Барлығы біреуінде: Электрлі-магниттік құбылыстарды оқытуға арналған көмекші құрал

Бәсекеге қабілетті болу үшін білім беру бағдарламасы ғана емес, тәжірибе жасайтын құрал-жабдықтардың сапасы мен құрылымы да аса маңызды. ҚазҰУ ғалымдары мектеп қабырғасындағы оқушылар үшін электрлі-магниттік құбылыстардың негізін зерттеуге арналған инновациялық бағдарламалық-аппараттық комплекс жасап шығарды.

Эксперименттік және теориялық физика ғылыми-зерттеу институтының аға ғылыми қызметкері Асқар Жүнісбековтің айтуынша, жобаны жүзеге асырудағы негізгі мақсат мектептерге заманауи үлгіде, ыңғайлы әрі қауіпсіз оқу құрал-жабдықтарын ұсыну болған. Өйткені көптеген білім ошақтарында әлі күнге дейін физика пәнінен тәжірибе жұмыстарын жасау үшін Кеңес өкіметінен қалған, тозығы жеткен құрылғыларды пайдаланады.

– Жаңа жабдықтардың өзі шет мемлекеттерден, оның ішінде Ресей, Қытай және Үндістаннан келеді. Соңғы екі елдің технологиясы біздің стандарттарға сай емес, ал ресейлік құрылғылар отандық өнімге қарағанда үш-төрт есе қымбаттау. Сол себепті импорттық үлгіден арзан, ыңғайлы өнім даярлау туралы шешім қабылдадық. Біз ұсынып отырған аппарат отандық стандартқа сай. Оның бір ерекшелігі – оқу бағдарламасындағы талаптарға лайықтап өзгерістер енгізе аламыз. Физикалық заңдылықтар өзгермейтіні бесенеден белгілі, бірақ сабақ беру барысындағы әдістемелер өзгеруі мүмкін, сондай жағдайда мемлекеттік талапты ескеріп, аппарат құрылымын қайта жасақтаймыз, – дейді ол.

Ғалымның айтуынша, бұрын физика пәнін оқыту барысында әр тақырыптың тәжірибелік жұмыстарына арналған өзінің кішігірім шабаданы болған. Ал ҚазҰУ ғалымдары сол жиырмадан астам жұмыстың барлығын бір құрылғының ішіне сыйғызып, аппараттық кешен құрастырып шыққан.

– Мәселен, осы бір ғана аппарат арқылы кернеу, тоқ күші, кедергі мен оның параллель және тізбектік деп аталатын түрлерін, қуат секілді электрлік құбылыстарды өлшеуге болады. Бағдарламалық-аппараттық комплекс шағын. Ішінде батареясы болғандықтан, тоқ көзіне жалғауды қажет етпейді. Адам өміріне қауіп тудыратын кернеу жоқ, сол себепті балалардың қауіпсіздігі үшін алаңдаудың қажеті жоқ. Өйткені оқушылар тәжірибе барысында қателіктер жіберсе де, тоқтан зардап шекпейді. Сонымен бірге үлкен және кіші зарядтан, қысқа тұйықталудан қорғаудың жолдары қарастырылған, – дейді Асқар Тұрысұлы.

Құрылғы қолданысқа шықпас бұрын, ҚазҰУ зертханасында сынақтан өткен. Ал аппараттың дұрыс жұмыс жасайтынына көз жеткізген ғылыми топ өкілдері мектептерге пилоттық нұсқаларын үлестіреді. Солардың қатарында М.Базарбаев атындағы №138 гимназия да бар. Аталмыш білім ордасының физика пәні мұғалімі Мәулетбек Сламияның айтуынша, жасақталған кешеннің ақпараттық технологиялармен интеграциялау мүмкіндіктері бар.

– Жасақталған кешен мектеп (колледж) физикасы курсында электр және магнетизм құбылыстарының негіздерін оқып зерттеуге арналған. Электр және магнетизмнің, оның ішінде электрмагниттік тізбектердегі процестерді және заңдарды көрнекі демонстрациялау, аппараттық және бағдарламалық жасақтаманы қолданудың заманауи тәсілі, сонымен қатар ақпараттық технологиялармен интеграциялау мүмкіндіктері бар. Мысалы, сызықты емес элементтердің вольтамперлік сипаттамасын алу және оны автоматты түрде дербес компьютерде (ноутбук, планшет) графикалық кескіндеп, анализ жасау мүмкіндігі осы жердегі физикалық процестерді тамаша сипаттауға ыңғайлы. Аппараттық-бағдарламалық зерттеу кешенінің құрамына кіретін элементтермен функционалды генератордың мүмкіндігіне қарай бұл кешенді электроника және радиофизикаға кіріспе сабағындағы қарапайым сызықты емес, процестерді зерттеуге болады. Бұл кешенді қолдану бағытының кеңейе түсетінін көрсетеді. Сонымен қатар қосымша элементтер мен аспаптар пайдалана отырып, кешеннің жұмыс ауқымын тағы да арттыра аламыз. Менің ойымша, зертханалық кешен оқу процесінде таптырмайтын қолданбалы құрал, – дейді ол.

