчання у вигляді

63

відповідних когнітивних карт. Саме когнітивні карти найкраще адаптовані до відо-

браження каузальних зв’язків у вигляді каузальних мереж.

Д. І. Макаренко і Є. Ю. Хрустальов [187] відзначають, що передумовою для розвитку когнітивного підходу служить неможливість застосування точних моделей

для аналізу і моделювання проблемних ситуацій. Когнітивні карти, на наш погляд,

мають найбільш функціональний інструментарій для відображення каузальних

зв’язків для вирішення проблемних завдань. Запровадженню когнітивних карт у практику навчання неруйнівного контро-

лю сприяє фізіологія вищої нервової діяльності людини. Беззаперечним є той факт, що «…у нервовій системі будується ймовірнісна модель середовища та результатів взаємодії організму з середовищем; порівняння результатів взаємодії організму з середовищем та результатів передбачення цих результатів за моделлю (акцентор дії) постійне та безперервне; в нервовій системі будується план поведінки, як результат встановлення зв’язку між моделями поточної та цільової ситуації» [188, с. 148–149].

З психології відомо, що люди асоціюють поняття, а також ієрархічно організовують свої знання за допомогою інформації найвищих рівнів класифікації ієрархії [76]. Го-

тові зв`язки у формі подібних когнітивних карт значно спрощують процес оволодін-

ня студентами новими знаннями, що набуває особливого значення за навчання не-руйнівного контролю.

Для електронного створення когнітивних карт з каузальними мережами з мо-

жливістю подальшого перенесення їх на паперові носії існує певна кількість про-

грамних продуктів. Відомий пакет IHMC CmapTolls (рис. 1.18), що пристосований

для роботи з когнітивними картами. Але, на нашу думку, більшою функціональніс-тю та пристосованістю для будування когнітивних карт виділяється редактор діаг-рам та блок-схем для Windows – Microsoft Visio (рис. 1.19). Цей продукт входить у

склад сучасних пакетів офісних засобів Microsoft Office.

Рис. 1.18 IHMC CmapTolls [189]

64

Рис. 1.19 Microsoft Visio 2007

Саме з використанням даного програмного засобу пропонується побудова ко-

гнітивних карт. Також необхідно звернути увагу на приклад графічних елементів, про можли-

вість застосування яких раніше велась мова, на мережах, представлених на когніти-

вних картах. Такі удосконалення дозволяють прискорити процес розуміння мережі за рахунок візуалізації змісту вершин.

Наприклад, для згаданої мережі у межах магнітопорошкового методу магніт-ного виду неруйнівного контролю можливо додати ілюстрацію магнітних силових

ліній або ілюстрацію магнітних полюсів (рис. 1.20), тобто явищ, які важче усвідом-

люються студентами з аналізу визначень чи формул.

За таким же критерієм пропонуються ілюстрації повздовжнього та циркуляр-

ного типів намагнічування та силових ліній, що створюють поля розсіювання над

дефектом. Можливим є також шлях повного пояснення зв’язків або підказок до них

за рахунок введення у карту штрихових фігур. Наприклад, до підказок можна відне-сти фігуру зі словами «Магнітом’які матеріали», «Магнітотверді матеріали», що

прямо дає зрозуміти на яких засадах побудований зв’язок. Іноді зв’язок не потребує пояснень (див. «Полюсність» - «Вид намагнічування»), бо його пояснення є очевид-

ним, що можна описати приблизно таким чином: явище полюсності зумовлює вид

намагнічування. На думку авторів, занадто велике нагромадження подібних засобів забезпе-

чення фізичної наочності є недоречним, та не відповідає критеріям, за якими виді-ляються каузальні мережі.

65

Рис. 1.20 Фрагмент каузальної мережі «Магнітопорошковий метод магнітного виду

неруйнівного контролю», представленої з ілюстраціями на когнітивній карті

Приведений шлях сприяє кращому усвідомленню змісту вершин графу з на-вчальною інформацією. Особливої уваги потребує випадок з наведенням ілюстрацій,

що забезпечує отримання більшого ефекту у пошуку вирішення запитань та завдань від дидактичних засобів. Наприклад, до згаданого проблемного запитання до кауза-льної мережі з методу яскравісної пірометрії додається когнітивна карта (рис. 1.21),

на якій зображується каузальна мережа та формула, за якою визначається дійсна те-мпература об’єкту контролю, Ті (с2 – 1,438 см/град – стала; λ – довжина хвилі світла, в якому вимірюється яскравісна температура; Тя – яскравісна температура, у граду-

сах абсолютної шкали; ε – коефіцієнт випромінюючої здатності реального тіла), що

доповнює мережу.

За рахунок цього елементу до вже згаданих можливих шляхів вирішення про-

блемної ситуації додається ще один, що полягає у вдосконаленні відповідної фор-

66

мули для врахування похибки, яка полягає у тому, що до власної яскравості тіла, обумовленої його випромінюванням, додається яскравість відбита тілом. Подібний

напрям вирішення завдання, як і попередні, цілком має право на існування. Важливо також звернути увагу на те, що усі назви вершин кожного з блоків

зображені у певних фігурах, що повторюються від однієї когнітивної карти до іншої.

Для фізичних основ – це прямокутник з усіма закругленими кутами, « », для

схеми пристрою – прямокутник з двома закругленими кутами, « », для мето-

дики використання пристрою – прямокутник, « ». Кожен блок завжди виділя-ється тінню з підписом назви блоку. Також усі стрілки, що позначають зв’язок, від

окремої вершини знаходяться на певному рівні поряд зі стрілками сусідньої верши-

ни, але нижче або вище. Тобто візуально це виглядає як пониження або підвищення рівня, що забезпечує кращу орієнтацію в мережі. Подібні елементи стають доступ-

ними завдяки обраному програмному засобу.

Використання графічних зображень, що візуалізують зміст вершини, прив'язка цих вершин до певних фігур, виділення і зазначення назв інформацій блоків – все це складає фізичну наочність матеріального засобу навчання.

Рис.1.21 Фрагмент каузальної мережі «Метод яскравісної пірометрії теплового виду

неруйнівного контролю», представленої з ілюстраціями на когнітивній карті

67

Що стосується інформаційної складової, то такою повинні стати рекомендації щодо користування когнітивними картами. Саме такі рекомендації є одним із ін-

струментів управління навчальною діяльністю. За навчання студентів неруйнівного

контролю, вони повинні містити:

1) доцільність використання когнітивних карт з каузальними мережами у

певному випадку;

2) взаємозв’язок з відповідними запитаннями та завданнями;

3) визначення блоків, представлених за допомогою каузальних мереж на когнітивній карті, та пояснення щодо них;

4) обґрунтування сенсу використання конкретних вершин;

5) пояснення відношення певних фігур вершин до відповідних блоків; 6) умови та напрями просування між вершинами;

7) умовні позначення та обмеження. Отже, для подання предметної галузі неруйнівного контролю вирішено запро-

вадити використання когнітивних карт з каузальними мережами, у якості змістової складової засобів навчання. Когнітивні карти, окрім мереж, можуть містити різно-

манітні ілюстрації, схеми, формули та інші елементи візуалізації. Вони можуть бути

представлені на паперових носіях або у електронному вигляді, на що впливає серйо-

зний розвиток з точки зору функціональності та доступності у галузі відповідного

програмного забезпечення. У якості інформаційної складової засобів навчання про-

понуються рекомендації щодо користування когнітивними картами. Такий засіб на-вчання має ознаки узгодженості з основними дидактичними принципами та не ви-

кривлює фактологічний зміст предметної галузі.

68

ВИСНОВКИ ДО РОЗДІЛУ 1

В результаті обґрунтування теоретичних засад методики навчання неруйнів-ного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних мереж

можливо зробити такі висновки:

1) визначено, що в умовах недосконалості методик навчання неруйнівного ко-

нтролю постає необхідним відображення містких інформаційних блоків, які є харак-терними для даної предметної галузі за дотримання нормативних вимог, що регла-ментуються освітніми стандартами з питань тем змістових модулів, необхідного ча-су на навчання, рівнів формування умінь та знань тощо

2) обрано для подальших досліджень когнітивний напрямок подання і засво-

єння знань й формування професійних умінь; 3) визначено й сформовано три умовні блоки, які мають характер наскрізного

проникнення через усю змістовну частину предметної галузі, а саме «Фізичні осно-

ви», «Схема пристрою» та «Методика використання пристрою»;

4) удосконалено алгоритм текстологічного методу отримання знань для побу-

дови змісту неруйнівного контролю;

5) розроблено новий комплексний метод навчання, що через усвідомлення причинно-наслідкових зв'язків між ключовими поняттями кожної теми та логічного

структурування отриманої інформації забезпечує оволодіння знаннями та вміннями

на всіх рівнях їх сформованості; 6) удосконалено засоби навчання, що узгоджується із цілями навчання неруй-

нівного контролю, його моделлю змісту та комплексним методом, містить когнітив-ні карти із каузальними мережами та засобами забезпечення фізичної наочності у

вигляді схем, малюнків тощо, а також рекомендації щодо користування ними.

69

РОЗДІЛ 2

ПРАКТИЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНО-

ГО КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-ПЕДАГОГІВ З ВИКОРИСТАН-

НЯМ КАУЗАЛЬНИХ МЕРЕЖ

У відповідності з теоретично обґрунтованими моделлю змісту, комплексним

методом та засобами навчання неруйнівного контролю у цьому розділі виконаємо

практичну реалізацію методики навчання за наступними модулям: «Неруйнівний

контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання» та «Види та методи неруйнівного контролю та їх характеристика».

2.1 Методика навчання теми «Засади неруйнівного контролю. Магнітний

та акустичний контроль»

Відповідно до робочої навчальної програми з дисципліни «Автоматизація кон-

тролю та неруйнуючий контроль» (див. Додаток А), перший модуль «Неруйнівний

контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання» містить три

теми, у яких висвітлюються засади неруйнівного контролю, магнітний неруйнівний

та акустичний види контролю, а також контроль проникними речовинами.

Визначимо цілі навчання першої теми «Засади неруйнівного контролю. Дефе-кти, що виявляються за допомогою пристроїв неруйнівного контролю. Класифікація видів та методів неруйнівного контролю. Аналіз ГОСТу 18353-79 «Контроль нераз-рушающий. Классификация видов и методов»» першого модулю. Вони полягають у

формуванні системи вмінь та знань про основні сфери можливого застосування не-руйнівного контролю, про види та методи контролю, а також про основну нормати-

вну документацію, методику її побудови та використання [15; 16]. Комплекс знань та вмінь, що детермінуються цілями навчання, представлений у табл. 2.1.

Розробимо у відповідності із цілями модель змісту навчання. Відповідно до

табл. 2.1, він включає: класифікації основних видів контролю; визначення головних

понять та термінів; класифікаційні характеристики матеріалів, що можуть піддава-тися контролю тощо. Більш детально зміст представлено на рис. 2.1–2.3.

Таблиця 2.1

Комплекс знань та вмінь до першої теми змістового модулю «Неруйнів-

ний контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання»

№ Студент повинен

вміти

Рівень сфо-

рмованості вмінь Студент повинен знати


рмованості знань

Сп. Маг. Сп. Маг.

1 2 3 4 5 6 7

1 Визначати доціль-ність використання засобів неруйнівного

контролю в залежно-

сті від вимог та умов контролю

О Р Загальні терміни та визна-чення Сфери використання засо-

бів неруйнівного контролю

ОО ПА

70


1 2 3 4 5 6 7

2 Класифікувати та характеризувати ос-новні засоби неруй-


О Р Класифікацію основних

засобів неруйнівного кон-

тролю за технічним вико-

нанням

Функції засобів неруйнів-ного контролю в залежно-

сті від етапів життєвого

циклу об’єктів контролю

Вимоги до засобів неруй-


ОО ПА

3 Групувати парамет-ри та дефекти, на виявлення яких

спрямований конт-роль

О Р Групи параметрів та дефе-ктів, на виявлення яких

спрямований контроль

ОО ПА

4 Характеризувати ви-

ди неруйнівного ко-

нтролю в залежності від виду взаємодії фізичних полів з об’єктом контролю

О Р Загальні положення ГОС-

Ту 18353-79 «Контроль неразрушающий. Класси-

фикация видов и методов»,

та логіку його побудови

ОО ПА

Зміст останньої частини теми «Засади неруйнівного контролю. Дефекти, що

виявляються за допомогою пристроїв неруйнівного контролю. Класифікація видів та методів неруйнівного контролю. Аналіз ГОСТу 18353-79 «Контроль неразрушаю-

щий. Классификация видов и методов»» змістового модулю «Неруйнівний конт-роль: основні види, методи, особливості та сфери використання» не містить відмін-

них елементів нижчих рівнів, тому деталізації не потребує. На основі узагальненої моделі (рис. 1.13) розробимо методи навчання теми

«Засади неруйнівного контролю. Дефекти, що виявляються за допомогою пристроїв неруйнівного контролю. Класифікація видів та методів неруйнівного контролю.

Аналіз ГОСТу 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и мето-

дов», що передбачають формування знань на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродукції) та понятійно-аналітичному рівнях для спеціалістів та слухачів магіст-ратури студентів спеціальності «Професійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація» відповідно [18; 19].

Враховуючи рівні сформованості знань, що регламентуються ДСТВО, на да-ному етапі достатньо обмежуватись відомими пояснювально-ілюстративними та ре-продуктивними методами навчання, що вже використовуються під час навчання не-руйнівного контролю.

71

Рис. 2.1 Зміст частини «Визначення доцільності використання засобів неруй-

нівного контролю в залежності від вимог та умов контролю»

Рис. 2.2 Зміст частини «Групування параметрів та дефектів, на виявлення яких

спрямований контроль»

72

Рис. 2.3 Зміст частини «Класифікування та характеризування основних засобів

неруйнівного контролю»

Вже у межах пояснювально-ілюстративного методу викладач, окрім звичайно-

го повідомлення матеріалу, повинен акцентувати увагу на причинно-наслідкових

зв’язках між змістовими елементами теми. Такі зв’язки між знаннями, якими повин-

ні оволодіти студенти, представленні на рис. 2.4. Це, в тому числі, відбувається за додавання блоку з базових знань «Класифікаційні характеристики матеріалів» (рис. 2.5). Інші каузальні зв’язки змісту першої теми представлені у Додатку Б.

73

Рис. 2.4 Каузальні зв’язки змістових елементів теми «Засади неруйнівного ко-

нтролю»

Рис. 2.5 Каузальні зв’язки змістових елементів теми «Засади неруйнівного ко-

нтролю» та змістового елементу «Класифікаційні характеристики матеріалів»

74

Але для висвітлення додаткових відношень необхідно враховувати цілі, зміст й методи навчання, а також час, що відводиться на дисципліну, та інші важливі чин-

ники.

У межах репродуктивного методу навчання для відтворення і повторення спо-

собу діяльності студентам пропонуються запитання репродуктивного характеру.

У якості засобів навчання виступає друкований матеріал, у якому відобража-ються основні галузеві стандарти [2; 190; 191] й інші нормативні документи, а також

довідникова [192–196], навчальна література [23; 24; 197] та когнітивні карти з кау-

зальними мережами (рис. 2.4, 2.5) тощо.

Як вже зазначалось, однією з цілей навчання є формування системи вмінь та знань про основні сфери можливого застосування неруйнівного контролю. У цьому

контексті розглянемо оволодіння змістовим елементом, що передбачає формування знання «Групи параметрів та дефектів, на виявлення яких спрямований контроль» на відповідних рівнях та уміння виконувати дію, спираючись на матеріальні носії ін-

формації щодо неї, або вміння виконувати дію, спираючись на постійний розумовий

контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації, а саме «Групувати парамет-ри та дефекти, на виявлення яких спрямований контроль».

Для реалізації цього завдання викладач на лекції ознайомлює студентів з голо-

вними поняттями та термінами, класифікаційними характеристиками матеріалів, що

можуть піддаватися контролю, з групами параметрів та дефектів, що контролюють-ся, прикладами сфер використання засобів неруйнівного контролю тощо. Викорис-товуються згадані підручники, навчальні посібники, нормативна та довідникова лі-тература. Для формування знань на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродукції) та понятійно-аналітичному рівнях та уміння виконувати дію, спираючись на матері-альні носії інформації щодо неї, або уміння виконувати дію, спираючись на постій-

ний розумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації, стосовно

згаданого змістового елементу студентам пропонуються відповідні запитання чи за-вдання. У якості запитань та завдань виступають наступні: «На виявлення яких па-раметрів та дефектів спрямовується неруйнівний контроль?»; «Проаналізуйте на ви-

явлення яких параметрів та дефектів спрямовується неруйнівний контроль в залеж-

ності від класифікаційних характеристик матеріалів». Інші завдання та запитання обираються з питань № 1–4 джерела [197, с. 157] та питань № 6, 7, 9, 14–17, 23, 25

джерела [23, с. 75]. У якості засобів навчання використовуються когнітивні карти

(рис. 2.4, 2.5) та відповідна література [23, с. 32– 140; 192, с. 9–29 тощо].

Під час користування когнітивними картами за узагальненим алгоритмом ме-тоду студенти усвідомлюють причинно-наслідкові зв’язки параметрів та груп дефе-ктів, на які спрямовується неруйнівний контроль з функціями та вимогами до засо-

бів, сферами використання засобів неруйнівного контролю, а також із класифікацій-

ними характеристиками матеріалів. Використання другої когнітивної карти (рис. 2.5) повністю допоможе у вирішенні вказаних завдання та запитання: від ключової фрази питання та завдання «Групи параметрів та дефектів» студенти у зворотному каузальному напрямку просунуться до іншої ключової фрази «Класифікаційні хара-ктеристики матеріалів» та сформулюють необхідні відповіді.

75

У результаті вирішення запитань та завдань, що наведені та завдань, що пред-

ставлені у вказаній літературі, а також у процесі ознайомлення студентів з відповід-

ними каузальними мережами (рис. 2.4, 2.5) та вказаною літературою у них форму-

ються відповідні знання та уміння на необхідних рівнях. Формування інших знань та вмінь, що передбачені освітніми стандартами для цієї теми, пропонується виконува-ти за аналогічними схемами.

Визначимо цілі навчання для другої теми «Магнітний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення. Акустичний не-руйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика прове-дення» першого модулю «Неруйнівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання». Вони полягають у формуванні системи вмінь та знань про

магнітний та акустичний види неруйнівного контролю, їх особливості, сфери засто-

сування та методику проведення [15; 16].

Комплекс знань та вмінь, що визначаються цілями навчання теми, представле-ний у табл. 2.2.

Таблиця 2.2

Комплекс знань та вмінь до другої теми змістового модулю «Неруйнівний

контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання»

№

Студент повинен вміти

Рівень сформова-ності вмінь

Студент повинен зна-ти




1 2 3 4 5 6 7

1

Класифікувати методи

магнітного виду контро-

лю в залежності від хара-ктеру взаємодії фізичних

полів з об’єктом контро-

лю, первинних

інформативних парамет-рів та способів отримання первинної інформації

Р Н

Класифікації методів магнітного виду конт-ролю

ПА ПС

2

Володіти фізичними ос-новами магнітного виду

контролю

Р Н Фізичні основи магні-тного виду контролю

ПА ПС

76


1 2 3 4 5 6 7

3

Виділяти напрями, на які спрямований магнітний

неруйнівний контроль, а також дефекти та параме-три, що можуть виявляти

відповідні засоби

Р Н

Напрями, на які спря-мований магнітний

неруйнівний контроль, а також дефекти та параметри, що можуть виявляти відповідні засоби

ПА ПС

4

Характеризувати основні засоби магнітного неруй-


Р Н

Характеристики осно-

вних засобів магнітно-

го неруйнівного конт-ролю

5

Володіти методикою маг-нітного неруйнівного ко-

нтролю

Р Н

Особливості методики

контролю певним

пристроєм магнітного

неруйнівного контро-

лю, що обумовлюється конкретними фізич-

ними явищами та па-раметрами

ПА ПС

6


акустичного виду контро-

лю в залежності від

характеру взаємодії фізи-

чних полів з об’єктом ко-

нтролю, первинних інфо-

рмативних параметрів та способів отримання пер-

винної інформації

Р Н

Класифікації методів акустичного виду кон-

тролю

ПА ПС

7

Володіти фізичними ос-новами акустичного виду

контролю

Р Н

Фізичні основи акус-тичного виду контро-

лю

ПА ПС

8

Виділяти напрями, на які спрямований акустичний

неруйнівний контроль Р Н

Напрями, на які спря-мований акустичний

неруйнівний контроль ПА ПС

9

Характеризувати основні засоби акустичного не-руйнівного контролю

Р Н


вних засобів акустич-

ного неруйнівного ко-

ПА ПС

77


1 2 3 4 5 6 7

контролю

10

Володіти методикою аку-

стичного неруйнівного

контролю

Р Н



пристроєм акустично-

го неруйнівного конт-ролю, що обумовлю-

ється конкретними

фізичними явищами

та параметрами

ПА ПС

У відповідності з цілями навчання та теоретичною моделлю змісту визначимо

зміст теми. Він, відповідно до табл. 2.1, включає: - класифікації методів магнітного неруйнівного контролю за характером взає-

модії фізичних полів з об’єктом контролю, первинним інформативним параметром

та способом отримання первинної інформації (рис. 2.6);

Рис. 2.6 Зміст частини «Класифікування методів магнітного виду контролю»

78

- фізичні основи магнітного виду контролю (рис. 2.7);

Рис. 2.7 Зміст частини «Володіння фізичними основами магнітного виду конт-ролю»

- напрями контролю у відповідності з технологічним процесом отримання дета-лі та дефекти, що контролюються, магнітним видом (рис. 2.8);

Уміння

Знання

Виділення напрямів, на які спрямований магнітний контроль, а також дефектів та

параметрів, що можуть виявляти відповідні засоби

Напрями, на які спрямований магнітнийконтроль, а також дефекти та параметри, що можуть виявляти відповідні засоби

Напрями контролю

Дефекти та параметри, що контролюються

ДефектоскопіяТовщинометріяДефектометріяСтруктуроскопія

Плавлення та литва

Прокату та куванняЗварювальних з`єднань

В період експлуатаціїПри обробці

Рис. 2.8 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований магнітний

контроль, а також дефектів та параметрів, що можуть виявляти відповідні засоби»

79

- взаємозв’язок факторів вибору об’єктів та способів реєстрації дефектів за до-

помогою магнітного контролю [197, c. 24];

- засоби магнітного контролю (рис. 2.9);

Уміння

Знання

Характеризування основних засобів магнітного виду

Характеристики основних засобів магнітного виду

ТовщиномірСтруктуроскоп

Дефектоскоп на перетворювачах Холла

Магнітографічний дефектоскоп

Аналізатор концентраціїсуспензії

Феритометр

Дефектоскоп пондеромоторної дії

Ферозондовий дефектоскоп

Магніторезисторний дефектоскоп

Магнітопорошковий дефектоскоп

Індукційний дефектоскоп

Напівпровідниковий дефектоскоп

Рис. 2.9 Зміст частини «Характеризування основних засобів магнітного виду»

- види намагнічування та способи розмагнічування об’єктів контролю [197, c.

26–27];

- сфери застосування засобів магнітного контролю [197, c. 28–29];

- методику проведення магнітопорошкового контролю (рис. 2.14);

- класифікації методів акустичного неруйнівного контролю за характером взає-модії фізичних полів з об’єктом контролю, первинним інформативним параметром

та способом отримання первинної інформації (рис. 2.10);

80

Рис. 2.10 Зміст частини «Класифікування методів акустичного виду контро-

лю»

- фізичні основи (рис. 2.11) та напрями (рис. 2.12) акустичного виду контролю;

Рис. 2.11 Зміст частини «Володіння фізичними основами акустичного виду

контролю»

81

Рис. 2.12 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований акустичний

контроль»

- типи хвиль, середовище та швидкість їх розповсюдження, а також інші їх ха-рактеристики [197, c. 132–133];

- основні засоби та типові перетворювачі акустичного контролю (рис. 2.13);

Рис.2.13 Зміст частини «Характеризування основних засобів акустичного ви-

ду»

- ґрунтовні принципи методів акустичного виду контролю [197, c. 136–137];

- методику проведення контролю дзеркально-тіньовим методом тощо (рис. 2.15).

82

Рис. 2.14 Каузальна мережа магнітопорошкового методу

83

Рис.2.15 Каузальна мережа дзеркально-тіньового методу

84

П’ята частина змісту теми «Магнітний НК: методи; фізичні основи; напрями

контролю; методика проведення. Акустичний НК: методи; фізичні основи; напрями

контролю; методика проведення», що відображена у вигляді каузальної мережі (рис. 2.14), передбачає оволодіння знаннями щодо особливості методики контролю пев-ним пристроєм магнітного неруйнівного контролю, що обумовлюється конкретними

фізичними явищами та параметрами. Також формується вміння володіти методикою

магнітного неруйнівного контролю. Тому каузальна мережа містить блоки «Фізичні основи», «Схема пристрою», «Методика використання» щодо магнітного виду конт-ролю. Вершини кожного блоку мають максимальне узгодження з попередніми еле-ментами частин змісту. Так, на мережі представлені: фізичні основи методу (магніт-на індукція, магнітний гістерезис, скін-ефект та ін.), що узгоджується з частиною

«Володіння фізичними основами магнітного виду контролю»; конструктивні елеме-нти магнітопорошкового дефектоскопу, що узгоджується з частиною «Характеризу-

вання основних засобів магнітного виду» тощо.