Зерттеу кешені ықшамдық, ұтқырлық және автономдық сияқты бірқатар талассыз артықшылықтарға ие. Мұндай құрылғылармен орта мектептер мен колледждерді жабдықтау салыстырмалы түрде арзан бағаға түседі. Физика пәнінің мұғалімі сондай-ақ бұл кешеннің көмегімен оқушының үйіне, ауруханаға барып сабақ өткізу қиындық тудырмайтынын сөз етті. «Осы орайда қарастырылып отырған аппараттық-бағдарламалық зерттеу кешенінің жұмысына оң баға беремін және болашақта қажетті орындарда кең қолданыс табатынына сенімім мол», – дейді Мәулетбек Сламия.

Сонымен бірге аппараттық кешен Алматы, Шымкент қалаларындағы көптеген көрмелерде ұстаздарға кеңінен таныстырылған. Асқар Тұрысұлы ол тараптан да құрылғыны одан әрі жетілдіруге қатысты бірнеше ұсыныстар болғанын айтты.

– Соның негізінде дизайнын жаңартып, өзгерістер енгіздік. Аппараттың алғашқы нұсқаларында қуат көзі ретінде қорғасыннан жасалған батареялар болса, соңғы үлгілерінде литий қолданылады. Қазіргі таңда қазақстандық мектептердегі физика кабинеттеріне 100 мың дана осындай зертханалық құрылғы қажет. Жылына кем дегенде 1000 данасын шығарып отырсақ, жобаның өзін ақтауына толық жеткілікті болар еді. Бұл жобаның экспорттық потенциалы бар деуге болады. Мәселен, Кедендік одаққа мүше елдердің арасында қырғыз бауырларымыз бен Армения мемлекетіндегі оқу бағдарламасы бізге ұқсас, – дейді институт маманы.

Асқар Тұрысұлының айтуынша, физика фундаменталды ғылым болғандықтан, оның заңдылықтары Еуразияда да, Африкада да өзгермек емес. Бірақ физиканы оқыту әдістемесінде өзгешеліктер болуы мүмкін. Мәселен, батыс елдерінде бұл пәнді тереңдетіп оқымайды. Дегенмен тәжірибе жасау барысында қолданылатын құрылғылардың принциптері бір.

– Қазіргі кезде мұндай аппараттардың цифрлық үлгілері де пайда болған. Барлығы тек экран арқылы көрсетіледі. Ал біздің нұсқамызда оқушы тізбектерді өз қолымен жасайды. Жобадағы аппараттың компьютерлік нұсқасын жасау туралы ұсыныстар келіп түскен болатын. Осыған дейінгі аппаратты біз нарыққа 158 мың теңге көлемінде шығардық. Өзіндік құны 100 мың теңгеден аспайды. Одан қымбаттау нұсқасында экран мен кішігірім компьютер орналасқан. Оның бағасы – 225 мың теңге. Бірақ мектептерде қарапайым нұсқасын пайдаланғанды жөн санайды, – дейді ол.

Маманның айтуынша, Эксперименттік және теориялық физика ғылыми-зерттеу институтының мамандары аппараттық комплекске қажетті жинақ панелі секілді жұмыстарды өздері жасайды. Ал сандық мультиметр секілді қосымша құрылғыларды шетелден алуға тура келеді. Ол тоқтың кернеуін, күшін, қуатын өлшейді.

– Бастапқы кезеңде бұл жоба университеттегі ғылыми-технологиялық парк зертханасында зерттеулер нәтижесінде пайда болған ғылыми жоба еді. Коммерцияландыру мақсатында «Ғылым қоры» арқылы үш жылдық мерзімге мемлекеттік грант бөлінді. Бұл қаражатқа кішігірім көлемде өндіріс цехын ұйымдастырдық. Жобаның интеллектуалдық потенциалы жоғары. Сондықтан зертханамызда жас ғалымдардың осындай жұмыстарды жүзеге асырып жатқаны біз үшін үлкен мақтаныш, – дейді Асқар Жүнісбеков.

Кәмила ДҮЙСЕН 

Электрлі-магниттік құбылыстарды оқытуға арналған инновациялық комплекс. Осы бір ғана аппарат арқылы кернеу, тоқ күші, кедергі мен оның параллель және тізбектік деп аталатын түрлерін, қуат секілді электрлік құбылыстарды өлшеуге болады. Бағдарламалық-аппараттық комплекс шағын. Ішінде батареясы болғандықтан, тоқ көзіне жалғауды қажет етпейді. Адам өміріне қауіп тудыратын кернеу жоқ, сол себепті балалардың қауіпсіздігі үшін алаңдаудың қажеті жоқ. Өйткені оқушылар тәжірибе барысында қателіктер жіберсе де, тоқтан зардап шекпейді.