У відповідності з цілями навчання та моделлю змісту розробимо методи на-вчання теми «Магнітний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями

контролю; методика проведення. Акустичний неруйнівний контроль: методи; фізи-

чні основи; напрями контролю; методика проведення», що передбачають формуван-

ня знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях для спе-ціалістів та слухачів магістратури студентів спеціальності «Професійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація» відповідно [18; 19].

Враховуючи рівні сформованості знань, що регламентуються ДСТВО [18; 19],

на даному етапі використовуються пояснювально-ілюстративні, репродуктивні ме-тоди та проблемне навчання.

У відповідності з алгоритмом комплексного методу навчання (рис. 1.13, п. 1),

для магнітного виду контролю розгляд загальних питань з використанням поясню-

вально-ілюстративних та репродуктивних методів стосується класифікацій методів магнітного виду неруйнівного контролю, їх фізичних основ, напрямів та засобів ко-

нтролю, дефектів, що виявляють засоби, видів намагнічування та способів розмагні-чування об’єктів контролю, тобто усіх змістових елементів цієї частини теми.

Однією з цілей навчання є формування системи вмінь та знань про методику

магнітного контролю. У цьому контексті розглянемо оволодіння змістовим елемен-

том, що передбачає формування знання «Особливості методики контролю певним

пристроєм магнітного неруйнівного контролю, що обумовлюється конкретними фі-зичними явищами та параметрами» на відповідних рівнях та уміння виконувати дію,

спираючись на матеріальні носії інформації щодо неї, вміння виконувати дію, спи-

раючись на постійний розумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інфо-

рмації, або уміння виконувати дію автоматично, на рівні навички, а саме «Володіти

методикою магнітного неруйнівного контролю».

Для реалізації цього завдання викладач на лекції ознайомлює студентів з ос-новними методами, фізичними основами магнітного виду контролю, видами намаг-нічування та способами розмагнічування об’єктів контролю тощо. У межах поясню-

вально-ілюстративного та репродуктивних методів викладачем висвічуються ці пи-

тання з наведенням необхідних схем, малюнків, креслень тощо. У якості засобів на-

85

вчання також виступає нормативна [98; 109–113], навчальна [23; 106; 114; 115; 197;

198] та довідникова література [96; 108; 199]. Для когнітивних карт з каузальними

мережами до усіх тем студентам пропонуються рекомендації щодо користування ними (див. Додаток В).

Для формування знань на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродукції) та понятійно-аналітичному рівнях та уміння виконувати дію, спираючись на матеріа-льні носії інформації щодо неї, уміння виконувати дію, спираючись на постійний

розумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації, або уміння вико-

нувати дію автоматично, на рівні навички стосовно згаданого змістового елементу

студентам пропонуються відповідні запитання чи завдання. У якості запитання та завдання наводяться наступні: «На якому струмі працює джерело магнітопорошко-

вого дефектоскопу?»; «Проаналізуйте на які особливості методики контролю може впливати наявність певного типу джерела струму», а також інші завдання чи запи-

тання, що представлені у навчальному посібнику М. І. Лазарєва та Д. І. Шматкова, навчальному посібнику Л. А. Єргучова і підручнику І. П. Білокура: №1–24 [197, с. 32–33]; №5–8 [197, с. 157]; № 2, 3, 7, 8, 10, 11, 14–20 [106, с. 84]; № 1, 3, 5–8, 10 [23,

с. 347] відповідно.

Для відповіді на вказане запитання достатньо скористуватися каузальною ме-режею (рис. 2.14) за відповідним алгоритмом: у завданні виділяється ключова фраза «Джерело струму», що відноситься до блоку «Схема пристрою», а невідомий струм

очевидно відноситься до блоку «Фізичні основи». З блоку «Фізичні основи» верши-

ну «Джерело струму» визначає лише явище «Електричний струм». Це і є відповіддю

на запитання. Для вирішення завдання з використанням каузальної мережі також необхідно

визначити зв’язки від вершини «Джерело струму». Відповідно до контексту завдан-

ня шукаються лише вихідні зв’язки вершини, тобто лише те, на що «впливає наяв-ність певного типу джерела струму». Такими вершинами є: «Форма об’єкту контро-

лю», «Тип методу», «Форма, глибина та розмір дефекту», «Вид намагнічування» та «Вид розмагнічування».

Для формування вказаних та інших знань та вмінь на понятійно-аналітичному

та продуктивно-синтетичному рівні розглядається найбільш вживаний метод магні-тного виду неруйнівного контролю – магнітопорошковий. До методу пропонуються відповідні проблемні завдання, які містять максимальну кількість інформації перед

запитанням.

Для вирішення проблемних завдань студентам пропонується каузальна мере-жа до магнітопорошкового методу. Ця мережа, що поєднує усі попередні змістові частини, з додатковими графічними елементами (схемами, малюнкам, формулами

тощо) представляється на когнітивній карті (рис. 2.14), розробленій викладачем чи

іншим експертом.

Комплексний метод навчання (рис. 1.13, п. 2) включає ознайомлення з певним

методом неруйнівного контролю через розгляд його фізичних основ, схеми вимірю-

вального пристрою та методики використання цього пристрою. Після чого студенти

у межах методу магнітного виду неруйнівного контролю розв’язують проблемні за-вдання з використанням каузальних мереж.

86

Викладач формулює проблемне завдання, яке спричиняє самостійну пошукову

діяльність студентів. Отримуючи завдання, вони повинні чітко відділити інформа-цію, що повідомляється у ньому для допомоги у розв’язанні цього завдання, та ви-

значити безпосередньо предмет пошукової діяльності. Розглянемо таку проблемну ситуацію до магнітопорошкового методу: «Як

прочитати темний індикаторний (порошок або суспензія) малюнок на темній повер-

хні матеріалу об’єкту контролю?». Проблемне завдання носить характер викорис-тання навчальних і життєвих ситуацій, що виникають під час виконання практичних

завдань у процесі навчання чи на виробництві. Студент, усвідомлюючи проблемну ситуацію, робить спроби знайти шляхи її

вирішення. За розробленим алгоритмом методу навчання відправною точкою для вирішення ситуації є інформація, що міститься у завданні. Порівнюючи цю інфор-

мацію з каузальною мережею до методу неруйнівного контролю (рис. 2.14) можливо

помітити, що ключовим збігом змісту проблеми з вершинами каузальної мережі є поняття «Електромагнітне випромінювання» (колір) у якості однієї з вершин блоку

«Фізичні основи», «Індикатор» у якості вершини блоку «Схема пристрою», «Мате-ріал об’єкту контролю» у якості однієї з вершин блоку «Методика використання».

Етапи пошуку ключових понять з фізичних основ, схеми пристрою, методики вико-

ристання за вказаною послідовністю у завданні та пошуку ключових понять в мере-жі (рис. 1.13, п. 2.1) відбуваються одночасно.

Ключові поняття можуть стосуватись будь-якого з блоків, їх може бути декі-лька до кожного блоку, а також можливою є наявність одного ключового поняття, що відноситься лише до одного блоку. Відсутність інформаційних складових у за-вданні, що відносяться до фізичних основ, схеми пристрою чи методики його вико-

ристання свідчитиме про некоректно сформульоване запитання, що суперечить змі-сту дисципліни.

Наступним етапом, що виходить з попереднього, є пошук зв`язків ключових

понять з вершинами каузальної мережі (рис. 1.13, п. 2.2). Ключові поняття можуть мати каузальні зв’язки між собою, та з іншими вершинами мережі. На цьому етапі необхідним є визначення збігів зв’язків ключових понять з певними вершинами ме-режі. Тобто, якщо одне ключове поняття (вершина «А») має зв’язки з вершинами

«Б» та «В», а інше ключове поняття (вершина «Б»), має зв’язки з вершинами «А»,

«В» та «Г», збігом вважається вершина «В», а зв’язок з вершиною «Г» у контексті розв’язання конкретного проблемного завдання має другорядне значення.

Для вказаного завдання: «Електромагнітне випромінювання» та «Індикатор»

одночасно пов’язані з «Матеріал об’єкту контролю» та «Додаткові елементи» з бло-

ку «Методика використання»; «Електромагнітне випромінювання» та «Матеріал

об’єкту контролю» одночасно пов’язані з «Індикатор» та «Світильник» з блоку «Схема пристрою»; «Індикатор» та «Матеріал об’єкту контролю» одночасно

пов’язані з «Поля розсіювання» та «Магнітна сприйнятливість» з блоку «Фізичні основи».

Під час визначення характеру зв`язків між вершинами мережі, які є ключови-

ми поняттями чи вершинами-збігами каузальних зв`язків (рис. 1.13, п. 2.3), студенти

визначають які вершини є причинами, а які – наслідками, тобто як явища, поняття,

87

предмети чи процеси спричиняють одні одного. На представлених далі каузальних

мережах вершини блоку «Фізичні основи» завжди є причинами вершин інформацій-

них блоків «Схема пристрою» та «Методика використання» вершини блоку «Схема пристрою» завжди є причинами вершин блоку «Методика використання».

З мережі (рис. 2.14) видно, що «Електромагнітне випромінювання» та «Інди-

катор» обумовлюють «Додаткові елементи»; «Електромагнітне випромінювання»

визначає «Світильник», який у свою чергу визначає «Матеріал об’єкту контролю»;

«Індикатор» та «Матеріал об’єкту контролю» обумовлюються вершинами «Поля розсіювання» та «Магнітна сприйнятливість».

В результаті логічного структурування отриманої інформації (рис. 1.13, п. 2.4),

що полягає у причинно-наслідковому зв’язку певних явищ, понять, предметів чи

процесів, які відносяться до проблемної ситуації, студенти отримують напрямок ро-

звитку мислення для вирішення завдання. Це досягається за рахунок виявлення но-

вої інформації до проблеми у вигляді вершин мережі, каузальних зв’язків до них та характеристик цих зв’язків.

Представлена каузальна мережа, як зазначалося, відіграє функцію надання ве-ктору розвитку думки. З літератури відомо два варіанти відповіді на поставлене за-питання [106; 198]:

1) шляхом нанесення білої фарби (додаткового елементу) на темну поверхню

об’єкту контролю створюється контраст з кольором поверхні об’єкту контролю;

2) шляхом використання спеціальних ламп (наприклад, ультрафіолетових) з додаванням певного пігменту до індикатору.

В обраних відповідях ключовими постають інформаційні елементи, які знахо-

дяться від ключових понять проблемного завдання із повним додержанням причин-

но-наслідкових зв’язків. Під час вирішення даного проблемного завдання у студентів формуються не-

обхідні знання та вміння, а саме «Особливості методики контролю певним пристро-

єм магнітного неруйнівного контролю, що обумовлюється конкретними фізичними

явищами та параметрами» та «Володіти методикою магнітного неруйнівного конт-ролю» відповідно. Також формуються на продуктивно-синтетичному рівні знання: «Фізичні основи магнітного виду контролю» та «Характеристики основних засобів магнітного неруйнівного контролю»; уміння виконувати автоматично наступні дії: «Володіти фізичними основами магнітного виду контролю» та «Характеризувати

основні засоби магнітного неруйнівного контролю». Інші знання та вміння на поня-тійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях формуються за аналогією

з використанням поєднання каузальної мережі (рис. 2.14) й запитань та завдань, а також, у випадку необхідності, відповідної літератури [106, с. 3–83; 198, с. 210–245

тощо].

Розв’язання подібних проблемних завдань наведено у Додатку Д.

Деякі з каузальних зв’язків побудовані із врахуванням наступних фактів. Як вже зазначалося, у магнітопорошковому неруйнівному методі контролю

використовуються спосіб прикладення магнітного поля, за якого деталь контролю-

ється без зняття магнітного поля, а також спосіб залишкової намагніченості, за якого

деталь контролюється зі зняттям магнітного поля. Тому тип методу контролю зумо-

88

влюється: явищем гістерезису, видом електричного струму, скін-ефектом та напру-

женістю магнітного поля з блоку «Фізичні основи»; джерелом струму, пристроями

для намагнічування та розмагнічування, індикатором з блоку «Схема пристрою»

(рис 2.14). Ці зв’язки виходять з наступних фактів [96; 106]:

- спосіб прикладення магнітного поля використовується у випадку, коли маг-нітні характеристики матеріалу є такими, що за припинення намагнічування залиш-

кова намагніченість об’єкту зменшується до такого ступеню, що місцеве магнітне поле не в змозі тримати частинки індикатора;

- спосіб залишкової намагніченості заснований на явищі гістерезису, завдячу-

ючи якому в об’єкті контролю виникає залишкова намагніченість, але необхідно за-здалегідь визначати напруженість магнітного поля, яка б була достатньою для нама-гнічування об’єкту до необхідного значення залишкової індукції, тощо.

Після проведення контролю об’єкт розмагнічують. Відомо, що будь-яке роз-магнічування, за винятком нагрівання вище температури Кюрі, незалежно від спо-

собу його здійснення зводиться до періодичної зміни величини й напрямку магніт-ного поля, в якому знаходиться об’єкт, із поступовим зменшенням цього поля до

нуля [96]. Так, вид розмагнічування об’єкту контролю зумовлюється: видом елект-ричного струму, явищем гістерезису, магнітними моментами з блоку «Фізичні осно-

ви»; джерелом струму, пристроями для намагнічування та розмагнічування з блоку «Схема пристрою» (рис 2.14). Ці зв’язки виходять з наступних тверджень [96; 102;

106]:

- вище точки Кюрі руйнується дальній феромагнітний порядок магнітних мо-

ментів; - спосіб без нагрівання об’єкту то температури Кюрі полягає у тому, що об’єкт

розмагнічують змінним магнітним полем з амплітудою, що рівномірно змінюється від максимального значення до нуля;

- напрямок поля, що розмагнічує, повинен співпадати з напрямком, який мало

поле, що намагнічувало;

- найкращі результати розмагнічування отримують у тому випадку, коли роз-магнічування здійснюється з використанням тих же засобів, якими здійснювалось намагнічування тощо.

Усі інші зв’язки аналогічно обґрунтовуються інформацією з відповідної дові-дникової літератури [96; 102; 105; 106].

Остання частина змісту теми «Магнітний неруйнівний контроль: методи; фі-зичні основи; напрями контролю; методика проведення. Акустичний неруйнівний

контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення» відо-

бражена у вигляді каузальної мережі (рис. 2.15). У відповідності з цілями навчання та моделлю змісту ця частина спрямована на оволодіння знаннями особливостей ме-тодики контролю певним пристроєм акустичного неруйнівного контролю, що обу-

мовлюється конкретними фізичними явищами та параметрами, а також умінням, що

полягає у володінні методикою акустичного неруйнівного контролю. Наведена час-тина змісту у вигляді каузальної мережі містить блоки «Фізичні основи», «Схема пристрою» та «Методика використання» до акустичного виду контролю та пов’язана з попередніми частинами: вершини «Швидкість хвилі», «Частота коли-

89

вань», «Розсіювання хвилі» та ін. з частиною «Володіння фізичними основами акус-тичного виду контролю»; вершини блоку «Схема пристрою» з частиною «Характе-ризування основних засобів акустичного виду» тощо.

Розглянемо комплексний метод навчання вказаних змістових елементів, що

узгоджуються з моделлю змісту. Для акустичного виду контролю розгляд загальних

питань з використанням пояснювально-ілюстративних та репродуктивних методів стосується класифікацій методів акустичного виду неруйнівного контролю, їх фізи-

чних основ, напрямів та засобів контролю, тобто усіх змістових елементів цієї час-тини теми. У межах проблемного навчання студенти з дзеркально-тіньового методу

акустичного виду неруйнівного контролю розв’язують проблемні завдання. Розглянемо елемент цілі навчання, що полягає у формуванні системи вмінь та

знань про методику акустичного контролю. У цьому контексті проаналізуємо ово-

лодіння змістовим елементом, що передбачає формування знання «Характеристики

основних засобів акустичного неруйнівного контролю» на відповідних рівнях, та уміння виконувати дію, спираючись на матеріальні носії інформації щодо неї, вмін-

ня виконувати дію, спираючись на постійний розумовий контроль без допомоги ма-теріальних носіїв інформації, або уміння виконувати дію автоматично, на рівні на-вички, а саме «Характеризувати основні засоби акустичного неруйнівного контро-

лю». Оволодіння іншими змістовими елементами відбувається за аналогічною схе-мою.

Для реалізації цього завдання викладач на лекції ознайомлює студентів з фізи-

чними основами акустичного контролю, класифікаціями його видів, напрямами та основними засобами контролю. У межах пояснювально-ілюстративного та репроду-

ктивних методів викладачем висвічуються ці питання з наведенням необхідних

схем, малюнків, креслень тощо. У якості засобів навчання також виступає відповід-

на навчальна [23; 197; 198; 200], довідникова [96; 201–204] та нормативна література [204; 205].




студентам пропонуються відповідні запитання чи завдання. Так, у якості запитання пропонується наступне: «На який конструктивний елемент акустичного дефектос-копу має найбільший вплив фізичне явище відбиття хвиль»; у якості завдання про-

понується наступне: «Запропонуйте випадки, коли явище відбиття пружних хвиль негативно впливає на результати контролю», а також інші завдання чи запитання, що представлені у навчальному посібнику М. І. Лазарєва та Д. І. Шматкова і підруч-

нику І. П. Білокура: № 1–10 [197, с. 32–33]; № 33–36 [197, с. 157]; № 1–4, 10, 15, 21,

22 [23, с. 175].

Для вирішення поставленого запитання студент може скористуватися когніти-

вною картою з представленою на ній каузальною мережею (рис. 2.15). Відповідно до

згаданого алгоритму, ключовим поняттям є «Відбиття» з блоку «Фізичні основи».

Запитання стосується конструкції акустичного дефектоскопу, тому, в результаті по-

90

шуку зв’язків від згаданої вершини блоку «Фізичні основи» з вершинами блоку

«Схема пристрою» та визначення їх характеру, можна побачити що існує наступне поєднання: «Відбиття» та «Перетворювач». В результаті логічного структурування отриманої інформації формулюється відповідь на запитання, а саме: «Найбільший

вплив фізичне явище відбиття хвиль має на перетворювач вимірювального при-

строю акустичного контролю».

Відповідь на завдання можливо знайти на каузальній мережі (рис. 2.15) за зга-даним алгоритмом та у навчальній літературі [23, c. 153–155; 197, с. 131, 134, 135;

198, с. 129–137]

Для формування знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-

синтетичному рівнях у межах проблемного навчання студентам пропонуються про-

блемні завдання. У межах формування вказаних та інших знань та вмінь на понятійно-

аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях розглядається універсальний

метод акустичного виду неруйнівного контролю – дзеркально-тіньовий. До методу

пропонуються відповідні проблемні завдання. Для вирішення проблемних завдань студентам представляється каузальна ме-

режа до дзеркально-тіньового методу (рис. 2.15).

У якості реалізації згаданих складових комплексного методу навчання, розг-лянемо вирішення наступного проблемного завдання: «Як проконтролювати виріб,

якщо неможливим є доступ до контактної поверхні об’єкту контролю?». Завдання носить характер процесу висування припущень (гіпотез) та формулювання виснов-ків. Для вирішення ситуації необхідно чітко проаналізувати інформацію, що міс-титься у завданні. Порівнюючи її з каузальною мережею до методу неруйнівного

контролю (рис. 2.15), можливо дійти до висновку, що збігом змісту проблеми з вер-

шинами каузальної мережі з блоку «Методика використання» є поняття (ключові слова) «Розташування перетворювачів» і «Форма та розмір об’єкту контролю».

Далі за алгоритмом необхідно виявити зв’язки з вершинами інших блоків та визначити їх характер.

«Розташування перетворювачів» і «Форма та розмір об’єкту контролю» мають однакові збіги з наступними вершинами: «Густина середовища» з блоку «Фізичні основи»; «Генератор» та «Перетворювач» з блоку «Схема пристрою».

Всі вказані вершини обумовлюють ключові вершини «Розташування перетво-

рювачів» і «Форма та розмір об’єкту контролю».

Отже, відповіддю на завдання є висування наступних гіпотез: - створення середовища між перетворювачем та об’єктом контролю, що спів-

падає за оптичною густиною з цим об’єктом контролю;

- врахування характеристик можливих середовищ між перетворювачем та об’єктом контролю під час розробки генераторів та перетворювачів, а також зазна-чення усіх таких можливих умов у технічних характеристиках пристрою.

Такі гіпотетичні для тих, хто навчається, шляхи вирішення є відомими з від-

повідної літератури [192; 201].

Під час вирішення даного проблемного завдання у студентів формуються не-обхідні знання, а саме знання «Характеристики основних засобів акустичного не-

91

руйнівного контролю» та вміння «Характеризувати основні засоби акустичного не-руйнівного контролю» відповідно. Також формуються на продуктивно-

синтетичному рівні знання: «Фізичні основи акустично виду контролю» та «Особ-

ливості методики контролю певним пристроєм акустичного неруйнівного контролю,

що обумовлюється конкретними фізичними явищами та параметрами»; уміння ви-

конувати автоматично наступні дії: «Володіти фізичними основами акустичного ко-

нтролю» та «Володіти методикою акустичного неруйнівного контролю».

Знання та вміння, що детермінуються цілями навчання теми, на понятійно-

аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях формуються за аналогією з ви-

користанням поєднання каузальної мережі (рис. 2.15) й запитань та завдань, а також

відповідної літератури [198, с. 111–209; 201 тощо].

Розв’язання інших проблемних завдань з акустичного неруйнівного контролю

наведено у Додатку Д.

Далі частково наводиться обґрунтування побудови каузальних зв’язків пред-

ставленої мережі. Врахування форми та розміру об’єкту контролю є важливою складовою мето-

дики, це визначається наступним: відбиттям хвиль, густиною середовища, ефектив-ною тривалістю зондувального імпульсу з блоку «Фізичні основи»; генератором та перетворювачем з блоку «Схема пристрою» (рис 2.15). Ці зв’язки виходять, напри-

клад, з наступних фактів [192; 201]:

- ефективна тривалість зондувального імпульсу визначає мінімальну товщину

об’єкту контролю;

- велика група перешкод, що негативно впливає на результати контролю,

пов’язана зі змінами властивостей відбиття донної поверхні через порушення фор-

ми;

- відомими є перешкоди, що пов’язані з відхиленням від паралельності конта-ктної та донної поверхонь, у вигляді відбиття хвиль;

- відомими є перешкоди, що пов’язані з наявністю в об’єкті контролю отворів, пазів тощо, які передбачаються конструкторською документацією, у вигляді відбит-тя хвиль тощо.

Для контролю дзеркально-тіньовим важливим є визначення параметрів розта-шування перетворювачів, що впливає на отримання достовірних результатів конт-ролю, це визначається: відбиттям хвиль, густиною середовища, термоакустичним

ефектом, повітряним акустичним зв’язком, п’єзоелектричним ефектом та електрич-

ним струмом з блоку «Фізичні основи»; перетворювачем, генератором, приймачем

та детектором з блоку «Схема пристрою» (рис 2.15). Вказане витікає з наступних

тверджень [104, 192; 201]:

- перешкоди, що викликаються порушенням акустичного контакту в результа-ті механічних пошкоджень або забруднень контактної поверхні, усуваються за під-

вищення стабільності акустичного контакту, а саме за використання імерсійного або

безконтактного способу контролю;

- перешкоди, що з’являються при поперечних зсувах перетворювача під час контролю об’єктів, ширина яких сумірна з діаметром ультразвукового пучка, усу-

92

ваються впровадженням у механізм детектування високоточних пристроїв скану-

вання тощо;

- в акустичному неруйнівному контролі використовуються п’єзоперетворювачі, робота яких заснована на п’єзоелектричному ефекті тощо.

Інші зв’язки обґрунтовуються інформацією з відповідної довідникової літера-тури [104, 192; 201].

2.2 Методика навчання теми «Контроль проникними речовинами. Елект-

ричний та радіохвильовий неруйнівний контроль»

Визначимо цілі навчання третьої теми «Контроль проникними речовинами:

методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення» модулю «Неруй-

нівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання». Вони

полягають у формуванні системи вмінь та знань про неруйнівний контроль гермети-

чності та капілярний контроль, їх особливості, сфери застосування та методику про-

ведення [15; 16]. Комплекс знань та вмінь представлений у табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Комплекс знань та вмінь до третьої частини змістового модулю «Неруй-

нівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери використання»

№ Студент повинен вмі-

ти


рмованості вмінь Студент повинен знати




1 2 3 4 5 6 7

1 Класифікувати види

контролю ними речо-

винами та виділяти

сфери застосування та дефекти, на які спря-мовується контроль проникними речови-

нами

Р Н Класифікацію видів ко-

нтролю проникними ре-човинами

Сфери застосування та дефекти, на виявлення яких спрямовується ко-

нтроль проникними ре-човинами

ПА ПС

2 Класифікувати газові й рідинні методи не-руйнівного контролю

герметичності

Р Н Класифікацію газових й

рідинних методів не-руйнівного контролю

герметичності

ПА ПС

3 Володіти фізичними

основами неруйнівно-

го контролю гермети-

чності

Р Н Фізичні основи неруйні-вного контролю герме-тичності

ПА ПС

4 Характеризувати ос-новні засоби неруйні-вного контролю гер-

метичності

Р Н Характеристики основ-них засобів неруйнівно-

го контролю герметич-

ності

ПА ПС

93


1 2 3 4 5 6 7

5 Визначати доцільність застосування методів неруйнівного контро-

лю герметичності в залежності від вимог до засобів контролю

Р Н Сфери застосування ме-тодів неруйнівного кон-

тролю герметичності в залежності від вимог до

засобів контролю

6 Володіти методикою


лю герметичності

Р Н Особливості методики

контролю певним при-

строєм неруйнівного

контролю герметичнос-ті, що обумовлюється конкретними фізичними

явищами та параметра-ми

ПА ПС

7 Класифікувати методи

капілярного виду кон-

тролю в залежності від

первинних інформати-

вних параметрів

Р Н Класифікація методів капілярного виду конт-ролю

ПА ПС

8 Володіти фізичними

основами капілярного

виду контролю

Р Н Фізичні основи капіляр-

ного виду контролю

ПА ПС

9 Характеризувати ос-новні засоби капіляр-

ного виду контролю

Р Н Характеристики основ-них засобів капілярного


ПА ПС

10 Володіти методикою

капілярного виду кон-

тролю

Р Н Особливості методики

контролю певними за-собами капілярного ви-

ду контролю, що обумо-

влюється конкретними

фізичними явищами та параметрами

ПА ПС

У відповідності із цілями навчання визначимо зміст навчання цієї теми. Він, з огляду на табл. 2.1, включає:

- класифікацію видів контролю проникними речовинами, сфери застосування та дефекти, на виявлення яких спрямовується контроль проникними речовинами (рис. 2.16);

94

Рис. 2.16 Зміст частини «Класифікування видів контролю проникними речо-

винами»

- класифікацію газових та рідинних методів неруйнівного контролю герметич-

ності (рис. 2.17);

Рис. 2.17 Зміст частини «Класифікування газових й рідинних методів неруйні-вного контролю герметичності»

95

- фізичні основи неруйнівного контролю герметичності (рис. 2.18);

Рис. 2.18 Зміст частини «Володіння фізичними основами неруйнівного конт-

ролю герметичності»

- засоби, що використовуються у контролі герметичності (рис. 2.19);

Рис. 2.19 Зміст частини «Характеризування основних засобів контролю герме-тичності»

96

- сфери застосування методів неруйнівного контролю герметичності в залежно-

сті від вимог до засобів контролю (рис. 2.20);

Уміння

Знання

Визначення доцільності застосування методів неруйнівного контролю

герметичності в залежності від вимог до засобів контролю

Сфери застосування методів неруйнівного контролю

герметичності в залежності від вимог до засобів контролю

Випробування виробів, опресованнихзсередини речовиною з галогеном

Випробування вакуумних систем

Визначення сумарної герметичності

Перевірка герметичності виробів, що знаходяться під надлишковим тиском

Попередня оцінка герметичності

Контроль герметичності устаткуваннязамкнутих і незамкнутих конструкцій

Контроль герметичностівеликогабаритного обладнання

Контроль герметичностізварних конструкцій

Визначення місцезнаходження течей

Рис. 2.20 Зміст частини «Визначення доцільності застосування методів неруй-

нівного контролю герметичності»

- методику проведення контролю мас-спектрометричним методом (рис. 2.24);

- класифікацію методів капілярного виду контролю в залежності від первинних

інформативних параметрів (рис. 2.21);

97

Рис. 2.21 Зміст частини «Класифікування методів капілярного виду контролю»

- фізичні основи капілярного контролю (рис. 2.22);

Рис.2.22 Зміст частини «Володіння фізичними основами капілярного неруйні-

вного контролю

- характеристики дефектоскопічних та дефектометричних матеріалів капілярно-

го виду контролю (рис. 2.23);

98

Рис. 2.23 Зміст частини «Характеризування основних засобів капілярного виду

контролю»

- методику проведення контролю кольоровим методом (рис. 2.25).

Враховуючи вимоги ДСТВО, цілі та модель змісту, визначимо методи навчан-

ня теми «Контроль проникними речовинами: методи; фізичні основи; напрями кон-

тролю; методика проведення», в результаті вивчення якої передбачається форму-

вання знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях для спеціалістів та слухачів магістратури студентів спеціальності «Професійне навчан-

ня. Метрологія, стандартизація та сертифікація» відповідно [18; 19].

Для неруйнівного контролю герметичності загальні питання з використанням

пояснювально-ілюстративних та репродуктивних методів охоплюють розгляд кла-сифікацій методів даного виду неруйнівного контролю, їх фізичних основ, напрямів та засобів контролю, тобто усіх змістових елементів цієї частини теми. За проблем-

ного навчання студенти у межах найбільш вживаного у промисловості мас-спектрометричного методу контролю розв’язують проблемні завдання.

99

Рис. 2.24 Каузальна мережа мас-спектрометричного методу

100

Рис. 2.25 Каузальна мережа кольорового методу

Однією з цілей навчання теми «Контроль проникними речовинами: методи;

фізичні основи; напрями контролю; методика проведення» є формування системи

вмінь та знань про методику контролю герметичності. З огляду на це проаналізуємо

оволодіння змістовим елементом, що передбачає формування знання «Характерис-тики основних засобів неруйнівного контролю герметичності» на відповідних рів-нях та уміння виконувати дію, спираючись на матеріальні носії інформації щодо неї, вміння виконувати дію, спираючись на постійний розумовий контроль без допомоги

матеріальних носіїв інформації, або уміння виконувати дію автоматично, на рівні

101

навички, а саме «Характеризувати основні засоби неруйнівного контролю герметич-

ності».

На цьому етапі студенти на лекції ознайомлюються з фізичними основами ко-

нтролю герметичності, класифікаціями його видів, напрямами та основними засоба-ми контролю. У межах пояснювально-ілюстративного та репродуктивних методів викладачем висвічуються ці питання з наведенням необхідних графічних пояснень (у т.ч. схем пристроїв) та відповідних моделей. До засобів навчання відноситься та-кож нормативна [206; 207], навчальна [23; 197] та довідникова [208; 209] література.

У межах формування знань на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродук-

ції) та понятійно-аналітичному рівнях та уміння виконувати дію, спираючись на ма-теріальні носії інформації щодо неї, уміння виконувати дію, спираючись на постій-

ний розумовий контроль без допомоги матеріальних носіїв інформації, або уміння виконувати дію автоматично, на рівні навички стосовно згаданого змістового еле-менту студентам пропонуються відповідні запитання та завдання. Так, у якості запи-

тання може пропонуватися наступне: «Які типи течошукачів Вам відомі?»; у якості завдання може пропонуватися наступне: «Яким, на Вашу думку, є оптимальне фоку-

сування мас-спектрометричного аналізатора».

Для відповіді на запитання можливо скористуватися наведеною каузальною

мережею (рис. 2.24) та навчальною літературою [197, с. 145]. Для вирішення за-вдання достатньо скористуватися каузальною мережею (рис. 2.24). За відповідним

алгоритмом (рис. 1.13) знаходиться ключове поняття, яким у наведеному завданні є «Фокусування аналізатора». На мережі ця вершина знаходиться у блоці «Методика використання» та поєднується з вершинами «Вхідна діафрагма» та «Вихідна діафра-гма» з блоку «Схема пристрою» та «Магнітне поле» з блоку «Фізичні основи». Крім

цієї інформації, на каузальній мережі представлено графічне зображення роботи те-чошукача. Розгляд цього зображення підпорядковується етапу «Вивчення каузаль-ної мережі» відповідно алгоритму навчання (рис. 1.13). В результаті логічного стру-

ктурування отриманої інформації, а також, застосовуючи базові знання із курсу фі-зики (сила Лоренца, відцентрова сила тощо), можна дійти висновку, що для ство-

рення необхідного магнітного поля для потрапляння електронів на діафрагму при-

строю оптимальним фокусуванням мас-спектрометричного аналізатора є 1800.

Для формування вказаних та інших знань та вмінь на продуктивно-

синтетичному рівні розглядається найбільш універсальний та чутливий мас-спектрометричний метод контролю. До методу пропонуються відповідні проблемні завдання, для розв’язання яких студентам представляється каузальна мережа (рис. 2.24), що відображає шосту частину змісту теми.

Для реалізації згаданих складових комплексного методу навчання, розглянемо

вирішення наступного проблемного завдання: «За рахунок чого можна відсіяти еле-ктрони з різними зарядами та масою (наприклад, фізичні або механічні шляхи) для визначення об’єму пробної речовини на виході в умовах мас-спектрометричного ме-тоду?». Завдання носить характер ознайомлення тих, хто навчається, з фактами, що

носять як нібито нез'ясовний характер та призвели до постановки наукової пробле-ми. Для вирішення ситуації необхідно чітко проаналізувати інформацію, що міс-титься у завданні. У формулюванні запитання чітко виділяються поняття, що спів-

102

падають з вершинами каузальної мережі (рис. 2.24), а саме: «Маса іона» та «Заряд

іона» з блоку «Фізичні основи» та «Пробна речовина» з блоку «Методика викорис-тання».

Далі за алгоритмом необхідно виявити зв’язки з вершинами інших блоків та визначити їх характер.

Вершини «Маса іона», «Заряд іона» та «Пробна речовина» мають лише один

збіг у вершині «Колектор», що належить до блоку «Схема пристрою». «Маса іона»,

«Заряд іона» та «Пробна речовина» зумовлюють цю вершину.

Отже, для вирішення завдання відсіювання електронів з різними зарядами та масою необхідно працювати над конфігурацією колектора. Подібна інформація є відомою з відповідної літератури [208; 209].

Під час вирішення даного проблемного завдання у студентів формуються не-обхідні знання, а саме знання «Характеристики основних засобів неруйнівного кон-

тролю герметичності» та вміння «Характеризувати основні засоби неруйнівного ко-

нтролю герметичності» відповідно. Також формуються на продуктивно-

синтетичному рівні знання: «Фізичні основи неруйнівного контролю герметичності»

та «Особливості методики контролю певним пристроєм неруйнівного контролю ге-рметичності, що обумовлюється конкретними фізичними явищами та параметрами»;

уміння виконувати автоматично наступні дії: «Володіти фізичними основами не-руйнівного контролю герметичності» та «Володіти методикою неруйнівного конт-ролю герметичності».

Інші проблемні завдання у відповідності з алгоритмом їх розв’язання наведені у Додатку Д.

Наведемо часткове обґрунтування побудови каузальних зв’язків представленої мережі.

Чутливість, що є найважливішою характеристикою мас-спектрометрів, визна-чається наступним: іонним струмом, парціальним тиском, різницею потенціалів та електронним струмом з блоку «Фізичні основи»; вихідною діафрагмою, колектором,

підсилювачем струму та вихідним пристроєм з блоку «Схема пристрою» (рис 2.24).

Це зумовлюється наступними фактами [209]:

- мала молекулярна маса гелію та відносно велика його відмінність від ефек-

тивної маси іонів, які створюють піки у мас-спектрі, дозволяють знизити вимоги до

аналізатора; - чутливість мас-спектрометрів доволі велика, що відповідає можливості ре-

єстрації парціального тиску гелію тощо.

Визначення пробної речовини, проникання якої через течу виявляється у те-чопошуку, є важливим для проведення контролю герметичності, що зумовлюється наступним: проникністю, масою і зарядом іона з блоку «Фізичні основи»; вихідним

пристроєм, колектором та іонізатором з блоку «Схема пристрою» (рис 2.24). Ці зв’язки виходять, наприклад, з наступного факту [208]: у якості пробних речовин

використовуються гази з малою молекулярною масою та достатньою проникною

здатністю.

Фокусування аналізатора зумовлюється магнітним полем з блоку «Фізичні ос-нови», а також вхідною та вихідною діафрагмами з блоку «Схема пристрою» (рис.

103

43). Перший зв’язок обґрунтовується тим, що у гелієвих мас-спектрометричних те-чошукачах використовується магнітний аналізатор зі 180-градусним фокусуванням,

а іони розділяються у поперечному магнітному полі [191].

Вершина «Катод» з блоку «Схема пристрою» зумовлюється електронним

струмом та різницею потенціалів з блоку «Фізичні основи» та режимом течії газу з блоку «Схема пристрою» (рис 2.24). У цьому контексті, наприклад, відомо, що роз-печений катод емітує електрони, які фокусуються магнітним полем і прискорюють-ся електричним полем, прикладеним між катодом і камерою іонізатора [209].

Усі інші зв’язки аналогічно обґрунтовуються інформацією з відповідної літе-ратурних джерел [208; 209].

Остання частина змісту теми «Контроль проникними речовинами: методи; фі-зичні основи; напрями контролю; методика проведення» відображена у вигляді кау-

зальної мережі (рис. 2.25).

Для цієї частини теми розгляд загальних питань з використанням пояснюваль-но-ілюстративних та репродуктивних методів стосується класифікацій методів да-ного виду неруйнівного контролю, їх фізичних основ. За методу проблемного на-вчання студенти у межах універсального кольорового методу контролю розв’язують проблемні завдання.

Одним з елементів цілей навчання цієї частини теми є формування системи

вмінь та знань про методику капілярного контролю. У цьому контексті розглянемо

оволодіння змістовим елементом, що передбачає формування знання «Особливості методики контролю певними засобами капілярного виду контролю, що обумовлю-

ється конкретними фізичними явищами та параметрами» на відповідних рівнях та уміння виконувати дію, спираючись на матеріальні носії інформації щодо неї, вмін-

ня виконувати дію, спираючись на постійний розумовий контроль без допомоги ма-теріальних носіїв інформації, або уміння виконувати дію автоматично, на рівні на-вички, а саме «Володіти методикою капілярного виду контролю».

Деталізуємо методи навчання другої частини теми «Контроль проникними ре-човинами: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення». Для реалізації відповідних завдань викладач на лекції ознайомлює студентів з фізичними

основами контролю герметичності, класифікаціями його видів, напрямами та основ-ними засобами контролю. У межах пояснювально-ілюстративного та репродуктив-них методів викладачем висвічуються ці питання. Засобами навчання виступає на-ступна література: нормативна [97–100; 210], довідникова [95; 96], навчальна [23;

197].




студентам пропонуються відповідні запитання чи завдання. Так, у якості запитання може пропонуватися наступне: «Які операції включає капілярний контроль?»; у яко-

сті завдання може пропонуватися наступне: «Порівняйте особливості проведення капілярного контролю та контролю герметичності». Для відповіді на питання зокре-

104

ма можливо скористуватися каузальною мережею (рис. 2.25) чи підручником [23, с. 305–309], для розв’язання завдання – каузальними мережами (рис. 2.24, рис. 2.25) чи

навчальним посібником [197, с. 142–155].

Для формування вказаних та інших знань та вмінь на продуктивно-

синтетичному рівні розглядається універсальний кольоровий метод контролю. До

методу пропонуються відповідні проблемні завдання. Для вирішення проблемних завдань студентам представляється каузальна ме-

режа (рис. 2.25), що охоплює останню частину змісту теми.

У якості реалізації згаданих складових комплексного методу навчання, розг-лянемо вирішення наступного проблемного завдання: «Найбільший вплив на якість контролю мають дві операції: видалення надлишків пенетранта та нанесення прояв-ника. Поясніть, з чим це може бути пов’язано?». Завдання носить характер ознайом-

лення тих, хто навчається, з фактами, що носять як нібито нез'ясовний характер та призвели до постановки наукової проблеми. Для вирішення ситуації необхідно чітко

проаналізувати інформацію, що міститься у завданні. У формулюванні запитання чітко виділяються поняття, що співпадають з вершинами каузальної мережі (рис. 2.25), а саме: «Видалення надлишків пенетранта» та «Нанесення проявника» з блоку

«Методика використання».

Далі, за алгоритмом необхідно виявити зв’язки з вершинами інших блоків та визначити їх характер.

Вершини «Видалення надлишків пенетранта» та «Нанесення проявника» ма-ють три збіги у вершинах «Проникна здатність», «В’язкість» та «Розчинність», що

належить до блоку «Фізичні основи».

«Проникна здатність», «В’язкість» та «Розчинність» є «причинами» вершин

«Видалення надлишків пенетранта» та «Нанесення проявника».

Отже, для вирішення запропонованого завдання можливою є відповідь, що

полягає у наступному: видалення надлишків пенетранта та нанесення проявника мають найбільший вплив на якість контролю через те, що зумовлюються проникною

здатністю, в’язкістю речовин та явищем розчинності. Такі зв’язки великою мірою

визначають достовірність результатів капілярного неруйнівного контролю. Подібна інформація є відомою з відповідної літератури [95; 96].

Під час вирішення даного проблемного завдання у студентів формуються не-обхідні знання, а саме знання «Особливості методики контролю певними засобами

капілярного виду контролю, що обумовлюється конкретними фізичними явищами та параметрами» та вміння «Володіти методикою капілярного виду контролю» відпо-

відно. Також формуються на продуктивно-синтетичному рівні знання: «Фізичні ос-нови капілярного виду контролю» та «Характеристики основних засобів капілярно-

го виду контролю»; уміння виконувати автоматично наступні дії: «Володіти фізич-

ними основами капілярного виду контролю» та «Характеризувати основні засоби

капілярного виду контролю».

Додаткові проблемні завдання у відповідності з алгоритмом їх розв’язання на-ведені у Додатку Д.

Далі частково наводиться обґрунтування побудови каузальних зв’язків пред-

ставленої мережі.

105

Важлива операція нанесення проявника зумовлюється поверхневим натягом,

в’язкістю, проникною здатністю, змочуваністю, розчинністю та адсорбцією з блоку

«Фізичні основи», а також проявником з блоку «Схема пристрою». Для обґрунту-

вання деяких з цих зв’язків наведемо наступні факти [95; 96]:

- рівномірний тонкий шар проявника витягує пенетрант з дефектів за допомо-

гою явища адсорбції; - у капілярному методі контролю явище розчинності супроводжує усі операції,

у тому числі нанесення проявника. Чутливість капілярного методу неруйнівного контролю зумовлюється поверх-

невим натягом, електромагнітним випромінюванням, проникною здатністю, змочу-

ваністю та адсорбцією з блоку «Фізичні основи», а також пенетрантом, очисником і проявником з блоку «Схема пристрою». Це визначається, наприклад, з наступних

фактів [96]:

- індикаторний слід, що сигналізує про наявність дефекту, повинен контрасту-

вати з кольором поверхні; - під час капілярного контролю поверхня тріщини вступає в контакт з дефек-

тоскопічними матеріалами, в основному з рідинами, що стає можливим завдяки

явищу змочуваності. Пенетрант з блоку «Схема пристрою» пов’язаний з поверхневим натягом,

в’язкістю, проникною здатністю, змочуваністю та адсорбцією з блоку «Фізичні ос-нови», а також з чутливістю методу, нанесенням пенетранту та характеристиками

об’єкту контролю з блоку «Методика використання». У якості обґрунтування одно-

го зі зв’язків можна навести наступне: при заповненні тріщин індикаторна рідина повинна володіти найкращою проникною здатністю для кращого заповнення поро-

жнини дефекту.

Інші зв’язки обґрунтовуються інформацією з відповідної літературних джерел

[95; 96].

«Електричний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями конт-ролю; методика проведення. Радіохвильовий неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення» відповідно до табл. 1.1 є першою

темою другого модулю «Види та методи неруйнівний контроль та їх характеристи-

ка» дисципліни «Автоматизація контролю та неруйнуючий контроль» для студентів спеціальності 7.010104.35 та 8.010104.35 «Професійне навчання. Метрологія, стан-

дартизація та сертифікація».

Визначимо цілі навчання цієї теми у відповідності із розробленою моделлю.

Вони полягають у формуванні системи вмінь та знань про фізичні основи, методи,

напрями контролю та особливості методики проведення електричного та радіохви-

льового неруйнівного контролю з використанням відповідних засобів. Елементи

знань та вмінь, що обґрунтовуються цілями навчання представлені у табл. 2.4.

106

Таблиця 2.4

Комплекс знань та вмінь до першої частини змістового модулю «Види та

методи неруйнівного контролю та їх характеристика»

№ Студент повинен вмі-ти


рмованості вмінь

Студент повинен знати Рівень сфо-



1 2 3 4 5 6 7

1


електричного виду ко-

нтролю в залежності від характеру взаємо-

дії фізичних полів з об’єктом контролю,

первинних інформати-

вних параметрів та способів отримання первинної інформації

Р Н

Класифікації методів електричного виду кон-

тролю

ПА ПС

2

Володіти фізичними

основами електрично-

го виду контролю

Р Н Фізичні основи електри-

чного виду контролю ПА ПС

3

Виділяти сфери засто-

сування та напрями,

на які спрямований

електричний неруйні-вний контроль

Р Н

Сфери застосування та напрями, на які спрямо-

ваний електричний не-руйнівний контроль, а також дефекти та пара-метри, що можуть вияв-ляти відповідні засоби

ПА ПС

4

Характеризувати ос-новні засоби електри-

чного неруйнівного

контролю

Р Н

Характеристики основ-них засобів електрично-

го неруйнівного контро-

лю

5

Володіти методикою

електричного неруйні-вного контролю

Р Н



строєм електричного

неруйнівного контролю,

що обумовлюється кон-

кретними фізичними


ПА ПС

6


радіохвильового виду

контролю в залежності від характеру

Р Н

Класифікації методів радіохвильового виду

контролю

ПА ПС

107


1 2 3 4 5 6 7

взаємодії фізичних по-

лів з об’єктом контро-

лю, первинних інфор-

мативних параметрів та способів отримання пе-рвинної інформації

7

Володіти фізичними

основами радіохвильо-

вого виду контролю

Р Н

Фізичні основи радіох-

вильового виду контро-

лю

ПА ПС

8

Виділяти напрями, на які спрямований радіо-

хвильовий неруйнівний

контроль

Р Н

Напрями, на які спрямо-

ваний радіохвильовий

неруйнівний контроль ПА ПС

9

Характеризувати осно-

вні засоби радіохвильо-

вого неруйнівного кон-

тролю

Р Н

Характеристики основ-них засобів радіохви-

льового неруйнівного

контролю

ПА ПС

10

Визначати раціональ-ний метод для ефектив-ного вирішення завдань радіохвильового конт-ролю

Р Н

Сфери застосування ос-новних методів радіох-

вильового контролю

Обмеження, що встано-

влюються до засобів ра-діохвильового контролю

ПА ПС

11

Володіти методикою

радіохвильового не-руйнівного контролю

Р Н



строєм радіохвильового

неруйнівного контролю,

що обумовлюється кон-

кретними фізичними


ПА ПС

Визначимо зміст цієї теми, враховуючи цілі навчання та теоретичну модель змісту. Згідно із табл. 2.4, він містить:

- класифікації методів електричного неруйнівного контролю за характером

взаємодії фізичних полів з об’єктом контролю, первинним інформативним па-раметром та способом отримання первинної інформації (рис. 2.26);

108

Рис. 2.26 Зміст частини «Класифікування методів електричного виду контролю»

- фізичні основи електричного виду контролю (рис. 2.27);

109

Рис.2.27 Зміст частини «Володіння фізичними основами електричного неруй-

нівного контролю»

- засоби контролю, що включають електричні перетворювачі, термоелектри-

чні пристрої, дефектоскопи тощо (рис. 2.28);

Рис.2.28 Зміст частини «Характеризування основних засобів електричного ви-

ду контролю»

- напрями, на які спрямований електричний неруйнівний контроль (рис. 2.29);

110

Рис. 2.29 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований електричний

контроль»

- взаємозв’язок основних методів електричного контролю, його параметрів та сфер застосування, що підпорядковуються єдиній меті [197, c. 42–43];

- взаємозв’язок певних операцій контролю з типами пристроїв та інформа-ційних параметрів на виході цих пристроїв [197, c. 40–41];

- методику проведення електропотенціального методу неруйнівного контро-

лю(рис. 2.34);

- класифікації методів радіохвильового неруйнівного контролю за характе-ром взаємодії фізичних полів з об’єктом контролю, первинним інформативним

параметром та способом отримання первинної інформації (рис 2.30);

111

Рис. 2.30 Зміст частини «Класифікування методів радіохвильового виду конт-ролю»

- фізичні основи та напрями радіохвильового виду контролю (рис. 2.31);

Рис. 2.31 Зміст частини «Володіння фізичними основами радіохвильового не-руйнівного контролю»

112

- напрями радіохвильового контролю (рис. 2.32);

Рис. 2.32 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований радіохви-

льовий контроль»

- основні пристрої радіохвильового виду контролю (рис. 2.33) та їх класифі-кацію за інформативним параметром, формою створення сигналу та схемами

розташування приймача і випромінювача [197, с. 71];

Рис. 2.33 Зміст частини «Характеризування основних засобів радіохвильового

контролю»

113

- взаємозв’язок основних методів радіохвильового виду контролю із сфера-ми їх застосування, параметрами контролю, та обмеженнями, що висуваються до відповідних засовів [197, с. 66–67];

- методику проведення контролю амплітудно-фазовим методом (рис. 1.35).

У відповідності з цілями навчання та моделлю змісту розробимо методи на-вчання теми «Електричний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями

контролю; методика проведення. Радіохвильовий неруйнівний контроль: методи;

фізичні основи; напрями контролю; методика проведення», що передбачають фор-

мування знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівнях для спеціалістів та слухачів магістратури студентів спеціальності «Професійне навчан-

ня. Метрологія, стандартизація та сертифікація» відповідно.

Із урахуванням рівнів сформованості знань, що регламентуються ДСТВО [18;

19], на даному етапі використовуються пояснювально-ілюстративні, репродуктивні методи та проблемне навчання.

Розгляд загальних питань (рис. 1.13, п.1) до першої частини цієї теми з вико-

ристанням пояснювально-ілюстративних та репродуктивних методів стосується кла-сифікацій електричного виду неруйнівного контролю, його фізичних основ, напря-мів та засобів контролю, сфер застосування цих засобів, та обмежень, які встанов-люються до їх використання, тощо.

Одним із елементів цілей навчання є формування системи вмінь та знань про

фізичні основи електричного виду контролю. Зважаючи на це, розглянемо оволодін-

ня змістовим елементом, що передбачає формування знання «Фізичні основи елект-ричного виду контролю» на відповідних рівнях та уміння «Володіти фізичними ос-новами електричного виду контролю».

У межах пояснювально-ілюстративного та репродуктивних методів студенти

ознайомлюються з класифікаціями методів електричного виду контролю з викорис-танням необхідних схем та нормативної літератури [2]. Після чого за логікою змісту

висвітлюються саме фізичні основи даного виду контролю. У якості засобів навчан-

ня, крім когнітивних карт, також виступає інша нормативна [211], навчальна [23;

197; 212] та довідникова література [120]. Для когнітивних карт з каузальними ме-режами до усіх тем студентам пропонуються рекомендації щодо користування ними

(див. Додаток В).

Для формування знань та умінь на відповідних рівнях стосовно згаданого змі-стового елементу студентам пропонуються запитання чи завдання. Розглянемо на-ступні запитання та завдання: «У конструкції яких елементів електричного дефекто-

скопу повинні враховуватись показники електричної напруги?»; «Проаналізуйте, що

спільного між силовими лініями струму та щільністю струму?». Інші завдання та запитання можливо взяти з навчального посібника М. І. Лазарєва та Д. І. Шматкова та підручнику І. П. Білокура: № 1–13 [197, с. 46]; № 9–12 [197, с. 157]; № 1, 3, 4, 7, 9

[23, с. 229] відповідно.

114

Рис. 2.34 Каузальна мережа електропотенціального методу

115

Рис. 2.35 Каузальна мережа амплітудно-фазового методу

116

Як можна побачити вище, п’ята частина змісту теми представлена у вигляді каузальної мережі (рис. 2.34). Вона передбачає оволодіння знаннями щодо особли-

вості методики контролю електропотенціальним дефектоскопом, що обумовлюється відомими фізичними явищами та параметрами. Також формується вміння володіти

методикою електричного неруйнівного контролю. Каузальна мережа, як і в попере-дніх випадках, містить блоки «Фізичні основи», «Схема пристрою», «Методика ви-

користання» щодо магнітного виду контролю. Так, на мережі представлені: фізичні основи методу (електричний заряд, електрична напруга, щільність струму, провід-

ність та ін.), що узгоджується з частиною «Володіння фізичними основами електри-

чного виду контролю»; конструктивні елементи електропотенціального дефектоско-

пу, що узгоджується з частиною «Характеризування основних засобів електричного

виду» тощо.

У відповіді на наведені запитання та завдання може допомогти каузальна ме-режа (рис. 2.34) до електропотенціального методу. Так, для відповіді на запитання студент, з огляду на перший пункт алгоритму комплексного методу навчання (рис. 1.13), визначить ключове поняття у ньому, а саме – «Електрична напруга», що від-

носиться до блоку «Фізичні основи». Враховуючи зміст запитання, важливими є лише зв’язки з блоком «Схема пристрою». Вершина «Електрична напруга»

пов’язана каузальним зв’язком із усіма вершинами блоку «Схема пристрою», а саме – «Джерело», «Електроди» та «Датчики». Логічне структурування отриманої інфор-

мації визначає відповідь на це завдання. Що стосується завдання, то з літератури

[120] відомо, що силові лінії струму та щільність струму – два поняття, що надзви-

чайно тісно переплітаються. Для вирішення завдання за аналогічними етапами сту-

дент може знайти зв’язки з ключовими поняттями «Силові лінії струму» та «Щіль-ність струму» з блоку «Фізичні основи», визначити напрям каузального зв’язку та наблизитись у вирішенні цього завдання в результаті логічного структурування ін-

формації. У межах формування знань на продуктивно-синтетичному рівні розглянемо

найбільш вживаний метод електричного виду неруйнівного контролю – електропо-

тенціальний та проблемне завдання щодо цього методу, розв’язання якого ілюструє формування відповідного рівня знань стосовно згаданого елементу цілей навчання.

Електропотенціальний метод, як вже згадувалось, представлений на когнітив-ній карті з каузальною мережею, до якої студентам вказівки щодо користування.

Комплексний метод навчання (рис. 1.13, п. 2) включає ознайомлення з певним

методом неруйнівного контролю через розгляд його фізичних основ, схеми вимірю-

вального пристрою та методики використання цього пристрою. Після чого студенти

у межах методу електричного виду неруйнівного контролю розв’язують проблемні завдання з використанням каузальних мереж.

Розглянемо наступне проблемне завдання: «Відомо, що різниця потенціалів залежить від трьох чинників: питомої електричної провідності, геометричних розмі-рів (наприклад, товщини) і наявності поверхневих тріщин. Під час пропускання змінного струму різниця потенціалів залежить і від магнітної проникності та круго-

вої частоти струму. Навіщо тоді використовувати змінний струм?». Проблемне за-

117

вдання носить характер спонукання тих, хто навчається, до теоретичного пояснення явищ, фактів, зовнішньої невідповідності між ними.

Першим пунктом розв’язання завдання (рис. 1.13, п. 2.1) є пошук ключових

понять з фізичних основ, схеми пристрою, методики його використання за вказаною

послідовністю у завданні у його тексті та на каузальній мережі. Такими поняттями є: «Електрична провідність», «Електрична напруга» (різниця потенціалів), «Магнітна проникність» та «Частота струму» з блоку «Фізичні основи»; «Геометричні параме-три об’єкту контролю», «Тип струму» та «Геометричні параметри тріщини» з блоку

«Методика використання»; «Джерело струму» з блоку «Схема пристрою». На дру-гому етапі алгоритму методу проблемного навчання (рис. 1.13, п. 2.2) постає очеви-

дним, що всі поняття тісно переплітаються між собою у каузальних зв’язках, але усі вершини двох блоків мають зв'язок з новою вершиною третього у випадку «Чутли-

вість» з блоку «Методика використання» – «Електрична провідність», «Електрична напруга», «Магнітна проникність» та «Частота струму» з блоку «Фізичні основи», а також «Джерело струму» з блоку «Схема пристрою» є причинами вказаної вершини.

Цього висновку можна дійти на двох наступних етапах алгоритму методу проблем-

ного навчання (рис. 1.13, п. 2.3, п. 2.4). Таким чином невідповідність зумовлена тим,

що за використання змінного струму змінюється чутливість методу контролю, що за певних умов необхідно використовувати на користь більшої достовірності результа-тів. Студенти також звернуть увагу, що від усіх вершин блоку «Фізичні основи», що

фігурують у завданні, до вершини «Тип струму», що також є ключовою, на графіч-

ному зображенні зв’язків представлений малюнок, що символізує явище скін-

ефекту. Це явище, як вже відомо з розгляду теми «Магнітний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення. Акустичний не-руйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика прове-дення», викликається саме змінним струмом та дозволяє виявляти підповерхневі де-фекти з меншими похибками.

В обраних відповідях ключовими постають інформаційні елементи, які знахо-

дяться від ключових понять проблемного завдання із повним додержанням причин-

но-наслідкових зв’язків. Під час вирішення наведеного проблемного завдання у студентів на понятій-

но-аналітичному та продуктивно-синтетичному рівні формується знання «Фізичні основи електричного виду контролю» та уміння «Володіти фізичними основами

електричного виду контролю», що розглядаються, а також інші споріднені знання та уміння, що відносяться до цієї частини змісту дисципліни. Використання цього ме-тоду, а також відповідної навчальної [23, с. 205–229; 197, с. 35–47; 212, с. 24–57] та іншої літератури становить цілісну методичну систему.

Розв’язання подібних проблемних завдань наведено у Додатку Д.

Іншою ціллю навчання теми є формування системи вмінь та знань про напря-ми, на які спрямований радіохвильовий неруйнівний контроль. У цьому контексті розглянемо оволодіння відповідним змістовим елементом.

Для реалізації цього завдання викладач на лекції ознайомлює студентів з ос-новними методами, фізичними основами радіохвильового виду контролю тощо. На-водяться необхідні схеми, малюнки, креслення. У якості засобів навчання також ви-

118

ступає нормативна [213; 214], навчальна [27; 197; 215] та довідникова [216] літера-тура та когнітивні карти (рис. 2.35) зі вказівками щодо користування ними (див. До-

даток В).

Для формування знань на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродукції) та понятійно-аналітичному рівнях та відповідних умінь студентам пропонуються від-

повідні запитання чи завдання. У якості запитання та завдання наводяться наступні: «На які напрями спрямовується радіохвильовий контроль?»; «Запропонуйте шляхи

покращення чутливості методу», а також інші завдання чи запитання, що представ-лені у навчальному посібнику М. І. Лазарєва та Д. І. Шматкова та підручнику І. П.

Білокура: № 1–8 [197, с. 76]; № 17–20 [197, с. 157]; № 1–7, 9, 10, 12–15 [23, с. 463]

відповідно. Відповіді на запитання та завдання можливо знайти з використанням

каузальної мережі (рис. 2.35) або у цій навчальній літературі [197, с. 62–77; 23, с. 437–463].

У межах формування вказаних та інших знань та вмінь на понятійно-

аналітичному та продуктивно-синтетичному рівні розглядається універсальний ме-тод радіохвильового виду контролю – амплітудно-фазовий.

Розглянемо вирішення проблемного завдання для оволодіння вказаним елеме-нтом змісту у відповідності із алгоритмом навчання (рис. 1.13). Таким завданням є: «Амплітудно-фазовий метод заснований на аналізі амплітуди та фази відбитого

(прохідного) випромінювання. Запропонуйте випадки, коли даний метод раціональ-ніше використовувати за амплітудний чи фазовий методи».

Ключовими поняттями у завданні та на каузальній мережі (рис. 2.35) є наступ-

ні вершини: «Фаза» та «Амплітуда» з блоку «Фізичні основи». «Фаза» та «Ампліту-

да» одночасно визначають наступні поняття: «Товщинометрія», «Дефектоскопія»,

«Вимірювання вологості» та «Чутливість» з блоку «Методика використання»; «Де-тектор» і «Генератор» з блоку «Схема пристрою». Тому, у випадках проведення то-

вщинометрії, дефектоскопії та вимірювання вологості амплітудно-фазовий метод є чутливішим за інші за наявності необхідних детектору та генератору. У зворотних

випадках – раціональніше використовувати за амплітудний чи фазовий методи.

Можна побачити, що в умовах вирішення наведеного завдання у студентів формуються уміння «Виділяти напрями, на які спрямований радіохвильовий неруй-

нівний контроль» та знання «Напрями, на які спрямований радіохвильовий неруйні-вний контроль» на відповідних рівнях, а також інші знання та уміння. Розв’язання подібних проблемних завдань наведено у Додатку Д.

2.3 Методика навчання теми «Радіаційний та вихрострумовий неруйнів-

ний контроль. Тепловий та оптичний неруйнівний контроль»

Визначимо цілі навчання для другої теми «Радіаційний неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення. Вихрострумовий

неруйнівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика прове-дення» другого модулю «Види та методи неруйнівного контролю та їх характерис-тика». Вони полягають у формуванні системи вмінь та знань про радіаційний та ви-

хрострумовий види неруйнівного контролю, їх особливості, сфери застосування та методику проведення [15; 16].

119

Комплекс знань та вмінь до цієї теми представлений у табл. 2.5.

Таблиця 2.5

Комплекс знань та вмінь до другої частини змістового модулю «Види та


№

Студент повинен вміти






1 2 3 4 5 6 7

1


радіаційного виду конт-ролю в залежності від ха-рактеру взаємодії фізич-

них полів з об’єктом кон-

тролю, первинних

інформативних парамет-рів та способів отримання первинної інформації

Р Н

Класифікації методів радіаційного виду ко-

нтролю

ПА ПС

2

Володіти фізичними ос-новами радіаційного виду

контролю

Р Н

Фізичні основи радіа-ційного виду контро-

лю

ПА ПС

3

Виділяти напрями, на які спрямований радіаційний

неруйнівний контроль, а також дефекти та вироби,

у яких можливий конт-роль цих дефектів при-

строями радіаційного ко-

нтролю

Р Н

Напрями, на які спря-мований радіаційний

неруйнівний контроль, а також дефекти та вироби, у яких мож-

ливий контроль дефе-ктів пристроями раді-аційного контролю

ПА ПС

4

Характеризувати основні засоби радіаційного не-руйнівного контролю

Р Н


вних засобів радіацій-

ного неруйнівного ко-

нтролю

ПА ПС

5

Володіти методикою ра-діаційного неруйнівного

контролю

Р Н



пристроєм радіаційно-

го неруйнівного конт-ролю, що обумовлю-

ється конкретними

фізичними явищами та

ПА ПС

120


1 2 3 4 5 6 7

параметрами

6


вихрострумового виду

контролю в залежності від

характеру взаємодії фізи-

чних полів з об’єктом ко-

нтролю, первинних інфо-

рмативних параметрів та способів отримання пер-

винної інформації

Р Н

Класифікації методів вихрострумового виду

контролю

ПА ПС

7

Володіти фізичними ос-новами вихрострумового


Р Н

Фізичні основи вихро-

струмового виду кон-

тролю

ПА ПС

8

Виділяти напрями, на які спрямований та напрями,

на які не спрямований ви-

хрострумовий неруйнів-ний контроль

Р Н

Напрями, на які спря-мований вихростру-

мовий неруйнівний

контроль Напрями, що не конт-ролюються засобами

вихрострумового кон-

тролю

ПА ПС

9

Характеризувати основні засоби вихрострумового

неруйнівного контролю

Р Н


вних засобів вихрост-румового неруйнівно-

го контролю

ПА ПС

10

Володіти методикою ви-

хрострумового неруйнів-ного контролю

Р Н



пристроєм вихростру-

мового неруйнівного

контролю, що обумов-люється конкретними

фізичними явищами та параметрами

ПА ПС

Розробимо детальний зміст цієї теми у відповідності з цілями навчання та тео-

ретичною моделлю змісту. Він включає: - класифікацію методів радіаційного неруйнівного контролю (рис. 2.36);

121

Рис. 2.36 Зміст частини «Класифікування методів радіаційного виду контролю»

- фізичні основи радіаційного контролю (рис. 2.37);

Рис. 2.37 Зміст частини «Володіння фізичними основами радіаційного неруй-

нівного контролю»

122

- напрями контролю, дефекти та вироби, що контролюються (рис. 2.38);

Рис. 2.38 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований радіаційний

неруйнівний контроль»

- основні засоби радіаційного контролю (рис. 2.39), види рентгенівської апара-тури, детектори іонізуючого випромінювання, засоби промислової радіографії [197,

с. 118–121];

123

Рис. 2.39 Зміст частини «Характеризування основних засобів радіаційного ко-

нтролю»

- методику проведення контролю методом нейтронної радіографії (рис. 2.44);

- класифікацію методів вихрострумового неруйнівного контролю (рис. 2.40);

Уміння

Знання

Класифікування методів вихрострумового виду контролю в залежності від первинних інформативних параметрів та способом

отримання первинної інформації

Класифікації методів вихрострумового виду контролю

За характером взаємодії фізичних полів з об'єктом контролю

За первиннимінформативним параметром

За способом отримання первинної інформації

Відбитого випромінювання

Прохідного випромінюванняАмплітудний

Фазовий

Частотний

Спектральний

Багаточастотний

Трансформаторний

Параметричний

Рис. 2.40 Зміст частини «Класифікування методів вихрострумового виду конт-

ролю»

124

- фізичні основи вихрострумового контролю (рис. 2.41);

Рис. 2.41 Зміст частини «Володіння фізичними основами вихрострумового не-руйнівного контролю»

- напрями, на які спрямований (рис. 2.42) та напрями, на які не спрямований ви-

хрострумовий неруйнівний контроль [197, с. 53];

-

Рис. 2.42 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований вихростру-

мовий неруйнівний контроль»

- основні засоби вихрострумового контролю (рис. 2.43) та способи виділення інформації [197, с. 54];

125

Рис. 2.43 Зміст частини «Характеризування основних засобів вихрострумового

контролю»

- особливості контролю виробів, що рухаються [197, с. 58] та методику прове-дення контролю трансформаторним методом (рис. 2.45).

Запитання та завдання (№ 1–6, 8, 11, 13 [23, с. 436]; № 1–17 [197, с. 124–125];

№ 29–32 [197, с. 157]) на ознайомчо-орієнтовному (підрівень репродукції) та поня-тійно-аналітичному рівнях формування знань до радіаційного виду контролю

розв’язуються аналогічним із згаданим у попередніх розділах методом навчання з використанням відповідних засобів: каузальної мережі (рис. 2.40), нормативної [217–222], навчальної [23, с. 398–336; 197, с. 110–126; 198, с. 29–110] та довіднико-

вої [223; 224, с. 324–545] літератури тощо.

Розглянемо формування знань та умінь на понятійно-аналітичному та продук-

тивно-синтетичному рівні стосовно змістового елементу «Характеризування основ-них засобів радіаційного неруйнівного контролю» на прикладі методу нейтронної радіографії. До методу наводиться відповідна каузальна мережа (рис. 2.44).

126

Рис. 2.44 Каузальна мережа методу нейтронної радіографії

127

Рис. 2.45 Каузальна мережа трансформаторного методу

Студентам пропонується вирішити наступне проблемне завдання: «Під час контролю тіл обертання тільки при кільцевому просвічуванні фокусна відстань і то-

вщина стінки є постійними величинами, при всіх інших способах контролю їх зна-чення змінюються від центру до краю контрольованої ділянки. Яким чином врахо-

вувати або усувати такі явища?». За розробленим алгоритмом навчання (рис. 1.13)

ті, хто навчаються можуть дійти висновку, що визначення фокусною відстані зумов-люється енергією випромінювання, густиною потоків нейтронів з фізичних явищ, а

128

також детектором та джерелом нейтронів з конструктивних елементів пристрою.

Логічне структурування цієї інформації за описаним методом повинно допомогти у

вирішенні проблемного завдання. Під час роботи над проблемним завданням у сту-

дентів формуються необхідні знання та уміння, що регламентуються ДСТВО.

Детальніше розв’язання подібних проблемних завдань наведено у Додатку Д.

Запитання та завдання до вихрострумового виду контролю на ознайомчо-

орієнтовному (підрівень репродукції) та понятійно-аналітичному рівнях формування знань наведені у навчальній літературі: № 2, 3, 5–8, 10, 11, 13 [23, с. 436]; № 13–16

[197, с. 60]; № 29–32 [197, с. 157]. Вони розв’язуються за аналогічним із згаданим у

попередніх розділах методом навчання з використанням відповідних засобів: кауза-льної мережі (рис. 2.41), нормативної [225–228], навчальної [23, с. 176–204; 197, с. 48–61;212, с. 154–309] та довідникової літератури [209, с. 340–685] тощо.

У межах методу проблемного навчання розглянемо наступне завдання: «Чи

можливий контроль з використанням постійного струму? Чому?». З представленої каузальної мережі (рис. 2.41) можна зробити наступні висновки: вершина «Тип

струму» з блоку «Методика використання» зумовлюється вершинами «Щільність вихрових струмів» та «Змінний струм» з блоку «Фізичні основи», а також вершиною

«Генераторна котушка» з блоку «Схема пристрою»; «Змінний струм» обумовлює вершини «Генераторна котушка», «Глибина контролю», «Тип перетворювача» та «Розташування дефекту» інших блоків. Цієї інформації разом із базовими знаннями

з курсу загальної фізики достатньо для обґрунтованої відповіді на поставлене про-

блемне завдання. В результаті цього на відповідних рівнях формуються наступні знання: «Фізичні основи вихрострумового виду контролю»; «Напрями, що не конт-ролюються засобами вихрострумового контролю»; «Характеристики основних засо-

бів вихрострумового неруйнівного контролю»; «Особливості методики контролю

певним пристроєм вихрострумового неруйнівного контролю, що обумовлюється конкретними фізичними явищами та параметрами» тощо. Також формуються пере-раховані вміння.

Визначимо цілі навчання для другої теми «Тепловий неруйнівний контроль: методи; фізичні основи, напрями контролю; методика проведення. Оптичний неруй-

нівний контроль: методи; фізичні основи; напрями контролю; методика проведення»

другого модулю «Види та методи неруйнівного контролю та їх характеристика».

Вони полягають у формуванні системи вмінь та знань про тепловий та оптичний ви-

ди неруйнівного контролю, їх особливості, сфери застосування та методику прове-дення [15; 16]. Комплекс знань та вмінь, що детермінуються цілями навчання теми

представлені у табл. 2.6.

129

Таблиця 2.6

Комплекс знань та вмінь до третьої частини змістового модулю «Види та


№ Студент повинен вміти






1 2 3 4 5 6 7

1


теплового виду контролю

в залежності від характе-ру взаємодії фізичних по-

лів з об’єктом контролю,

первинних інформатив-них параметрів та спосо-

бів отримання первинної інформації

Р Н

Класифікації методів теплового виду конт-ролю

ПА ПС

2

Володіти фізичними ос-новами теплового виду

контролю

Р Н Фізичні основи тепло-

вого виду контролю ПА ПС

3

Виділяти напрями, на які спрямований тепловий


Напрями, на які спря-мований тепловий не-руйнівний контроль

ПА ПС

4

Характеризувати основні засоби теплового неруй-


Р Н


вних засобів теплово-


ПА ПС

5

Володіти схемами прове-дення теплового неруйні-вного контролю

Р Н

Схеми проведення те-плового неруйнівного

контролю

ПА ПС

6

Володіти методикою теп-

лового неруйнівного кон-

тролю

Р Н



пристроєм теплового



ними явищами та

ПА ПС

130


1 2 3 4 5 6 7

параметрами

7


оптичного виду контролю

в залежності від характе-ру взаємодії фізичних по-

лів з об’єктом контролю,

первинних інформатив-них параметрів та спосо-

бів отримання первинної інформації

Р Н

Класифікації методів оптичного виду конт-ролю

ПА ПС

8

Володіти фізичними ос-новами оптичного виду

контролю

Р Н Фізичні основи оптич-

ного виду контролю ПА ПС

9

Виділяти напрями, на які спрямований оптичний


Напрями, на які спря-мований оптичний не-руйнівний контроль

ПА ПС

10

Характеризувати основні засоби оптичного неруй-


Р Н


вних засобів оптично-


ПА ПС

11

Визначати галузі застосу-

вання лазерних методів оптичного неруйнівного

контролю

Р Н

Галузі застосування лазерних методів оп-

тичного неруйнівного

контролю

ПА ПС

12

Володіти методикою оп-

тичного неруйнівного ко-

нтролю

Р Н



пристроєм оптичного



ними явищами та па-раметрами

ПА ПС

Зміст цієї теми включає: - класифікацію методів теплового неруйнівного контролю (рис. 2.46);

131

Рис. 2.46 Зміст частини «Класифікування методів теплового виду контролю»

- фізичні основи теплового контролю (рис. 2.47) та теплопровідність матеріалів [197, с. 81];

Рис. 2.47 Зміст частини «Володіння фізичними основами теплового неруйнів-ного контролю»

- напрями теплового контролю (рис. 2.48) та галузі застосування основних ме-тодів [197, с. 88–89];

132

Рис. 2.48 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований тепловий


- основні засоби (рис. 2.49), а також види термопар та їх робочі температури,

джерела нагрівання об’єктів [197, c. 85–86];

Рис. 2.49 Зміст частини «Характеризування основних засобів теплового конт-ролю»

- основні схеми проведення теплового контролю [197, c. 87];

- методику проведення контролю методом яскравісної пірометрії (рис. 2.54);

- класифікацію методів оптичного неруйнівного контролю (рис. 2.50);

133

Рис. 2.50 Зміст частини «Класифікування методів оптичного виду контролю»

- фізичні основи оптичного контролю (рис. 2.51);

Уміння

Знання

Володіння фізичними основами оптичного

неруйнівного контролю

Фізичні основи оптичного неруйнівного контролю

ДифракціяВідображенняПоглинанняПроменистість

Контраст

Енергетична сила випромінювання

Когерентність

Фотовольтаїчний ефектРозсіяння світла

Дисперсія світлаРефракція

Інтерференція

Потужність випромінювання

Рис. 2.51 Зміст частини «Володіння фізичними основами оптичного неруйнів-ного контролю»

- напрями, на які спрямований оптичний неруйнівний контроль (рис. 2.52);

134

Рис. 2.52 Зміст частини «Виділення напрямів, на які спрямований оптичний


- основні засоби оптичного контролю (рис. 2.53), типову схему пристроїв, особ-

ливості освітлення об’єктів контролю [197, c. 98];

Рис. 2.53 Зміст частини «Характеризування основних засобів оптичного конт-ролю»

- галузі застосування лазерних методів оптичного неруйнівного контролю [197,

c. 104–105];

- методику проведення контролю методом лазерної інтерферометрії (рис. 2.55).

На ознайомчо-орієнтовному та понятійно-аналітичному рівнях формування знань у межах теплового виду неруйнівного контролю студентам пропонуються за-

135

питання та завдання, що представлені у навчальній літературі: № 1–5, 7–10, 13–16

[23, c. 491]; № 1–13 [197, c. 92], № 21–24 [197, c. 157] . У їх вирішенні та розв’язанні у якості засобів навчання допомагають каузальна мережа (рис. 2.54), та відповідні джерела [117–120; 23, с. 464–491; 197, с. 78–93].

Формування знань на понятійно-аналітичному та продуктивно-синтетичному

рівнях відбувається за алгоритмом комплексного методу (рис. 1.13) з використанням

каузальної мережі (рис. 2.54). Вирішення проблемних завдань з методу яскравісної пірометрії теплового виду неруйнівного контролю наведено у п. 1.3 та у Додатку Д.

З використанням розробленого методу постає можливим формування усіх знань та вмінь із зазначеної частини теми.

На ознайомчо-орієнтовному та понятійно-аналітичному рівнях формування знань у межах оптичного виду неруйнівного контролю студенти відповідають на запитання та розв’язують завдання, що представлені у навчальній літературі: № 3, 4,

11, 12, 14, 15–17 [23, c. 372]; № 1–9 [197, c. 108], № 25–28 [197, c. 157]. У їх вирі-шенні та розв’язанні у якості засобів навчання допомагають каузальна мережа (рис. 2.55), та відповідні джерела [23, с. 348–372; 197, с. 94–109; 216; 229; 230].

Розглянемо вирішення наступного проблемного завдання у межах формування знань на понятійно-аналітичному та продуктивно синтетичному рівнях: «Головний

недолік лазерних інтерферометрів – висока чутливість до механічного впливу (особ-

ливо дзеркал), що обумовило їх використання в основному на прецизійному прила-добудуванні. Якими діями можна зменшити похибки вимірювань, пов’язані з подіб-

ними факторами?». У відповідності з етапами комплексного методу навчання (рис. 1.13) та з використанням каузальної мережі (рис. 2.55), можливо сформулювати на-ступні висновки у контексті наведеного завдання: враховуючи те, що на чутливість вливають усі елементи конструкції лазерного інтерферометру, для запобігання по-

хибок, пов’язаних із чутливістю до механічного впливу на певний елемент констру-

кції, необхідно врахування можливих похибок вносити під час розробки інших еле-ментів із врахуванням тих фізичних явищ, які визначають ці елементи.

136

Рис. 2.54 Каузальна мережа методу яскравісної пірометрії

137

Рис. 2.55 Каузальна мережа методу лазерної інтерферометрії

138

З розв’язанням завдання в першу чергу формуються знання та вміння щодо

складової змісту «Характеризування основних засобів оптичного контролю», також

щодо інших елементів змісту.

139

ВИСНОВКИ ДО РОЗДІЛУ 2

Таким чином у розділі наведено практичну реалізацію методики навчання не-руйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних

мереж, а саме: 1) практична реалізація моделі змісту, що узгоджується з цілями навчання не-

руйнівного контролю;

2) практична реалізація комплексного методу, що узгоджується з усіма скла-довими методики, а також впровадження когнітивних карт з каузальними мережами

до кожної теми дисципліни на етапах формування ознайомчо-орієнтовних, понятій-

но-аналітичних та продуктивно-синтетичних рівнях знань та відповідних умінь за умов використання пояснювально-ілюстративних та репродуктивних методів, а та-кож проблемного навчання;

3) використання відповідних засобів навчання у вигляді когнітивних карт з ка-узальними мережами та інших засобів до кожної теми предметної галузі: магнітний

неруйнівний контроль – каузальна мережа магнітопорошкового методу; акустичний

неруйнівний контроль – мережа дзеркально-тіньового методу; контроль герметич-

ності – мережа мас-спектрометричного методу; капілярний контроль – мережа ко-

льорового методу; електричний неруйнівний контроль – мережа електропотенціаль-ного методу; радіохвильовий неруйнівний контроль – мережа амплітудно-фазового

методу; радіаційний неруйнівний контроль – мережа методу нейтронної радіографії; вихрострумовий неруйнівний контроль – мережа трансформаторного методу; опти-

чний неруйнівний контроль – мережа методу яскравісної пірометрії; тепловий не-руйнівний контроль – мережа методу лазерної інтерферометрії.

140

ВИСНОВКИ

У дослідженні здійснено теоретичне узагальнення існуючих методичних сис-тем навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів. Запропонова-но нове вирішення проблеми підвищення ефективності навчання за рахунок викори-

стання створеної системи моделювання процесу репрезентації та засвоєння знань і формування професійних вмінь з використанням каузальних мереж, які передбача-ють додержання принципу пізнання навколишнього світу за біологічно обґрунтова-ними методами.

До узагальнених висновків дослідження необхідно віднести наступне. 1. На підставі аналізу існуючих методик навчання неруйнівного контролю ви-

значено:

- в педагогічній теорії і практиці існує достатньо великий спектр методик навчання технічних дисциплін, які характеризуються за різними ознака-ми: дидактичними цілями, особливістю змісту, способами подання на-вчального матеріалу, рівнями його засвоєння тощо;

- у відповідності з вимогами державних стандартів вищої освіти (освіт-ньо-кваліфікаційних характеристик, освітньо-професійних програм то-

що) підготовки фахівців визначено, що найефективнішими методами

навчання неруйнівного контролю є синтез пояснювально-ілюстративних

та репродуктивні методів, а також проблемне навчання наперевагу іс-нуючим пояснювально-ілюстративним та репродуктивним методам, а відомі моделі змісту та засоби навчання неруйнівного контролю втра-чають свою значимість.

2. Теоретично обґрунтовано та розроблено модель змісту навчання неруйнів-ного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних мереж,

яка містить інформаційні блоки «Фізичні основи», «Схема пристрою» «Методика використання» та каузальні зв’язки між ними

Теоретично обґрунтовано та розроблено комплексний метод навчання неруй-

нівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з використанням каузальних ме-реж, що складається з пояснювально-ілюстративного, репродуктивного та методу

проблемного навчання, забезпечує оволодіння знаннями і вміннями на всіх рівнях їх

сформованості та містить наступні етапи: ознайомлення з загальними питаннями

теми; ознайомлення з певним методом неруйнівного контролю; вивчення завдання та каузальної мережі до методу неруйнівного контролю; пошук ключових понять у

завданні та на мережі по кожному зі згаданих блоків; пошук зв`язків ключових по-

нять з вершинами каузальної мережі; визначення характеру зв`язків між вершинами

мережі; логічне структурування отриманої інформації; розв’язання завдання. Теоретично обґрунтовано та розроблено засоби навчання неруйнівного конт-

ролю майбутніх інженерів-педагогів у вигляді когнітивних карт, які містять засоби

фізичної наочності (малюнки, схеми тощо) з каузальними мережами, та відобража-ють три блоки, а каузальні зв’язки має кожна вершина кожного блоку, та інформа-ційної складової, що забезпечило повне представлення змісту та створення необхід-

ного інструментарію відображення каузальних зв’язків предметної галузі.

141

3. Розроблено методику навчання неруйнівного контролю майбутніх інжене-рів-педагогів, яка, окрім предметно-інформаційного навантаження, повинна ефекти-

вно виконувати функції управління процесом пізнання на основі подання змісту

предметної галузі у вигляді відповідних інформаційних блоків та розв'язання ком-

плексу завдань різного рівня складності із використанням узгоджених зі змістом

предметної галузі каузальних мереж, які представляються на когнітивних картах.

На підставі проведених теоретичних досліджень здійснено практичну реаліза-цію методики навчання неруйнівного контролю майбутніх інженерів-педагогів з ви-

користанням каузальних мереж. Відображено зміст предметної галузі на основі кау-

зальних зв’язків та комплексний метод навчання з використанням когнітивних кар-

тах, на яких представлено методи неруйнівного контролю до кожного його виду, а саме: магнітопорошковий метод магнітного виду, дзеркально-тіньовий метод акус-тичного виду, мас-спектрометричний метод контролю герметичності, кольоровий

метод капілярного виду, електропотенціальний метод електричного виду, амплітуд-

но-фазовий метод радіохвильового виду, метод нейтронної радіографії радіаційного

виду, трансформаторний метод вихрострумового виду, метод яскравісної пірометрії теплового виду; метод лазерної інтерферометрії оптичного виду.

Виконане дослідження не вирішує усіх аспектів підвищення ефективності на-вчання неруйнівного контролю. Потребує додаткових досліджень можливість комп’ютерного відображення предметної галузі неруйнівного контролю та створен-

ня програмних засобів моделювання професійної діяльності майбутніх інженерів-педагогів.

142

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Протасов А. Г. Особливості професійної підготовки фахівців з неруйнів-ного контролю та технічної діагностики у вищому навчальному закладі / А. Г. Про-

тасов // Проблеми інженерно-педагогічної освіти. Збірник наукових праць. – 2006. –

Вип. 13. – С. 95–99.

2. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. : ГОСТ

18353-79. – М., 1979. – 12 c.

3. Протасов А. Г. Модель організації підготовки майбутніх фахівців з не-руйнівного контролю та технічної діагностики на компетентнісній основі / А. Г.

Протасов // Освіта Донбасу. – 2010. – № 6. – С. 101–108.

4. Протасов А. Г. Формування професійної компетентності у процесі на-вчання спеціальним дисциплінам майбутніх фахівців з неруйнівного контролю та технічної діагностики / А. Г. Протасов // Вісник Житомирського державного універ-

ситету. Педагогічні науки. – 2010. – Вип. 54. – С. 58–61.

5. Lohmann J. Preparing students for technical occupations / J. Lohmann, S.

Florman // From Analysis to Action: Undergraduate Education in Science, Mathematics,

Engineering, and Technology. – Washington, D.C. : NATIONAL ACADEMY PRESS,

1996. – P. 18–19.

6. Карпенко О. Компетентнісний підхід у сучасній вищій школі / О. Карпе-нко // Матеріали II міжвузівської науково-практичної конференції «Наукова діяль-ність як шлях формування професійних компетентностей майбутнього фахівця», м.

Суми 1-2 грудня 2011 р. Тези доповідей. – Суми : Вид-во СумДПУ ім. А. С. Макаре-нка, 2011. – С. 35–37.

7. Denton D. Fostering teaching skills / D. Denton, R. Edgerton // From Analy-

sis to Action: Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering, and Tech-

nology. – Washington, D. C. : NATIONAL ACADEMY PRESS, 1996. – P. 23–24.

8. Развитие и совершенствование образовательного процесса и формиро-

вание научно-образовательной среды мирового уровня в области неразрушающего

контроля / В. Арнольд, Н. П. Калиниченко, И. И. Толмачев и др. // 8-я Международ-

ная конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промыш-

ленности». Тезисы докладов. 18–20 марта 2009 г. – М. : ИД «Спектр», 2009. – С. 17–

19.

9. Cannon P. Engineering education today / P. Cannon // Engineering education:

Designing an adaptive system. – Washington, D. C. : NATIONAL ACADEMY PRESS,

1995. – P. 19–40.

10. Brunkhorst B. Educating future elementary and secondary teachers /

B.Brunkhorst, P.Moore // From Analysis to Action: Undergraduate Education in Science,

Mathematics, Engineering, and Technology. – Washington, D. C. : NATIONAL ACAD-

EMY PRESS, 1996. – P. 17–18.

11. Sheppard S. Preparation for the professions program: Engineering education

in the United States / S. Sheppard // Educating the Engineer of 2020: Adapting Engineer-

ing Education to the New Century. – Washington, D. C. : NATIONAL ACADEMY

PRESS, 2005. – P. 131–134.

143

12. Stout D. The potential for incremental and radical change in instruction /

D.Stout, N.Turro // From Analysis to Action: Undergraduate Education in Science, Math-

ematics, Engineering, and Technology.– Washington, D. C. : NATIONAL ACADEMY

PRESS, 1996. – P. 23–24.

13. Vest C. M. Educating engineers for 2020 and beyond / C. M. Vest // Educat-

ing the Engineer of 2020: Adapting Engineering Education to the New Century. – Wash-

ington, D.C. : NATIONAL ACADEMY PRESS, 2005. – P. 160–169.

14. Pister K. S. Engineering at the Millennium: a new vision / K. S. Pister // En-

gineering education: Designing an adaptive system. – Washington, D. C.: NATIONAL

ACADEMY PRESS, 1995. – P. 12–18.

15. Освітньо-кваліфікаційна характеристика для спеціальності 7.010104.35

«Професійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація в машинобуду-

ванні» / розр. В. І. Лобунець, А. П. Тарасюк, Б. М. Арпентьєв, Е. А. Пащенко,

А. С. Гордєєв. – К., 2009. – 22 с. 16. Освітньо-кваліфікаційна характеристика для спеціальності 8.010104.35

«Професійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація в машинобуду-

ванні» / розр. В. І. Лобунець, А. П. Тарасюк, Б. М. Арпентьєв, Е. А. Пащенко,

А. С. Гордєєв. – К., 2009. – 52 с. 17. Салов В. О. Основи педагогіки вищої школи. Навч. посіб. для вищ. навч.

закл. / В. О. Салов – Дніпропетровськ : НГУ, 2003. – 183 с. 18. Освітньо-професійна програма для спеціальності 7.010104.35 «Профе-

сійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація в машинобудуванні» /

розр. В. І. Лобунець, А. П. Тарасюк, Б. М. Арпентьєв, Е. А. Пащенко, А. С. Гордєєв. – К., 2009. – 24 с.

19. Освітньо-професійна програма для спеціальності 8.010104.35 «Профе-сійне навчання. Метрологія, стандартизація та сертифікація в машинобудуванні» /

розр. В. І. Лобунець, А. П. Тарасюк, Б. М. Арпентьєв, Е. А. Пащенко, А. С. Гордєєв. – К., 2009. – 39 с.

20. Бушок Г. Ф. Методика преподавания общей физики в высшей школе. Учебное пособие / Г. Ф. Бушок, Е. Ф. Венгер. – Киев : Наукова думка, 2000. – 415 с.

21. Ситаров В. А. Дидактика: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заве-дений / Под ред. В. А. Сластенина. — 2-е изд., стереотип. — М. : Издательский

центр «Академия», 2004. – 368 с. 22. Параскевич С. П. Графічні засоби навчання: електронний варіант /

С. П. Параскевич // Дидактика математики: проблеми і дослідження : Збірник науко-

вих робіт. – 2005. – Вип. 23.– С. 40–44.

23. Білокур І. П. Основи дефектоскопії : Підручник / І. П. Білокур. – К. :

«Азимут-Україна», 2004. – 496 с. 24. Каневский И. Н. Неразрушающие методы контроля : Учеб. пособие / И.

Н. Каневский, Е. Н. Сальникова. – Владивосток : Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с. 25. Криворудченко В. Ф. Современные методы технической диагностики и

неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного

транспорта : Учебное пособие для ВУЗов ж.-д. транспорта / В. Ф. Криворудченко, Р.

А. Ахмаджанов ; под ред. В. Ф. Криворудченко. – М. : Маршрут, 2005. – 436 с.

144

26. Методы дефектоскопии сварных соединений : Учеб. пособие для уча-щихся энергетических, энергостроительных и сварочных техникумов / Под общ.

ред. В. Г. Щербинского. – М. : Машиностроение, 1987. – 336 с. 27. Сударикова Е. В. Неразрушающий контроль в производстве : Учеб. по-

собие. Ч. 1. / Е. В. Сударикова. – СПб., 2007. – 137 с. 28. Сударикова Е. В. Неразрушающий контроль в производстве : Учеб. по-

собие. Ч. 2. / Е. В. Сударикова. – СПб., 2007. – 112 с. 29. Шкилько А. М. Неразрушающие методы контроля металлов и узлов

энергетического оборудования. Учебное пособие / А. М. Шкилько. – Киев : ИСДО,

1994. – 180 с. 30. Гапонова Л. В. Техническая диагностика систем теплогазоснабжения и

вентиляции : Учебное пособие / Л. В. Гапонова. – Харьков : ХНАГХ, 2007. – 132 с. 31. Коляда М. Г. Дидактическая составляющая моделей, обучаемых в авто-

матизированных обучающих системах / М. Г. Коляда // Искусственный интеллект. Научно-теоретический журнал. – 2008. – №4. – С. 451–457.

32. Зеер Э. Ф. Личностно-ориентированное профессиональное образование / Э. Ф. Зеер // Специалист. – 2011. – №2. – С. 28–35.

33. Гальперин П. Я. Методы обучения и умственное развитие ребенка / П. Я.

Гальперин. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 1985. – 45с. 34. Узнадзе Д. Н. Психология установки / Д. Н. Узнадзе. – СПб. : Питер,

2001.– 416 с. 35. Ананьев Б. Г. Человек как предмет познания / Б. Г. Ананьев. – СПб. :

Питер, 2001. – 288 с. 36. Давыдов В. В. Проблемы развивающего обучения / В. В. Давыдов. – М. :

Академия, 2004. – 288 с. 37. Эльконин Д. Б. Избранные психологические труды / Д. Б. Эльконин. –

М. : Педагогика, 1989. –560 с. 38. Занков Л. В. Избранные педагогические труды / Л. В. Занков. – 3-е изд.,

дополн. – М. : Дом педагогики, 1999. – 608 с. 39. Костюк Г. С. Избранные психологические труды / Г. С. Костюк. – М. :

Педагогика, 1988. – 304 с. 40. Менчинская Н. А. Проблемы обучения воспитания и психического раз-

вития ребенка: Избранные психологические труды / Н. А. Менчинская ; под ред. Е.

Д. Божович. – М. : Издательство Московского психолого-социального института ; Воронеж : Издательство НПО «МОДЭК», 2004. – 512 с.

41. Давыдов В. В. Виды обобщения в обучении / В. В. Давыдов. – М. : Ди-

ректмедиа Паблишинг, 2008. – 843 с. 42. Кудрявцев Т. В. Проблемное обучение: истоки, сущность, перспективы /

Т. В. Кудрявцев. – М. : Знание, 1991. – 80 с. 43. Лернер И. Я. Проблемное обучение / И. Я. Лернер. – М. : Знание, 1974. –

64 с. 44. Матюшкин A. M. Проблемные ситуации в мышлении и обучении / A. M.

Матюшкин. – М. : Педагогика, 1972. – 208 с.

145

45. Махмутов М. И. Организация проблемного обучения в школе. Книга для учителей / М. И. Махмутов. — М. : «Просвещение», 1977. — 240 с.

46. Махмутов М. И. Проблемное обучение. Основные вопросы теории / М.

И. Махмутов. – М. : Педагогика, 1975. – 368 с. 47. Атанов Г. А. Возрождение дидактики – залог развития высшей школы /

Г. А. Атанов. – Донецк : ДОУ, 2003. – 180 с. 48. Атанов Г. А. Обучение и искусственный интеллект или основы совре-

менной дидактики высшей школы / Г. А. Атанов, И. Н. Пустынникова. – Донецк : Изд-во ДОУ, 2002. – 504 с.

49. Гаврилова Т. А. Извлечение и структурирование знаний для экспертных

систем / Т. А.Гаврилова, К. Р. Червинская. – М. : Радио и связь, 1992. – 199 с. 50. Katehi L. The global engineer / L. Katehi // Educating the Engineer of 2020:

Adapting Engineering Education to the New Century. – Washington, D.C. : NATIONAL

ACADEMY PRESS, 2005. – P. 151–155.

51. Thagard P. Cognitive science : the Stanford encyclopedia of philosophy / P.

Thagard ; E. N. Zalta (ed.). – Fall 2008 Edition. – Access mode :

http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/cognitive-science/

52. Атанов Г. О. Знання як засіб навчання : Навч. посібник / Г. О. Атанов. –

К.: Кондор, 2008. – 236 с. 53. Остапенко А. А. Концентрированное обучение: модели образовательной

технологии / А. А. Остапенко. – Краснодар : Департамент образования и науки,

1998. – 56 с. 54. Энциклопедия образовательных технологий / Г. К. Селевко. В 2 т. – Т. 1.

– М., 2006. – 816 с. 55. Кучеров І. С. Нейробіологічна концепція навчання / І. С. Кучеров // Пе-

дагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту.

Науковий журнал. – 2009. – № 1. – С. 93–96.

56. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта / Ж.-Л. Лорьер. – М. :

Мир, 1991. – 568 с. 57. Євсеєва О. Г. Моделювання навчальної предметної області / О. Г. Євсеє-

ва // Штучний інтелект. Науково-теоретичний журнал. – 2009. – №1. – С. 79–86.

58. Субботін С. О. Подання й обробка знань у системах штучного інтелекту та підтримки прийняття рішень : Навчальний посібник / С. О. Субботін. – Запоріжжя : ЗНТУ, 2008. – 341 с.

59. Коляда М. Г. Виды моделей, обучаемых в автоматизированных обучаю-

щих системах / М. Г. Коляда // Искусственный интеллект. Научно-теоретический

журнал. – 2008. – №2. – С. 28–33.

60. Аверкин А. Н. Толковый словарь по искусственному интеллекту / А. Н.

Аверкин, М. Г. Гаазе-Рапопорт, Д. А. Поспелов. – М. : Радио и связь, 1992. – 256 с. 61. Елисеев Д. В. Модель представления знаний при создании адаптивной

информационной системы / Д. В. Елисеев // Наука и образование. Электронное на-учно-техническое издание. – 2010. – №. 3. – Режим доступа :

http://technomag.edu.ru/doc/139659.html

146

62. Методы представления знаний : Метод. Указ. / Сост. И. Л. Коробова. –

Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. – 24 с. 63. Гаврилова Т. А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т. А. Гаврило-

ва, В. Ф. Хорошевский. – СПб : Питер, 2000. – 384 с. 64. Червинская К. Р. Компьютерная психодиагностика / К. Р. Червинская. –

СПб : Изд-во «Речь», 2004. – 336 с. 65. Гурье Л. И. Современные средства обучения в процессе повышения ква-

лификации преподавателей вузов / Л. И. Гурье // Образовательные технологи и об-

щество. – 2009. – № 1. – С. 324–327.

66. Gano D. L. Apollo root cause analysis – a new way of thinking / D. L. Gano.

– third edit. – Huston: Apollonian Publications, 2007. – 178 p.

67. Steyvers M. Inferring causal networks from observationsand interventions /

M. Steyvers, J. B. Tenenbaum, E.-J. Wagenmakers et al. // Cognitive science. – 2003. –

Vol. 27. – No. 3. – P. 453–489.

68. Глущук Г. Каузальність та каузативність – якісні різновиди каузації /

Г. Глущук // Науковий вісник Херсонського державного університету : Зб. наук. пр.

Серія «Лінгвістика». – 2009. – Вип. IX. – С. 209–212.

69. Навроцький В. В. Нормативність ментальних станів як внутрішня підс-тава дії / В. В. Навроцький // Totallogy-XXI. Постнекласичні дослідження. Збірник наукових праць. – 2003. – Вип. 10. – Режим доступу :

http://www.nbuv.gov.ua/portal/soc_gum/totallogy/2003_10/navr.htm.

70. Moya C. J. The Philosophy of Action: An Introduction / C. J. Moya – Cam-

bridge : Polity Press, 1990. – 189 p.

71. Searle J. R. The Rediscovery of the Mind / J. R. Searle.– Cambridge, Massa-

chusetts, London : A Bradford Book, The MIT Press, 1994. – 270 p.

72. Hawkins J. On Intelligence / J. Hawkins, S. Blakeslee. – Times Books,

Adapted edition, 2004. – 272p.

73. Буйдіна О. Засоби візуалізації знань у контексті створення моделей зна-кового мовлення / О. Буйдіна // Гуманізація навчально-виховного процесу. Збірник наукових праць. – 2011. – Вип. 55. – Ч. 2. – С. 254–263.

74. Сомик О. І. Адаптивні семантичні моделі представлення та контролю

знань / О. І. Сомик, М. Б. Головін // Восточно-Европейский журнал передовых тех-

нологий. – 2011. – Вип. 5. – № 2. – С. 35–38.

75. Гурбанов А. С. Использование баз знаний в обучающем процессе / А.

С.Гурбанов // Информатизация образования. – 2009. – №1. – Режим доступа: http://195.50.0.123/sm_full.aspx?guid=7053

76. Luger G. F. Artificial intelligence: structures and strategies for complex

problemsolving / G. F.Luger. – 5th edit. – Boston : ADDISON-WESLEY, 2005. – 903 p.

77. Ковальчук Л. Розвиток професійного мислення майбутнього вчителя на засадах фреймового підходу до вивчення педагогічних дисциплін у класичному уні-верситеті / Л. Ковальчук // Вісник Львівського університету. Серія педагогічна. –

2008. – Вип. 23. – Львів, 2008. – С. 110–119.

147

78. Волошко Л. Б. Фреймові технології у навчанні студентів ВНЗ / Л. Б. Во-

лошко // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту. Науковий журнал. – 2006. – №12. – С. 31–33.

79. Руденко М. А. Особливості розуміння причинності подій та явищ у сві-тогляді українців / М. А. Руденко, Н. А. Пархоменко, Т. В. Шкандибіна // Науковий

вісник Луганського національного аграрного університету. Збірник наукових праць. Економічні науки. – 2009. – № 6. – Режим доступу:

http://www.nbuv.gov.ua/portal/chem_biol/nvlnau/Ekon/2009_6/articles/M.A._Rudenko,_

N.A._Parhomenko,_T.V.Shkandibina.pdf.

80. Искусственный интеллект. – В 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы : Спра-вочник / Под ред. Д. А. Поспелова – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.

81. Безрукова В. С. Инновационная готовность педагога – качество интегра-тивное / В. С. Безрукова, Г. А. Карпова // Инновационные основы проектирования педагогических технологий. – Екатеринбург : Изд-во Свердл. инж.- пед. ин-та, 1993.

– С. 25–27.

82. Компетентностный подход в педагогическом образовании / Коллектив-ная монография под ред. В. А. Козырева, Н. Ф. Радионовой. – СПб. : Изд-во РГПУ

им. А. И. Герцена, 2004. – 392 с. 83. Ніколаєнко С. М. Інноваційний розвиток професійно-технічної освіти в

Україні / С. М. Ніколаєнко. – К. : Книга, 2007. – 232 с. 84. Пальчук М. І. Стажування педагога професійної школи – вимога сього-

дення / М. І. Пальчук // Соціалізація особистості. 3б. наукових праць. Педагогічні науки. – 2007. – Т. XXIX. – С. 230–236.

85. Герніченко І. І. Рекурсивна модель змісту навчального матеріалу як засіб

вдосконалення професійної підготовки фахівця / І. І. Герніченко // Проблеми інже-нерно-педагогічної освіти. Збірник наукових праць. – 2006. – Вип. 24–25. – С. 101–

110.

86. Длігач А. О. Аналіз існуючих моделей надання знань для використання в системах підтримки прийняття рішень / А. О. Длігач // Науковий Вісник Академії Муніципального управління. Збірник наукових праць. Серія «Техніка». – 2010. –

Вип. 1. – Режим доступу : http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Nvamu_teh/2010

_1/15.pdf

87. Крисилов В. А. Сравнительный анализ моделей представления знаний в интеллектуальных системах / В. А. Крисилов, С. М. Побережник, Р. А. Тарасенко //

Труды Одес. политехн. ун-та. –1998. – Вып. 2. – С. 45–49.

88. Любченко В. В. Модели знаний для предметных областей учебных кур-

сов / В. В. Любченко // Искусственный интеллект. Научно-теоретический журнал. –

2008.– №8. – С. 458–462.

89. Оксіюк О. Г. Моделі подання знань в інтелектуальних системах навчан-

ня / О. Г. Оксіюк, Ю. В. Волосюк // Збірник наукових праць Військового Інституту

Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – 2010. – Вип. 28. –

С. 98–101.

90. Дідух М. Л. Особливості розуміння причинності подій та явищ у світо-

гляді українців / М. Л. Дідух // Збірник наукових праць Національної академії Дер-

148

жавної прикордонної служби України. Серія : педагогічні та психологічні науки. –

2011. – № 59. – С. 87–91.

91. Коваленко Е. Э. Методика профессионального обучения : Учебник для инженеров-педагогов, преподавателей спецдисциплин системы профессионально-

технического и высшего образования. – Х. : ЧП „Штрих”, 2003. – 480с. 92. Лузан П. Г. Теорія і методика формування навчально-пізнавальної акти-

вності студентів / П. Г. Лузан. – К. : Національний аграрний університет, 2004. – 272

с. 93. Эрганова Н. Е. Методика профессионального обучения : учеб. пособие

для студ. высш. учеб. заведений / Н. Е. Эрганова. – М. : Издательский центр «Ака-демия», 2007. – 160 с.

94. Контроль неразрушающий капиллярный. Термины и определения. :

ГОСТ 24522-80. – М., 1980. – 12 c.

95. Боровиков А. С. Технология и аппаратура капиллярной дефектоскопии /

А. С. Боровиков, А. К. Денель ; под. ред. А. С. Боровикова. – М. : Машиностроение, 1980. – 51 с.

96. Неразрушающий контроль : Справочник : В 8 т. / Под общ. ред. В. В.

Клюева. Т. 4 : В 3 кн. – Кн. 1 : В. А. Анисимов, Б. И. Каторгин, А. Н. Куценко и др.

Акустическая тензометрия. Кн. 2 : Г. С. Шелихов. Магнитопорошковый метод кон-

троля. Кн. 3 : М. В. Филинов. Капиллярный контроль. – 2-е изд., испр. – М. : Маши-

ностроение, 2006. – 736 с. 97. Неруйнівний контроль. Контроль капілярний. Частина 2. Контроль де-

фектоскопічних матеріалів. : ДСТУ EN ISO 3452-2:2005. – К., 2005. – 15 с. 98. Неруйнівний контроль. Контроль капілярний. Частина 3. Контрольні

зразки. : ДСТУ EN ISO 3452-3-2005. – К., 2005. – 14 с. 99. Неруйнівний контроль зварних з'єднань. Капілярний контроль зварних

з'єднань. Критерії приймання. : ДСТУ EN 1289-2002. – К., 2002. – 9 c.

100. Неруйнівний контроль поковок із сталі. Частина 2. Капілярний конт-роль. : ДСТУ EN 10228-2-2001. – К., 2001. – 11 с.

101. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. – М. : Сов. энцик-лопедия. Т. 1., Ааронова – Бома эффект – Длинные линии, 1988. – 704 с.

102. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. – М. : Сов. энцик-лопедия. Т. 2. Добротность – Магнитооптика, 1990. – 703 с.

103. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. – М. : Большая Российская энциклопедия. Т. 3. Пойнтинга – Робертсона – Стримеры, 1994. – 704 с.

104. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. – М. : Большая Российская энциклопедия. Т. 4. Магнитоплазменный – Пойтинга теорема, 1992. –

672 с. 105. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. – М. : Большая

Российская энциклопедия. Т. 5. Стробоскопические приборы – Яркость, 1998. – 689

с. 106. Ергучев Л. А. Магнитные методы и средства неразрушающего контроля

деталей железнодорожного подвижного состава / Л. А. Ергучев. – Гомель : УО

«БелГУТ», 2005. – 90 с.

149

107. Алешин Н. П., Лупачев В. Г. Ультразвуковая дефектоскопия : Справ. по-

собие. – Мн. : Выш. шк., 1987. – 271 с. 108. Власов В. Т. Физические основы метода магнитной памяти металла / В.

Т. Власов, А. А. Дубов. – М. : ЗАО «ТИССО», 2004. – 424 с. 109. Литво. Контроль магнітопорошковий. : ДСТУ EN 1369:2005. – К., 2005.

– 17 c.

110. Неруйнівний контроль. Зварні з'єднання устаткування й конструкцій.

Метод магнітної пам'яті металу. Загальні вимоги. : ДСТУ 4857:2007. – К., 2007. – 15 с. 111. Неруйнівний контроль. Контроль магнітопорошковий. Ч. 1. Загальні ви-

моги. : ДСТУ ЕN ISO 9934-1-2005. – К., 2005. – 18 с. 112. Неруйнівний контроль. Контроль магнітопорошковий. Ч. 2. Засоби кон-

тролювання. : ДСТУ EN ISO 9934-2-2005. – К., 2005. – 21 с. 113. Неруйнівний контроль зварних з`єднань. Магнітопорошковий контроль

зварних з`єднань. : ДСТУ EN 1290-2002. – К., 2002. – 16 c.

114. Шелихов Г. С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов: практическое пособие / Г. С. Шелихов ; под ред. В. Н. Лозовского. – М. : Научно-

технический центр «Эксперт», 1995. – 224 c.

115. Шелихов Г. С. Магнитопорошковая дефектоскопия в рисунках и фото-

графиях : Практ. пособие / Г. С. Шелихов. – М. : ДНТЦ Дефектоскопия, 2002. – 322

с. 116. Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения. : ГОСТ

25314-82. – М., 1982. – 8 c.

117. Борисов Ю. Инфракрасные излучения / Ю. Борисов. – М. : "Энергия",

1976. – 54 с. 118. Грабко В. В. Методи і засоби для дослідження об`єктів, що рухаються,

за тепловими полями : Монографія / В. В. Грабко, В. В. Грабко. – Вінниця : УНІ-ВЕРСУМ-Вінниця, 2001. – 155 с.

119. Маслова В. А. Термография в диагностике и неразрушающем контроле / В. А. Маслова, В. А. Стороженко. – Харьков : "Компания СМИТ", 2004. – 160 с.

120. Неразрушающий контроль : Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В. В.

Клюева. Т. 5 : В 2 кн. Кн. 1 : В. П. Вавилов. Тепловой контроль. Кн. 2 : К. В. Под-

мастерьев, Ф. Р. Соснин, С. Ф. Корндорф, Т. И. Ногачева, Е. В. Пахолкин, Л. А. Бон-

дарева, В. Ф. Мужицкий. Электрический контроль. – 2-е изд., испр. – М. : Машино-

строение, 2006. – 679 с. 121. Перетворювачі термоелектричні. Номінальні статичні характеристики

перетворення.: ДСТУ 2837-94 (ГОСТ 3044-94). – К., 1994. – 238 с. 122. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы : Учеб-

ник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов» /

В. П. Преображенский. – 3-е изд., перераб. — М. : «Энергия», 1978. – 704 с. 123. Чернин С. В. Измерение температуры малых тел пирометрами излуче-

ния / С. В. Чернин, А. В. Коган. – М. : "Энергия", 1980. – 96 с. 124. Buehner M. J. From covariation to causation: a test of the assumption of

causal power / M. J. Buehner, P. W. Cheng, D. Clifford // Journal of experimental psy-

chology: learning, memory, and cognition. – 2003. – Vol. 29. – No 6. – P. 1119–1140.

150

125. Chaigneau S. Assessing psychological theories of causal meaning and infer-

ence / S. Chaigneau, A. K. Barbey // In proceedings of the Thirtieth annual science socie-

ty.– Hillsdale, NJ : Erlbaum, 2008 – P. 1111–1116.

126. Danks D. Causal learning from observations and manipulations / D. Danks //

Thinking with data. In M. C. Lovett & P. Shah (Eds.). – New York : Lawrence Erlbaum

Associates, 2007 – P. 359-388.

127. Danks D. Constraint-based human causal learning / D. Danks // Proceedings

of the 6th International Conference on Cognitive Modeling (ICCM-2004). In M. Lovett,

C. Schunn, C. Lebiere, & P. Munro, eds. – Mahwah, N. J. : Lawrence Erlbaum Associates,

2005. – P. 342–343.

128. Danks D. Dynamical Causal Learning / D. Danks, T. L. Griffiths // Advances

in neural information processing systems. – 2003. – Vol. 15. – P. 67–74.

129. Dickinson A. The 28th Bartlett memorial lecture. Causal learning: an associa-

tive analysis / A. Dickinson // Quarterly journal of experimental psychology : comparative

and physiological psychology. – 2001. – Section B. – Vol. 54. – Issue 1. – P. 3–25.

130. Oxford handbook of causation / H. Beebee, C. Hitchcock, P. Menzies (Eds.).

– Oxford: Oxford University Press, 2009. – 816 p.

131. Rehder B. Causal-based property generalization / B. Rehder // Cognitive sci-

ence. – 2009. – Vol. 33. – No. 3. – P. 301–344.

132. Tenenbaum J. B. Structure learning in human causal induction / J. B.

Tenenbaum, T. L. Griffiths // Advances in neural information processing systems. – 2001.

– Vol. 13. – P. 59–65.

133. Sobel D. M., The importance of decision making in causal learning from in-

terventions / D. M. Sobel, T. Kushnir // Memory & Cognition. – 2006. – Vol. 34. – No. 2.

– P. 411–419.

134. Gopnik A. A theory of causal learning in children: causal maps and bayes nets

/ A. Gopnik, C. Glymour, L. E. Schulz et al. // Psychological review. – 2004. – Vol. 111. –

No. 1. – P. 3–32.

135. Gopnik A. Causal learning mechanisms in very young children: two-, three-,

and four-year-olds infer causal relations from patterns of variation and covariation / A.

Gopnik, C. Glymour, L. E. Schulz et al. // Developmental psychology. – 2001. – Vol. 37. –

No. 5. – P. 620–629.

136. Gopnik A. Detecting blickets: how young children use information about

novel causal powers in categorization and induction / A. Gopnik, D. M. Sobel // Child de-

velopment. – 2000. – Vol. 71. – No. 5. – P. 1205–1222.

137. Sobel D. M. Blickets and babies: the development of causal reasoning in tod-

dlers and infants / D. M. Sobel, N. Z. Kirkham // Developmental psychology. – 2006. –

Vol. 42. – No. 6. – P. 1103–1115.

138. Sobel D. M. Bridging the gap: Causality-at-a-distance in children’s categori-

zation and inferences about internal properties / D. M. Sobel, D. W. Buchanan // Cognitive

development. – 2009. – Vol. 24. – No. 3. – P. 274–283.

139. Sobel D. M. Children’s causal inferences from indirect evidence: backwards

blocking and bayesian reasoning in preschoolers / D. M. Sobel, J. B. Tenenbaum, A.

Gopnik // Cognitive science. – 2004. – Vol. 28. – No. 3. – P. 303–333.

151

140. Sobel D. M. Domain generality and specificity in children’s causal inference

about ambiguous data / D. M. Sobel, S. E. Munro // Developmental psychology. – 2009. –

Vol. 45. – No. 2. – P. 511–524.

141. Sobel D. M. Interactions between causal and statistical learning / D. M.

Sobel, N. Z. Kirkham // Causal learning: psychology, philosophy, and computation. Edited

by Alison Gopnik. – New York: Oxford University Press, 2007. – P. 139–153.

142. Jara E. Second-order conditioning of human causal learning / E. Jara, J. Vila,

A. Maldonado // Learning and motivation. – 2006. – Vol. 37. – Issue 3. – P. 230–246.

143. Laux J. P. Causal discounting in the presence of a stronger cue is due to bias /

J. P. Laux, K. M. Goedert, A. B. Markman // Psychonomic bulletin & review. – 2010. –

Vol. 17. – No. 2. – P. 213–218.

144. Danks D. Effects of causal strength on learning from biased sequences /

D. Danks, S. Schwartz // Proceedings of the 28th annual meeting of the cognitive science

society. In R. Sun & N. Miyake (Eds.). – Mahwah, N. J. : Lawrence Erlbaum Associates,

2006. – P. 1180–1185.

145. Resnik L. B. Education and learning to think / L. B. Resnik. – Washington, D.

C. : NATIONAL ACADEMY PRESS,1987. – 62 p.

146. Пат. № 2232429 Российская Федерация, МПК G 09 B 5/00. Способ авто-

матизированного обучения эффективному поиску причин нарушений хода техноло-

гических процессов / В. М. Дозорцев ; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Совместное предприятие ПЕТРОКОМ". – №

2003128580/12 ; заявл. 25.09.2003 ; опубл. 10.07.2004.

147. Дерев’янко Н. В. Складові професійного мислення дизайнерів /

Н. В. Дерев’янко // Педагогіка формування творчої особистості у вищій і загальноо-

світній школах. Збірник наукових праць. – 2009. – № 3. – С. 193–198.

148. Кроник А. А. Каузометрия: Методы самопознания, психодиагностики и

психотерапии в психологии жизненного пути / А. А. Кроник, Р. А. Ахмеров. – М. :

Смысл, 2003. – 284 с. 149. Ільіна Ю. М. Розумова модель життєвих виборів / Ю. М. Ільіна // Техно-

логії розвитку інтелекту. Електронне наукове фахове видання. – 2011. – № 1.– Ре-жим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/tri/2011_1/st7.pdf.

150. Педагогика : Большая современная энциклопедия / Сост. Е. С. Рапаце-вич. – Мн. : «Соврем. слово», 2005. – 720 с.

151. Педагогические технологи : Учебное пособие для студентов педагогиче-ских специальностей / Под общей ред. В. С. Кукушина. – Серия «Педагогическое образование». – М. : ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д : Издательский центр «МарТ», 2004.

– 336 с. 152. Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный по-

ход / А. А. Вербицкий. – М. : «Высшая школа», 1991. – 204 с. 153. Ровенська О. Г. Проблемний підхід у викладанні вищої математики для

інженерних спеціальностей / О. Г. Ровенська // Дидактика математики: проблеми і дослідження. Збірник наукових праць. – 2011. – №35– С. 49–52.

154. Кушнір І. М. Формування соціокультурної компетентності іноземних

студентів методом проблемного навчання / І. М. Кушнір // Викладання мов у вищих

152

навчальних закладах освіти на сучасному етапі. Міжпредметні зв'язки. Збірник нау-

кових праць. – 2010. – Вип. 17. – С. 88–93.

155. Снісар О. А. Значення психолого-педагогічних якостей викладача вищої школи для організації ефективного навчання на засадах проблемності / О. А. Снісар

// Вісник Черкаського університету. Педагогічні науки. – 2009. – № 165. – С. 117–

120.

156. Черепащук А. А. Рівні сформованості та шляхи підвищення мотивації навчально-пізнавальної діяльності студентів технічних спеціальностей / А. А. Чере-пащук // Вісник Черкаського університету. – 2008. – № 137. – С. 94–96.

157. Хуторской А. В. Развитие одаренности школьников. Методика продук-

тивного обучения / А. В. Хуторской. − М. : Владос, 2000. − 319 с. 158. Краевский В. В. Основы обучения. Дидактика и методика : учеб. посо-

бие для студ. вузов / В. В. Краевский, А. В. Хуторской. – М. : Издательский центр

«Академия», 2007. – 352 с. 159. Buzan T. The mind map book / T. Buzan, B. Buzan. – Harlow : BBC Active,

2006. – 277 p.

160. http://www.generalsemantics.org/

161. Бьюзен Т. Супермышление / Т. Бьюзен, Б. Бьюзен ; пер. с англ. Е. А.

Самсонов. – 2-е изд. – Мн. : ООО «Попури», 2003. – 304 с. 162. Бруннер Е. Ю. Применение технологи Mind Map на занятиях по психо-

логии / Е. Ю. Бруннер // Проблеми сучасної педагогічної освіти. – 2008. – № 20. – Ч.

2. – С. 17–19.

163. Радченко І. Технології concept mapping та mind mapping у контексті ін-

формаційно-дидактичного середовища / І. Радченко // Проблеми підготовки сучас-ного вчителя. Збірник наукових праць. – 2010. – № 1. – С. 90–98.

164. Guinda C. S. The Emergent Role of Mind-Mapping in CLIL Instruction :

Textual Cognitive Resources in Engineering Lectures/ C. S. Guinda // Revista Alicantina

de Estudios Ingleses. – 2010. – Vol. 23.– P. 83–105.

165. Al-Jarf R. Teaching Spelling Skills with a Mind-mapping Software / R. Al-

Jarf // Asian EFL Journal Professional Teaching Articles. – 2011. – Vol. 53.– P. 4–16.

166. Sonntag M.Reflexive pedagogy in the apprenticeship in design / M. Sonntag

// European Journal of Engineering Education. – 2006. – Vol. 31. – No. 1. – P. 109–117.

167. The Theory Underlying Concept Maps and How To Construct and Use Them

/ J. D. Novak, A. J. Cañas / Technical Report IHMC CmapTools 2006-01 Rev 01-2008. –

Florida: Florida Institute for Human and Machine Cognition, 2008. – Access mode:

http://cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/TheoryUnderlyingConceptMaps.pdf

168. Зелена І. О. Спонукання студентів до створення власних освітньо-

естетичних продуктів / І. О. Зелена // Народна освіта. Електронне наукове фахове видання. – 2010. – Вип. 10. – № 1. – Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/e-

journals/NarOsv/2010-1/10ziooep.htm.

169. Карпинська Л. О. Формування професійної майстерності майбутніх учи-

телів у системі вищої педагогічної освіти Канади : автореф. дис. на здобуття наук.

ступеня канд. пед. наук : спец. 13.00.01 «Загальна педагогіка та історія педагогіки» /

Л. О. Карпинська. – Одеса, 2005. – 21 с.

153

170. Himangshu S. Impact concept mapping has on pre-service teachers under-

standing of science content knowledge and development of their science pedagogy / S.

Himangshu, R. J. Iuli // Proc. of the Third Int. Conference on Concept Mapping. Sept. 22-

25,2008. – Tallinn, Estonia & Helsinki, Finland, 2008. – Access mode:

http://cmc.ihmc.us/cmc2008papers/cmc2008-p341.pdf.

171. Kaya O. M. A student-centred approach: assessing the changes in prospective

science teachers' conceptual understanding by concept mapping in a general chemistry la-

boratory / O. M. Kaya // Research in Science Education. – 2008. – Vol. 38. – No. 2. – P.

91–110.

172. Maas J. D. Concept mapping – exploring its value as a meaningful learning

tool in accounting education / J. D. Maas, B. A. Leauby // Global Perspectives on Ac-

counting Education. – 2005.– Vol. 2. –P. 75–98.

173. Axelrod R. The Structure of Decision: Cognitive Maps of Political Elites / R.

Axelrod. – Princeton : University Press, 1976. – 395p.

174. Максимов В. И. Современные средства обучения в процессе повышения квалификации преподавателей вузов / В. И. Максимов, Е. К. Корноушенко, С. В.

Качаев // Информационное общество. – 1999. – № 2. – С. 50–54.

175. Гура Т. Є. Генеза наукового розуміння природи мислення у сучасній

психологічній науці / Т. Є. Гура // Науковий вісник Миколаївського державного уні-верситету імені В. О. Сухомлинського. Серія : Психологія. – 2011. – Т. 2. – Вип. 7. –

С. 103–107.

176. Найссер У. Когнитивные карты как схемы / У. Найссер. – Режим досту-

па: http://www.psychology-online.net/articles/doc-694.html

177. Прохорова В. В. Науково-методичні аспекти розробки когнітивного під-

ходу щодо моделювання управлінських впливів на розвиток підприємства / В. В.

Прохорова // Проблеми системного підходу в економіці. Електронне наукове фахове видання. – 2011. – № 1. – Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/e-

journals/PSPE/2011_1/Prohorova_111.htm.

178. Дражниця С. А. Диференціація навчання: актуальні проблеми та пріори-

тетні шляхи реалізації в інтегрованому освітньому просторі ВНЗ / С. А. Дражниця, О. М. Дражниця, О. А. Дудар // Збірник наукових праць Хмельницького інституту

соціальних технологій Університету "Україна". – 2010. – № 2. – С. 178–183.

179. Прохорова В. В. Когнитивное моделирование устойчивого экономиче-ского развития предприятий / В. В. Прохорова // Экономика и управление. Научный

журнал. – 2011. – № 1.– С. 24 – 29.

180. Хаустова В. Е. Развитие когнитологии как научного направления и ис-пользование его при решении социально-экономических задач / В. Е. Хаустова, В. А. Зинченко // Финансово-кредитная деятельность : проблемы теории и практики

Сборник трудов. – 2009. – Вип. 9. – № 2. – Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/PORTAL/Soc_Gum/Fkd/2009_2/R5/3.pdf.

181. Раевнева Е. В. Когнитивное моделирование как инструмент управления слабоструктурированными системами (ситуациями) / Е. В. Раевнева, М. Н. Берест // Бізнес Інформ. Науковий журнал. – 2010. – № 1.– Т. 2. – С. 40–43.

154

182. Кременчуцька М. К. Візуальне мислення в структурі загальної психоло-

гічної готовності студентів до тестового контролю / М. К. Кременчуцька // Наукa і освіта. Науково-практичний журнал. – 2010. – Спецвипуск. – С. 64–68.

183. Гайна Г. А. Інформаційна технологія управління задачами містобуду-

вання / Г. А. Гайна // Управління розвитком складних систем. Збірник наукових

праць. – 2010. – Вип. 3.– С. 42–47.

184. Васильев В. И. Интеллектуальные системы управления. Теория и прак-

тика / В. И. Васильев, Б. Г. Ильясов. – М. : Радиотехника, 2009. – 392 с. 185. Реутов В. Є. Методичні підходи щодо моделювання розвитку регіональ-

них господарських систем / В. Є. Реутов // Держава та регіони. Науково-виробничий

журнал. Серія : Економіка та підприємництво. – 2010. – № 1.– С. 171–176.

186. Peña A. Negotiated learning by fuzzy cognitive maps / A. Peña, H. Sossa //

Proceedings of the IASTED International Conference. February 21–23, 2005. – Grindel-

wald, Switzerland, 2005. – P. 590–595.

187. Макаренко Д. И. Концептуальное моделирование военной безопасности

государства : Монография / Д. И. Макаренко, Е. Ю. Хрусталев. – М. : Наука, 2008. –

303 с. 188. Шамис А. Л. Пути моделирования мышления: активные синергические

нейронные сети, мышление и творчество, формальные модели поведения и «распо-

знавание с пониманием» / А. Л. Шамис. – М. : КомКнига, 2006. – 336 с. 189. http://cmap.ihmc.us/

190. Неруйнівний контроль. Кваліфікація і сертифікація персоналу з неруйні-вного контролю. Основні вимоги. : ДСТУ EN 473-2001. – К., 2001. – 21 с.

191. Контроль неруйнівній. Терміни та визначення. : ДСТУ 2865-94. – К.,

1994. – 55 с. 192. Неразрушающий контроль и диагностика : Справочник / В. В. Клюев, Ф.

Р. Соснин, А. В. Ковалев и др. ; под ред. В. В. Клюева. 3-е изд., испр. и доп. – М.:

Машиностроение, 2005. – 656 c.

193. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. III-7 / В. В. Клюев, Ф. Р. Соснин, В. Н. Филинов и др. ; Под общ. ред. В. В. Клюева. – М. : Машино-

строение, 1996. – 464 с. 194. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Спра-

вочник. В 2-х кн. Под ред. В. В. Клюева. Кн. 1. – М. : Машиностроение, 1976. – 391

c.

195. Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология нераз-рушающего контроля. Термины и определения : Справочное пособие. Серия 28. Вы-

пуск 4 / Колл. авт. – М. : Государственное унитарное предприятие «Научно-

технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России»,

2003. – 392 с. 196. Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и авто-

матике. Под. ред. А. В. Калиниченко. – М. : «Инфра-Инженерия», 2008. – 576 c.

197. Лазарєв М. І. Неруйнуючий контроль технічних об’єктів у схемах : На-вч. посібник / М. І. Лазарєв, Д. І. Шматков. – Харків, 2012. – 160 с.

155

198. Алешин Н. П. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоско-

пия металлоизделий : Учеб. Для ПТУ / Н. П. Алешин, В. Г. Щербинский. – М. :

Высш. шк., 1991. – 271 с. 199. Абакумов А. А., Абакумов А. А. (мл.). Магнитная диагностика газонеф-

тепроводов / А. А. Абакумов, А. А. Абакумов (мл.). – М. : Энергоатомиздат, 2001. –

432 с. 200. Неразрушающий контроль в 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля

: Практ. пособие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов; Под ред. В. В. Су-

хорукова. – М. : Высш. шк., 1991. – 283 с. 201. Неразрушающий контроль : Справочник : В 8 т. / Под общ. ред. В. В.

Клюева. Т. 3 : И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. Ультразвуковой контроль. – 2-е изд.,

испр. – М. : Машиностроение, 2006. – 864 с. 202. Баранов В. М. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях

топливно-энергетического комплекса. – М. : Наука, 1998. – 314 с. 203. Неразрушающий контроль : Справочник: В 8 т. / Под общ. ред.

В. В. Клюева. Т. 7 : В 2 кн. Кн. 1 : В. И. Иванов, И. Э. Власов. Метод акустической

эмиссии. Кн. 2 : Ф. Я. Балицкий, А. В. Барков, Н. А. Баркова и др. Вибродиагности-

ка. – 2-е изд., испр. – М. : Машиностроение, 2006. – 829 с. 204. Настанови щодо проведення акустико-емісійного діагностування об'єк-

тів підвищеної небезпеки. : ДСТУ 4227:2003. – К., 2003. – 28 с. 205. Неруйнівний контроль. Ультразвуковий контроль. Частина 1. Загальні

вимоги. : ДСТУ EN 583-1-2001. – К., 2001. – 15 с. 206. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытания на

герметичность. Общие требования. : ГОСТ 24054-80. – М., 1980. – 8 с. 207. Техника течеискания. Термины и определения : ГОСТ 26790-85. – М.,

1985. – 8 с. 208. Гетман А. Ф. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации

сосудов и трубопроводов давления / А. Ф. Гетман, Ю. Н. Козин. – М. : Энергоатом-

издат, 1997. – 228 с. 209. Неразрушающий контроль : Справочник : В 8 т. / Под общ. ред.

В. В. Клюева. Т. 2 : В 2 кн. Кн. 1 : А. И. Евлампиев, Е. Д. Попов, С. Г. Сажин,

Л. Д. Муравьева С. А. Добротин, А. В. Половинкин, Ю. А. Кондратьев. Контроль герметичности. Кн. 2 : Ю. К. Федосенко, В. Г. Герасимов, А. Д. Покровский, Ю. Я.

Останин. Вихретоковый контроль. – 2-е изд. – М. : Машиностроение, 2006. – 688 с. 210. Неруйнівний контроль. Контроль капілярний. Частина 1. Загальні вимо-

ги. : ДСТУ EN 571-1-2001. – К., 2001 – 16 с. 211. Контроль неруйнівний електричний. Терміни та визначення. : ДСТУ

2866-94. – К., 1994. – 15 c.

212. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 3. Электромагнитный контроль : Практ. пособие / В. Г. Герасимов, А. Д. Покровский, В. В. Сухоруков ; Под ред.

В. В. Сухорукова. – М. : Высш. Школа, 1992. – 312 с. 213. Вогнетриви і вогнетривка сировина. Метод радіохвильового контролю

вологи. : ДСТУ 2536-94. – К., 1994. – 9 с.

156

214. Контроль неразрушающий радиоволновой. Термины и определения. :

ГОСТ 25313-82. – М., 1982. – 7 c.

215. Проектирование радиоволновых (СВЧ) приборов неразрушающего кон-

троля : Учеб. Пособие / С. В. Мищенко, Н. А. Малков. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. – 128 с.

216. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред.

В. В. Клюева. Т. 6 : В 3 кн. Кн. 1 : В. В. Клюев, В. Ф. Мужицкий, Э. С. Горкунов, В. Е. Щербинин. Магнитные методы контроля. Кн. 2 : В. Н. Филинов, А. А. Кетко-

вич, М. В. Филинов. Оптический контроль. Кн. 3 : В. И. Матвеев. Радиоволновой

контроль. – 2-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2006. – 832 с. 217. Неруйнівний контроль зварних з'єднань. Контроль зварних з'єднань, ви-

конаних плавленням, радіографічний. : ДСТУ EN 1435-2005. – К., 2005. – 32 с. 218. Неруйнівний контроль зварних з'єднань. Критерії приймання для радіог-

рафічного контролю зварних з'єднань. : ДСТУ EN 12517-2002. – К., 2002. – 9 с. 219. Неруйнівний контроль. Промислова радіографічна плівка. Частина 1.

Класифікація плівкових систем для промислової радіографії. : ДСТУ EN 584-1-2001.

– К., 2001. – 14 с. 220. Неруйнiвний контроль. Промислова радiографiчна плiвка. Частина 2.

Контроль обробляння плiвки за допомогою опорних величин. : ДСТУ EN 584-2-

2001. – К., 2001. – 13 с. 221. Неруйнівний контроль. Основні принципи радіографічного методу кон-

тролю металів рентгенівським i гамма-випроміненнями. : ДСТУ EN 444:2005. – К.,

2005. – 17 с. 222. Литво. Контроль радіографічний. : ДСТУ EN 12681:2005. – К., 2005. – 18

с. 223. Справочник по радиационным методам неразрушающего контроля / С.

В. Румянцев, А. С. Штань, В. А. Гольцев ; под ред. С. В. Румянцева. – М. : Энерго-

издат, 1982. – 210 с. 224. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред.

В. В. Клюева. Т. 1 : В 2 кн. Кн. 1 : Ф. Р. Соснин. Визуальный и измерительный кон-

троль. Кн. 2 : Ф. Р. Соснин. Радиационный контроль. – 2-е изд., испр. – М.: Маши-

ностроение, 2006. – 560 с. 225. Будівельні матеріали. Арматура стержньова для залізобетонних конс-

трукцій. Вихрострумний метод контролю характеристик міцності. : ДСТУ Б. В. 2.7.-

10-95 (ГОСТ 30062-93). – К., 1995. – 13 с. 226. Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения. :

ГОСТ 24289-80. – М., 1980. – 9 c.

227. Неруйнівний контроль. Контроль вихрострумовий. Загальні вимоги і ре-комендації. : ДСТУ ЕN 12084:2005. – К., 2007. – 7 с.

228. Сталь. Методи вихрострумового контролю. : ДСТУ 2828-94. – К., 1994. –

23 c.

229. Ландсберг Г. С. Оптика : Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., стереот. –

М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 848 с.

157

230. Шандыбина Г. Д., Парфенов В. А. Информационные лазерные техноло-

гии. Учебное пособие. – СПб. : СПбГУ ИТМО, 2008. – 107 с.

158

ДОДАТКИ

159

Додаток А

Робоча навчальна прорама

160

Інформація про погодження робочої навчальної програми

Робоча програма погоджена з кафедрами, які забезпечуються цією програмою:

Кафедра (найменування кафедри, дата узгодження, з ким погоджене: прізвище, посада)

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

Кафедра

161

Інформація про перезатвердження робочої навчальної програми

Робоча програма перезатверджена на 20 /20 навч. рік.

_______________________________________________________________________ (дата, прізвище та підпис зав. кафедрою)













162

Нормативні дані за навчальним планом

Форма навчання

Курс Семестр Кількість годин Вид кон-

тролю Всього Лк Лр Пз Сам

денна (спец.)

5 9 108 16 20 16 56 Іспит

денна (маг.)

5 9 135 16 20 16 83 Іспит

заочна (спец.)

6 11 108 6 4 6 92 Іспит

заочна (маг.)

6 11 135 6 8 6 115 Іспит

1. Кваліфікаційні вимоги до випускників в області даної ди-

сципліни

1.1 Необхідна навчальна база перед вивченням даної дисципліни

Фізика:

коливальні та хвильові процеси; електромагнітне поле і випромінювання; закони

лінійної оптики; теплове випромінювання тіл; будова атомів і молекул; випроміню-

вання і поглинання енергії атомами і молекулами; молекулярна фізика і термодина-міка; фізика рідин, тощо.

Металознавство і матеріалознавство:

атомно-кристалічна будова та фазово-структурний склад металів і сплавів; дефор-

мація; теплові, магнітні та механічні властивості металів; композиційні матеріали;

напівпровідникові та діелектричні матеріали та їх властивості, тощо.

Прикладна метрологія:

підготовка до вимірювань; методика виконання вимірювань, тощо.

Електричні методи та засоби вимірювання:

вимірювання сили струмів і напруг; вимірювання частоти, енергії й кількості елект-рики; вимірювання частоти і фази, аналіз спектру електричних сигналів; вимірю-

вання параметрів кіл постійного та змінного струму; вимірювання параметрів магні-тного поля; визначення параметрів магнітних матеріалів.

Методи та засоби вимірювання геометричних величин:

апаратура і методика вимірювань; метрологічні характеристики, тощо.

Методи та засоби вимірювання температур:

163

загальні відомості про вимірювання температури і температурні шкали; метрологіч-

ні характеристики; класифікація засобів вимірювання температури.

1.2 Узагальнені кваліфікаційні вимоги до випускника

Формування у студентів знань, умінь і навичок, які спрямовуються на забезпечен-

ня їх кваліфікованої участі в багатогранній діяльності інженера-педагога з випуску

якісної продукції та підготовки висококваліфікованих робочих для машинобудівних

підприємств.

1.3 Перелік вмінь та навичок, які мають бути у випускників в процесі вивчен-

ня даної дисципліни.

1.3.1 Вміти:

- надавати перелік видів і класифікацію дефектів, які виникають в металевих і неме-талевих матеріалах, на стадіях виготовлення і експлуатації виробів; - пояснювати роль і місце неруйнівного контролю в системі контролю якості проду-

кції; - порівнювати руйнівний і неруйнівний контроль та визначати їх особливості; - характеризувати фізичні основи, на яких базується кожний з видів і методів конт-ролю;

- обирати види і методи контролю для виявлення конкретних дефектів і особливос-тей структури матеріалу об’єкта контролю;

- порівнювати різні види неруйнівного контролю і виявляти їх особливості та ефек-

тивність використання; - визначати структуру і склад приладів, що використовуються у неруйнівному конт-ролі і методику їх вибору;

- раціонально використовувати особливості будови і принципи роботи дефектоско-

пів, структуроскопів, пристроїв для вимірювання геометричних параметрів (товщин,

довжин, діаметрів, тощо) об’єкту контролю для досягнення відповідної мети конт-ролю;

- обирати шляхи автоматизації руйнівного і неруйнівного контролю і напрями їх

удосконалення. 1.3.2 Знати:

- фізичні явища, які лежать в основі використання основних видів та методів конт-ролю;

- характер взаємодії фізичного поля або речовини, що використовується при конкре-тному виді неруйнівного контролю, з об’єктом контролю;

- класифікацію методів неруйнівного контролю за різними параметрами;

- способи одержання первинних інформативних параметрів і шляхи їх подальшої обробки і візуального представлення; - види дефектів промислової продукції, причини їх виникнення і способи виявлення й оцінювання;

164

- особливості використання основних видів і методів неруйнівного контролю в за-лежності від завдань, що стоять перед ним, матеріалу і особливостей конструкції об’єкта контролю;

- основні вимоги, які пред’являються до неруйнівних видів і методів контролю;

- основні показники використання неруйнівного контролю та його особливості у по-

рівнянні з руйнівними методами контролю;

- будову приладів і механізмів, що використовуються для неруйнівного контролю;

- методи обробки результатів контролю;

- шляхи автоматизації контролю і перспективного розвитку.

2. Розподіл кредитів та начального часу за видами занять

2.1 Дена форма

№

з/п

Кредитні модулі Загальний обсяг, годин/кредитів

Аудиторні заняття, го-

дин

Самостійна ро-

бота, годин

Модуль №1 41,0/1,14 (52/1,44)1

20,0 (20,0) 21,0 (32,0)

1.1 Лекційні заняття 14,0/0,39 (19,0/0,53) 6,0 (6,0) 8,0 (13,0)

1.2 Практичні заняття 12,5/0,35 (15,5/0,43) 6,0 (6,0) 6,5 (9,5)

1.3 Лабораторні заняття 14,5/0,40 (17,5/0,48) 8,0 (8,0) 6,5 (9,5)

1.4 Проміжний контроль - - -

Модуль №2 38,0/1,05 (47,0/1,31) 18,0 (18,0) 20,0 (29,0)





Модуль №3 29,0/0,81 (36,0/1,0) 14,0 (14,0) 15,0 (22,0)





Разом 108/3 (135/3,75) 52,0 (52,0) 56,0 (83,0)

2.2 Заочна форма

№

з/п

Кредитні модулі Загальний обсяг, годин/кредитів

Аудиторні заняття, го-

дин

Самостійна ро-

бота, годин

Модуль №1 41,0/1,14 (52/1,44)

8,0 (10,0) 33,0 (42,0)





Модуль №2 38,0/1,05 (47,0/1,31) 6,0 (6,0) 32,0 (41,0)


165




Модуль №3 29,0/0,81 (36,0/1,0) 2,0 (4,0) 27,0 (32,0)


3.2 Практичні заняття 8,5/0,24 (10,5/0,29) - 8,5 (10,5)

3.3 Лабораторні заняття 10,5/0,29 (13,5/0,38) - (2,0)

10,5 (11,5)


Разом 108/3 (135/3,75) 16,0 (20) 92,0 (115,0) Примітки: 1. У дужках наводиться загальний обсяг годин/кредитів тільки для магістрів, без

дужок – для спеціалістів.

3. Список навчальної літератури

№ з/п

Найменування навчальної літера-тури

№№ модулів

Рік ви-дання

Автори

1

Приборы для неразрушающего ко-нтроля материалов и изделий. Справочник. Кн. 1, 2. – М.: Маши-ностроение.

1, 2 1976 Клюев В. В.

2

Неруйнівні методи контролю мета-лів та вузлів енергетичного облад-нання: Навчальний посібник. – Ки-їв: ІСДО.

1, 2 1994 Шкілько А. М.

3 Неразрушающий контроль и диаг-ностика: Справочник. 3-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение

1, 2, 3 2005 Клюев В. В.

4

Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвиж-ного состава железнодорожного транспорта: Учебное пособие. – М.: Маршрут.

1, 2 2005 Криворудченко

В. Ф., Ахмеджанов Р. А.

5 Автоматизація контролю та неруй-нівний контроль. Конспект лекцій – Харків: УІПА.

3 2005 Островский О. С.

6 Неразрушающие методы контроля: учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ.

1, 2 2007 Каневский И. Н.

7

Автоматизация измерений, контро-ля и испытаний : учебное пособие. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та.

3 2007

Мищенко С.В., Дивин А.Г., Жил-

кин В.М., Пономарев С.В., Свириденко А.Д.

8 Неразрушающий контроль в произ-водстве: учеб. пособие. Ч. 1, 2.;

1, 2 2007 Сударикова Е. В.

166

ГУАП. – СПб.

9 Неруйнівний контроль технічних об`єктів у схемах. – Харків: УІПА.

1, 2 2010 Лазарєв М. І., Шматков Д. І.

4. Перелік технічних засобів та наочних посібників, які використовуються при

викладання дисципліни

№

з/п

Найменування №№ модулів №№ тем

1 2 3 4

1 Мультимедійний проектор

1, 2, 3 Усі теми

2 Роздатковий матеріал до лекційних,

практичних та лабораторних занять 3 Навчальні посібники, методична літе-

ратура, законодавчі та нормативні до-

кументи, що відбивають особливості неруйнівного контролю та автомати-

зації контролю

5. Зміст дисципліни

5.1 Лекційні завдання, їх зміст та обсяг, обсяг самостійної роботи

№№

тем

Зміст

Обсяг лекцій-

них занять (год.)

Обсяг самос-тійної роботи

(год.)

Денна форма

Заочна форма



Модуль 1. Неруйнівний контроль: основні види, методи, особливості та сфери

використання

1.1 Засади неруйнівного контролю (НК). Де-фекти, що виявляються за допомогою при-

строїв НК. Класифікація видів та методів НК. Аналіз ГОСТу 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и

методов»

2,0

(2,0)2

1,0

(1,0)

4,0

(5,0)

4,0

(7,0)

1.2 Магнітний НК: методи; фізичні основи;

напрями контролю; методика проведення. Акустичний НК: методи; фізичні основи;


2,0

(2,0)

0,5

(0,5)

2,0

(4,0)

4,0

(5,0)

1.3 Контроль проникними речовинами: мето-

ди; фізичні основи; напрями контролю; ме-тодика проведення

2,0

(2,0)

0,5

(0,5)

2,0

(4,0)

4,0

(5,0)


2.1 Електричний НК: методи; фізичні основи;

напрями контролю; методика проведення. 2,0

(2,0)

0,75

(0,75)

3,0

(4,5)

4,5

(5,5)

167

Радіохвильовий НК: методи; фізичні осно-

ви; напрями контролю; методика прове-дення

2.2 Радіаційний НК: методи; фізичні основи;

напрями контролю; методика проведення. Радіохвильовий НК: методи; фізичні осно-

ви; напрями контролю; методика прове-дення

2,0

(2,0)

0,75

(0,75)

3,0

(4,0)

4,0

(5,5)

2.3

Тепловий НК: методи; фізичні основи, на-прями контролю; методика проведення. Оптичний НК: методи; фізичні основи; на-прями контролю; методика проведення

2,0

(2,0)

0,5

(0,5)

2,5

(4,0)

4,0

(5,5)


3.1 Основи автоматизації контролю 2,0

(2,0)

1,0

(1,0)

3,0

(4,0)

4,0

(5,0)

3.2 Автоматизовані та роботизовані засоби ко-

нтролю. Перетворювачі 2,0

(2,0)

1,0

(1,0)

3,0

(4,0)

4,0

(5,0) Примітки: 2. У дужках наводиться обсяг годин для магістрів, без дужок – для спеціалістів.

5.2 Практичні (семінарські) заняття їх зміст та обсяг

№№

тем Зміст Обсяг занять (год.)





1.1 Розрахунок параметрів акустичного НК 2,0 (2,0) 1,0 (1,0)

1.2 Аналіз методів магнітного виду контролю з використан-

ням каузальних мереж 2,0 (2,0) 2,0 (2,0)

1.3 Оцінка чутливості пенетранта при капілярному НК 2,0 (2,0) 1,0 (1,0)


2.1 Визначення дефектоскопічних можливостей НК з вико-

ристанням семантичних мереж 2,0 (2,0) 1,0 (1,0)

2.2 Визначення глибини дефекту з використанням електро-

потенціального методу 2,0 (2,0) 0,5 (0,5)

2.3 Дослідження якості радіографічного контролю з викори-

станням гальмівного рентгенівського випромінювання 2,0 (2,0) 0,5 (0,5)


3.1 Розрахунок напруження вихрового трансформаторного

перетворювача 2,0 (2,0) -

3.2 Дослідження використання в промисловості основних

видів НК 2,0 (2,0) -

168

5.3. Лабораторні заняття, їх зміст та обсяг

№№

тем Зміст

Обсяг занять (год.)



1 2 3 4



1.1 Ультразвукова товщинометрія та дефектоскопія 4,0

(4,0)

1,0

(2,0)

1.2 Вивчення призначення, принципу роботи та характеристик ультразвукового дефектоскопа

4,0

(4,0)

1,0

(2,0)


2.1 Магнітна та вихрострумова дефектоскопія 3,0

(3,0)

1,0

(1,0)

2.2 Магнітна товщинометрія захисних покриттів 3,0

(3,0)

1,0

(1,0)


3.1 Оцінка вібрацій підшипникового вузла автоматизованими

засобами неруйнівного контролю

6,0

(6,0)

-

(2,0)

6. Інформація про об’єкти та етапи виконання обов’язкових розрахункових, ро-

зрахунково-графічних, курсових проектів (робіт), інших самостійних робіт

6.1 Заочна форма навчання

№№

контр.

робіт Короткий зміст контрольної роботи

Обсяг робо-

ти (год.)

1

Тема контрольної роботи:

Визначення особливостей методів НК в межах існуючих ви-

дів НК за схемою: фізичні основи методу – автоматичний за-сіб контролю – методика використання. Перелік видів і методів контролю до певного шифру заліко-

вої книжки студента наведений у відповідній методичній ро-

зробці.

10,03

Примітки: 3. Час на виконання РГЗ самостійно обирається студентом з часу на самостійну ро-

боту.

169

7. Інформація про розподіл викладачів за навчальними групами

№№

з/п

Навчаль-ний рік

Прізвище, ініціали, вчене зван-

ня, науковий ступінь виклада-чів

Вид занять №№ навча-льних груп

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

170

8. Контрольні запитання

№

з/п

Питання

Початковий рівень складності

1. Дайте визначення неруйнівного контролю.

2. Розкрийте суть поняття «об’єкт НК».

3. Сформулюйте суть поняття «метод НК».

4. Розкрийте суть поняття «вид НК».

5. Наведіть визначення магнітного НК.

6. Дайте визначення терміну «феромагнетик».

7. Розкрийте суть поняття «магнітний гістерезис».

8. Дайте визначення терміну «коерцитивна сила».

9. Дайте визначення електричного НК.

10. Розкрийте суть поняття «електричний струм».

11. Дайте визначення терміну «електрична провідність».

12. Наведіть визначення терміну «діелектрична проникність».

13. Дайте визначення вихрострумового НК.

14. Назвіть головні особливості вихрострумового НК.

15. Розкрийте суть поняття «вихрові струми».

16. Що називають швидкісним ефектом при вихрострумовому контролі?

17. Дайте визначення радіохвильового НК.

18. Розкрийте суть поняття «радіопрозорий матеріал».

19. Дайте визначення терміну «радіовипромінювання».

20. Охарактеризуйте діапазон радіохвиль. 21. Дайте визначення теплового НК.

22. Поясніть значення терміну «теплопровідність».

23. Розкрийте суть поняття «інфрачервоне випромінювання».

24. Розкрийте суть поняття «абсолютно чорне тіло».

25. Дайте визначення оптичного НК.

26. Дайте визначення терміну «інтерференція світла».

27. Наведіть визначення терміну «дисперсія світла».

28. Дайте визначення терміну «контраст».

29. Дайте визначення радіаційного НК.

30. Дайте визначення терміну «радіоактивність».

31. Розкрийте суть поняття «іонізуюче випромінювання».

32. Визначте суть поняття «енергія випромінювання».

33. Дайте визначення акустичного НК.

34. Дайте визначення терміну «коливання».

35. Дайте визначення терміну «гармоніка».

36. Розкрийте суть поняття «пружна хвиля».

37. Дайте визначення контрою герметичності. 38. Дайте визначення капілярного НК.

171

39. Що таке пенетрант і для чого він використовується?

40. Дайте визначення терміну «вакуум».

Середній рівень складності

41. На визначення яких параметрів та дефектів спрямований НК?

42. Наведіть класифікацію автоматизованих засобів контролю (наприклад, для НК).

43. Наведіть приклади практичного використання засобів НК.

44. На визначення яких параметрів та дефектів спрямований магнітний НК?

45. Охарактеризуйте автоматизовані засоби магнітного НК.

46. Які види намагнічування та розмагнічування при використанні магнітного

НК відомі? Який існує зв’язок при їх виборі?

47. Опишіть напрями контролю електричного НК.

48. Охарактеризуйте автоматизовані засоби електричного НК.

49. Які існують перетворювачі електричного НК?

50. Опишіть напрями контролю вихрострумового НК.

51. Запропонуйте напрями, які не піддаються контролю вихрострумовим НК.

52. Зробіть класифікацію вихрострумових перетворювачів. 53. Опишіть напрями контролю радіохвильового НК.

54. Охарактеризуйте автоматизовані засоби радіохвильового НК.

55. Наведіть універсальну схему автоматизованого засобу радіохвильового НК.

56. Опишіть напрями контролю теплового НК.

57. Наведіть приклади автоматизованих засобів теплового НК.

58. Як відрізняється активний тепловий контроль від пасивного?

59. Опишіть напрями контролю оптичного НК.

60. Наведіть приклади автоматизованих засобів оптичного НК.

61. Наведіть універсальну схему автоматизованого засобу оптичного НК.

62. Наведіть фізичну характеристику іонізуючих випромінювань. 63. Опишіть напрями контролю радіаційного НК.

64. Охарактеризуйте автоматизовані засоби радіаційного НК.

65. Опишіть напрями контролю акустичного НК.

66. Охарактеризуйте автоматизовані засоби акустичного НК.

67. Наведіть приклади перетворювачів акустичного НК. Як відрізняються ці пе-ретворювачі за чуттєвістю?

68. Як відрізняється капілярний контроль та течопошук? Що об’єднує ці види

контролю?

69. Охарактеризуйте автоматизовані засоби контролю проникними речовинами.

70. Опишіть напрями контролю проникними речовинами.

Підвищений рівень складності

71. Відомо, що найкраще виявлення дефектів під час використання магнітопо-

рошкового методу досягається у разі, якщо кут спрямування магнітного по-

току по відношенню до передбачуваного дефекту дорівнює 900, що обумов-

лено найкращим виходом силових ліній магнітного поля на поверхню ОК і створенням полів розсіювання. До яких, на Вашу думку, дій необхідно вдати-

172

ся під час намагнічування, якщо кут спрямування магнітного потоку по від-

ношенню до передбачуваного дефекту не дорівнює 900?

72. За використання постійного магніту для намагнічування об’єкту контролю

способом залишкової намагніченості магнітопорошкового методу на краях

об’єкту утворюються полюси, що приводить до руху силових ліній у зворот-ному напрямку. Як уникнути похибки від появи додаткових полюсів?

73. Вплив ширини тріщини проявляється при відношенні її ширини до глибини,

більшому 0,1, а довжина повинна не менш ніж у три рази перевищувати гли-

бину. З чим це пов'язано? Як запобігти похибкам, що зумовлюються цими

факторами?

74. Електропотенціальні вимірювання використовують разом з вихорострумови-

ми, магнітопорошковими та іншими методами. Запропонуйте раціональне поєднання цих методів.

75. Чи можливий вихрострумовий контроль з використанням постійного струму?

Чому?

76. За використання накладного вихрострумового перетворювача та сприятливих

умовах контролю і малому впливі негативних факторів вдається виявити трі-щини завглибшки 0,1–0,2 мм, протяжністю 1–2 мм, а за використання прохі-дного перетворювача – тріщини довжиною близько 1 мм і глибиною 1–5% від

діаметра контрольованого дроту або прутка. Чим зумовлюється така чутли-

вість?

77. Взаємодія радіохвиль може носити характер взаємодії тільки падаючої хвилі (процеси поглинання, дифракції, відбиття, заломлення) або взаємодії падаю-

чої та відбитої хвиль (інтерференційні процеси). У яких напрямах контролю,

на Вашу думку, поєднання цих взаємодій є корисними, а в яких негативно

впливає на чутливість методу?

78. Під час контролю об'єктів з різних металів і сплавів радіохвилі можуть вико-

ристовуватися для вимірювання геометричних розмірів, бо від металевих

структур радіохвилі повністю відображаються. Як за такого контролю необ-

хідно розмістити вимірювальні перетворювачі?

79. Червоний фільтр яскравісного пірометра дозволяє виділяти необхідну вузьку

спектральну область близько довжини хвилі λ = 0,65 мкм. З чим пов’язані та-кі обмеження?

80. За вимірювання температури тіла, освітленого стороннім джерелом, яскраві-сна температура цього тіла Тя, що показують пірометри, не відповідає дійсній

яскравісній температурі тіла, тому що до власної його яскравості, обумовле-ної випромінюванням цього тіла, додається яскравість відображена тілом.

Яким чином запобігти цим похибкам?

81. Користуючись знаннями про лазери, припустіть можливий негативний вплив лазерів на здоров'я людини та запропонуйте методи запобігання такому впли-

ву за використання лазерних засобів оптичного НК.

82. Головний недолік лазерних інтерферометрів – висока чутливість до механіч-

ного впливу (особливо дзеркал), що обумовило їх використання в основному

на прецизійному приладобудуванні. Якими діями можна зменшити похибки

173

вимірювань, пов’язані з подібними факторами?

83. Сформулюйте універсальні умови для форми розміру, та матеріалу об’єктів контролю, які можуть контролюватись методом нейтронної радіографії.

84. Чутливість плівки для методу нейтронної радіографії – величина, зворотна дозі експозиції. Які фактори впливають на цей параметр?

85. Як та за рахунок чого змінюється амплітуда пружної хвилі при проходженні через дефектний об’єкт контролю?

86. У дзеркально-тіньовому акустичному методі кут нахилу перетворювачів для повздовжніх хвиль роблять невеликим (5

0...10

0), а контактна та донна поверх-

ні мають бути паралельними. Чому?

87. За рахунок чого при мас-спектрометричному методі можна відсіяти електро-

ни з різними зарядами та масою (наприклад, фізичні шляхи тощо)?

88. Чи є можливим проведення контролю герметичності методом мас-спектрометрії без дотримання умов високого вакууму?

89. Яким є найефективніший спосіб нанесення пенетранта?

90. Чому для виведення надлишків пенетранта використовуються серветки без ворсу, які змочуються розчинником? Чи можна використовувати в якості ро-

зчинника воду?

9. Методичне забезпечення навчального процесу з дисципліни (у відповідності до нормативного переліку, затвердженого Науково-методичною радою академії

21.03.2010 року, протокол №6)

№

з/п

Найменування методичних матеріалів Рік видання Автори

1 Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. Кн. 1,

2. – М.: Машиностроение. 1976 Клюев В. В.

2 Автоматизація контролю та неруйнівний

контроль. Конспект лекцій. – Харків: УІПА.

2005 Островский О. С.

Доповнення і зміни до робочої програми узгоджені з завідувачами забезпечуючих

кафедр, узгоджені завідувачем даної кафедри і є невід’ємною частиною програми.

До робочої програми додаються всі розробки з методичного забезпечення учбового

процесу з оформленим реєстром.

174

Додаток Б

Каузальні мережі до теми

Каузальні зв’язки між групами дефектів та типами вимірювальних пристроїв

175

Отримання інформації, яка визначає вибір рішення

Визначають необхідність застосування засобів на всіх наступних етапах

Вибір оптимальних матеріалів і компонентів

Наукові дослідження та випробування

Вхідний контроль матеріалів, напівфабрикатів і комплектуючих виробів

Розробка методик НК для серійного виробництва

Відпрацювання технології виготовлення, випробувань і контролю

Приймальний контроль

Операційний контроль

Заміна руйнівних та інших видів випробувань

Управління процесом виготовлення

Контроль в період ремонтів і техобслуговування

Аналіз причин відмов

Технічна діагностика

Безперервний контроль у процесі роботи агрегату

Визначення можливості і виду відновлення або вторинної переробки та використання

Визначення можливості подальшого використання за прямим призначенням

Призначення виробу

Науково-дослідні та дослідно-конструкторські

роботи

Утилізація

Випробування і гарантійне обслуговування

Серійне виробництво

Експлуатація

Розробка технологічного процесу

Функції Етапи

Каузальні зв’язки між функціями засобів неруйнівного контролю та етапами

життєвого циклу продукції

176

Додаток В

Опис когнітивних карт та рекомендації щодо користування ними

Опис когнітивних карт: - на когнітивних картах представлені каузальні (причинно-наслідкові) мережі

у вигляді поєднання вершин трьох змістових блоків «Фізичні основи», «Схема при-

строю» та «Методика використання»;

- на кожній когнітивній карті на її верхній частині у сферичній фігурі зазнача-ється назва каузальної мережі, яка виконана літерами кирилиці прямого стовщеного

однорядкового накреслення, тому написи дуже чітко виділені, їх легко можна про-

читати і запам'ятати, причому перші літери – великі, інші – маленькі, а лінія напису

назви пряма; - вершини кожного змістового блоку представляють собою написи літерами

кирилиці, що виконані меншим шрифтом ніж напис назви каузальної мережі, у фі-гурах, що є характерними для певного блоку, а саме: для блоку «Фізичні основи» –

написи у прямокутниках із усіма заокругленими кутами, для блоку «Схема при-

строю» – у прямокутниках із двома заокругленими кутами, для блоку «Методика використання» – у прямокутниках;

- каузальні зв’язки між вершинами блоків представлені у вигляді стрілок, що

спрямовуються від вершин-причин до вершин-наслідків, основи яких виконані пря-мими лініями, що розташовані строго горизонтально та вертикально, утворюючі при

цьому прямі кути, причому окремі лінії перериваються у місцях розташування тема-тичних ілюстрацій;

- певні вершини блоку «Фізичні основи» є причинами відповідних вершин

двох інших блоків, певні вершини блоку «Схема пристрою» є причинами відповід-

них вершин блоку «Методика використання»;

- вершини кожного змістового блоку виділяються фоновим тонуванням з від-

повідним підписом літерами кирилиці, однорядковим накресленням, причому лінія накреслення підпису паралельна довшій стороні прямокутника фонового тонування;

- вершини кожного змістового блоку розміщуються під певним кутом;

- розташування змістових блоків змінюється на когнітивних картах до відпові-дних методів неруйнівного контролю;

- когнітивні карти містять різноманітні ілюстрації у вигляді графічних схема-тичних малюнків, що доповнюють каузальні мережі і є характерними до відповідно-

го методу контролю.

Робота з каузальною мережею:

а) визначається в залежності від мети блок-причина чи блок-наслідок; б) знаходиться необхідний інформативний елемент; в) визначається рівень зв’язків необхідного інформативного елементу з інши-

ми елементами;

177

г) візуально чи за допомогою лінійки відбувається просування по рівнях та знаходяться перетини, які відображають необхідні зв’язки (окрім перетинів з дуж-

кою).

178

Додаток Д

Розв`язання проблемних завдань з неруйнівного контролю з використанням

каузальних мереж

Алгоритм розв’язання завдання 1. Пошук ключових понять з фізичних основ, схеми пристрою, методики його

використання за вказаною послідовністю у завданні. 2. Пошук ключових понять в мережі у відповідності зі вказаною послідовніс-

тю та пошук зв`язків ключових понять з вершинами каузальної мережі 3. Визначення характеру зв`язків (від причини до наслідку / від наслідку до

причини) між вершинами мережі. 4. Логічне структурування отриманої інформації та розв’язання завдання.

Завдання 1.

Відомо, що найкраще виявлення дефектів під час використання магнітопоро-

шкового методу досягається у разі, якщо кут спрямування магнітного потоку по від-

ношенню до передбачуваного дефекту дорівнює 900, що обумовлено найкращим ви-

ходом силових ліній магнітного поля на поверхню ОК і створенням полів розсію-

вання. До яких, на Вашу думку, дій необхідно вдатися під час намагнічування, якщо

кут спрямування магнітного потоку по відношенню до передбачуваного дефекту не дорівнює 90

0?

Відповідно до алгоритму:

1. Поняття з блоку «Фізичні основи»: «Магнітний потік», «Силові лінії», «По-

ля розсіювання».

Поняття з блоку «Схема пристрою»: «Пристрій намагнічування».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Форма, глибина та розмір дефек-

ту».

2. Вершина «Магнітний потік» пов’язана з вершинами: «Пристрій розмагнічу-

вання» та «Пристрій намагнічування» з блоку «Схема пристрою»; «Форма, глибина та розмір дефекту» та «Вид намагнічування» з блоку «Методика використання».

«Силові лінії» з: «Пристрій намагнічування» та «Індикатор» з блоку «Схема при-

строю»; «Матеріал об’єкту контролю» та «Вид намагнічування» з блоку «Методика використання». «Поля розсіювання» з: «Індикатор» та «Пристрій намагнічування» з блоку «Схема пристрою»; «Вид розмагнічування», «Матеріал об’єкту контролю»,

«Вид намагнічування», «Форма, глибина та розмір дефекту», «Тип методу» з блоку «Методика використання».

Вершина «Пристрій намагнічування» пов’язана також з: «Напруженість магні-тного поля», «Магнітна індукція», «Електричний струм», «Скін-ефект», «Гістере-зис» з блоку «Фізичні основи»; «Додаткові елементи», «Тип методу», «Форма, гли-

179

бина та розмір дефекту», «Вид намагнічування», «Тип матеріалу об’єкту контролю»,

«Призначення об’єкту контролю» та «Вид розмагнічування об’єкту контролю» з блоку «Методика використання».

Вершина «Форма, глибина та розмір дефекту» пов’язана також з: «Скін-

ефект» та «Електричний струм» з блоку «Фізичні основи»; «Джерело струму» та «Індикатор» з блоку «Схема пристрою».

3. Вершини блоку «Фізичні основи» зумовлюють вершини двох інших блоків. Вершини блоку «Схема пристрою» зумовлюють вершини блоку «Методика викори-

стання».

4. Враховуючи те, що ключові вершини відносяться до всіх трьох блоків, а найбільше зв’язків є з вершиною «Вид намагнічування» з блоку «Методика викори-

стання», у якості вирішення проблемної ситуації можливо запропонувати наступне: необхідно змінювати вид намагнічування чи використовувати комбіноване намагні-чування.

Завдання 2.

У дзеркально-тіньовому акустичному методі кут нахилу перетворювачів для повздовжніх хвиль роблять невеликим (5

0...10

0), а контактна та донна поверхні ма-

ють бути паралельними. Чому?


1. Поняття з блоку «Схема пристрою»: «Перетворювач».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Розташування перетворювачів»,

«Форма та розмір об’єкту контролю».

2. Вершина «Перетворювач» пов’язана з вершинами: «П’єзоелектричний

ефект», «Повітряний акустичний зв'язок», «Термоакустичний ефект», «Відбиття» та «Розсіювання» з блоку «Фізичні основи».

Вершина «Розташування перетворювачів» пов’язана з: «Відбиття», «Густина середовища», «Електричний струм», «П’єзоелектричний ефект», «Повітряний акус-тичний зв'язок», «Термоакустичний ефект» з блоку «Фізичні основи».

Вершина «Форма та розмір об’єкту контролю» пов’язана з: «Відбиття», «Гус-тина середовища» та «Тривалість імпульсу» з блоку «Фізичні основи».


стання».

4. Ключові поняття відносяться до двох блоків з трьох. Тому, розглядаючи

зв’язки цих понять з вершинами третього блоку – «Фізичні основи», можливо дійти

висновку, що явище відбиття зумовлює кут нахилу перетворювачів для повздовжніх

хвиль,а також паралельність контактної та донної поверхонь.

180

Завдання 3.

Чи є можливим проведення контролю герметичності методом мас-спектрометрії без дотримання умов високого вакууму?


1. Поняття з блоку «Фізичні основи»: «Вакуум».

2. Вершина «Вакуум» пов’язана з вершинами: «Іонізатор» з блоку «Схема пристрою» та «Режим течії газу» з блоку «Методика використання».

3. Вершина блоку «Фізичні основи» зумовлює вершини двох інших блоків. 4. Ключове поняття відноситься до одного з трьох блоків. Тому, розглядаючи

зв’язки поняття з вершинами двох інших блоків, можливо дійти висновку, що ваку-

ум є важливою фізичною причиною як схеми пристрою, так і методики його вико-

ристання, тому без дотримання цих умов контроль є неможливим.

Завдання 4.

Яким є найефективніший спосіб нанесення пенетранта?


1. Поняття з блоку «Схема пристрою»: «Пенетрант».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Нанесення пенетранта».

2. Вершина «Пенетрант» пов’язана з вершинами: «Поверхневий натяг»,

«В’язкість», «Проникна здатність», «Змочуваність» та «Адсорбція» з блоку «Фізичні основи».

Вершина «Нанесення пенетранта» пов’язана з: «Поверхневий натяг»,

«В’язкість», «Проникна здатність», «Змочуваність» та «Розчинність» з блоку «Фізи-

чні основи».


стання».



висновку, що найефективніший спосіб нанесення пенетранта повинен найкраще за-довольняти умови дотримання поверхневого натягу, в’язкості, проникної здатності та змочуваності.

Завдання 5.

Вплив ширини тріщини проявляється при відношенні її ширини до глибини,

більшому 0,1, а довжина повинна не менш ніж у три рази перевищувати глибину. З

чим це пов'язано? Як запобігти похибкам, що зумовлюються цими факторами?


181

1. Поняття з блоку «Методика використання»: «Геометричні параметри трі-щини».

2. Вершина «Геометричні параметри тріщини» пов’язана з вершинами: «Елек-

трична напруга», «Силові лінії струму», «Еквіпотенціальні лінії» та «Щільність струму» з блоку «Фізичні основи»; «Датчики» з блоку «Схема пристрою».

3. Вершину «Геометричні параметри тріщини» зумовлюють вершини блоків «Фізичні основи» та «Методика використання».

4. Наведене явище зумовлюється електричною напругою, еквіпотенціальними

лініями, силовими лініями та щільністю струму, а також параметрами датчиків. Враховуючи те, що фізичні явища – константа, запобігти похибкам, що зумовлю-

ються цими факторами, можливо через відповідне налаштування датчиків.

Завдання 6.

Взаємодія радіохвиль може носити характер взаємодії тільки падаючої хвилі (процеси поглинання, дифракції, відбиття, заломлення) або взаємодії падаючої та відбитої хвиль (інтерференційні процеси). У яких напрямах контролю, на Вашу ду-

мку, поєднання цих взаємодій є корисними, а в яких негативно впливає на чутли-

вість методу?


1. Поняття з блоку «Фізичні основи»: «Взаємодія падаючої хвилі», «Взаємодія двох хвиль».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Чутливість».

2. Вершина «Взаємодія падаючої хвилі» пов’язана з вершинами: «Чутливість»,

«Схема розташування», «Дефектоскопія» та «Товщинометрія» з блоку «Методика використання».

Вершина «Взаємодія двох хвиль» пов’язана з: «Чутливість», «Схема розташу-

вання», «Вимірювання вологості» та «Товщинометрія» з блоку «Методика викорис-тання».

3. Вершини блоку «Фізичні основи» зумовлюють вершини блоку «Методика використання».

4. Ключові поняття відносяться до блоку «Фізичні основи». Формулювання запитання визначає, що правильна відповідь знаходиться саме в блоці «Методика використання». У результаті логічного структурування отриманої інформації можна дійти висновку, що єдиним збігом, що відноситься до «напрямів контролю» є вер-

шина «Товщинометрія». У цьому випадку поєднання взаємодій є корисними, в ін-

ших – негативно впливає на чутливість методу.

182

Завдання 7.

Сформулюйте універсальні умови для форми, розміру, та матеріалу об’єктів контролю, які можуть контролюватись методом нейтронної радіографії.


1. Поняття з блоку «Методика використання»: «Форма та розмір об’єкту конт-ролю», «Матеріал об’єкту контролю».

2. Вершина «Форма та розмір об’єкту контролю» пов’язана з вершинами:

«Поле випромінювання» з блоку «Фізичні основи» та «Джерело нейтронів» з блоку

«Схема пристрою».

Вершина «Матеріал об’єкту контролю» пов’язана з: «Густина речовини»,

«Атомний номер», «n-випромінювання», «Накопичення радіації» з блоку «Фізичні основи»; «Детектор» та «Джерело дейтронів» з блоку «Схема пристрою».

3. Наведені вершини зумовлюються вершини блоків «Фізичні основи» та «Методика використання».

4. Враховуючи, формулювання завдання, у відповіді необхідно перерахувати

усі перераховані фактори, що мають причинний вплив на форму, розмір, та матеріал

об’єктів контролю, які можуть контролюватись методом нейтронної радіографії.

Завдання 8.

За використання накладного вихрострумового перетворювача, сприятливих

умовах контролю і малому впливі негативних факторів вдається виявити тріщини

завглибшки 0,1…0,2 мм, протяжністю 1…2 мм, а за використання прохідного перет-ворювача – тріщини довжиною близько 1 мм і глибиною 1–5% від діаметра контро-

льованого дроту або прутка. Чим зумовлюється така чутливість?


1. Поняття з блоку «Методика використання»: «Глибина контролю», «Тип пе-ретворювача».

2. Вершина «Глибина контролю» пов’язана з вершинами: «Щільність вихро-

вих струмів», «ЕРС», «Змінний струм» та «Електромагнітне поле» з блоку «Фізичні основи»; «Генераторна котушка» та «Вимірювальна котушка» з блоку «Схема при-

строю».

Вершина «Тип перетворювача» пов’язана з: «Щільність вихрових струмів»,

«ЕРС», «Змінний струм» та «Магнітний потік» з блоку «Фізичні основи»; «Генера-торна котушка» та «Вимірювальна котушка» з блоку «Схема пристрою».

3. Вершини з блоку «Методика використання» зумовлюються вершинами бло-

ків «Фізичні основи» та «Методика використання».

4. В результаті логічного структурування отриманої інформації така чутли-

вість контролю у вказаному випадку зумовлюється щільністю вихрових струмів,

183

ЕРС та змінним струмом, а також характеристиками генераторної та вимірювальної котушок.

Завдання 9.

Червоний фільтр яскравісного пірометра дозволяє виділяти необхідну вузьку

спектральну область близько довжини хвилі λ = 0,65 мкм. З чим пов’язані такі об-

меження?


1. Поняття з блоку «Фізичні основи»: «Довжина хвилі».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Умови використання».

2. Вершина «Довжина хвилі» пов’язана з вершиною «Оптична система» з бло-

ку «Схема пристрою».

Вершина «Умови використання» пов’язана з: «Вимірювальний прилад» та «Оптична система» з блоку «Схема пристрою».


стання».


зв’язки цих понять з вершинами третього блоку – «Схема пристрою», можливо дій-

ти висновку, що наведені обмеження пов’язані з характеристиками оптичної систе-ми пірометра: показник довжини хвилі обумовлює оптичну систему, характеристики

якої вже визначають умови використання пірометра.

Завдання 10.

Користуючись знаннями про лазери, припустіть можливий негативний вплив лазерів на здоров'я людини та запропонуйте методи запобігання такому впливу за використання лазерних засобів оптичного неруйнівного контролю?


1. Поняття з блоку «Схема пристрою»: «Лазер».

Поняття з блоку «Методика використання»: «Техніка безпеки».

2. Вершина «Лазер» пов’язана з вершинами: «Потужність випромінювання»,

«Вимушене випромінювання», «Когерентність» та «Поляризація» з блоку «Фізичні основи».

Вершина «Техніка безпеки» пов’язана з: «Потужність випромінювання».

3. Вершини блоку «Фізичні основи» зумовлюють вершини двох інших блоків. 4. Ключові поняття відносяться до двох блоків з трьох. Тому, аналізуючи


висновку, що негативному впливу лазерів на здоров'я людини (порушення зору, опі-

184

ки тощо) можливо запобігти зі зміною причини цього впливу – потужності випромі-нювання.

185

Наукове видання

Лазарєв Микола Іванович

Шматков Даніїл Ігорович

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНОГО

КОНТРОЛЮ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-

ПЕДАГОГІВ З ВИКОРИСТАННЯМ


Монографія

За авторською редакцією

Documents

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ …repo.uipa.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/3526/1/LazarevShmatko.pdf · 5 «Методика навчання