КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ ФОРМУВАННЯ ПОНЯТТЯ «ПАРОВИЙ КОТЕЛ» І НАВЧАЛЬНА КЛАСИФІКАЦІЯ ОЗНАК ЦІЄЇ МОДЕЛІ

Abstract

Успішний розвиток енергетичної галузі України потребує фахівців-теплоенергетиків високого рівня професійної підготовки. Традиційно така підготовка базується на вивченні курсу інженерної дисципліни «Паливо, топки і парові котли ТЕС і АЕС». Відповідно до змісту дисципліни, технологію виробництва теплової енергії на ТЕС і АЕС можна позначити як складну систему, інтегруючим і визначальним компонентом якої служить паровий котел. Отже, необхідно відзначити істотне протиріччя між різким зростанням інформаційного наповнення досліджуваної дисципліни з одночасним зменшенням термінів часу на її вивчення. Тому ця робота присвячена розробці та впровадженню в навчальний процес моделі представлення знань про парові котли на ТЕС і АЕС, де однією з головних характеристик цій моделі є адекватність психічним процесам і механізмам засвоєння та репрезентації знань у пам'яті людини. Врешті-решт це повинно підвищити ефективність навчального процесу. За результатами літературного огляду основних підручників із дисципліни, на які найчастіше посилаються сьогодні в методичних та наукових роботах, проведено аналіз репрезентації системи існуючих базових понять для опису технології генерації пари в парових котлах на ТЕС. Доведено, що в якості базової моделі для репрезентації та формування понять, перевагу треба віддавати моделі на основі семантичних ознак. Така модель забезпечує необхідні умови для розвитку логіки роздумів, формування наукового світогляду про взаємозв'язки процесів і об'єктів, розкриття дії законів тепло- і масопереносу, які визначають дану технологію. На основі отриманих результатів розроблено концептуальну модель формування поняття «Прямоточний паровий котел надкритичних параметрів». Модель містить множини ієрархічних ознак, що репрезентують призначення, структуру, склад, побудову, принципи, механізми дії та функціонування, параметри, характеристики та властивості парового котла. У свою чергу, для такої моделі обґрунтовано і розроблено орієнтовану на навчання класифікацію понять, що описують модель формування поняття паровий котел. У ієрархії ознак класифікації виділяються визначальні ознаки, які роблять можливою ефективну репрезентацію цієї моделі. Тут в якості визначальної обрана та ознака, до якої найбільш чутлива головна характеристика роботи котла, – параметри пари (робочого тіла), яку він виробляє. Основною перевагою використання такої визначальної ознаки є те, що студент на початковому етапі вивчення парового котла при формуванні образної моделі його, звертається до вже вивчених раніше і відомих понять і фізичних законів.

Successful development of the energy sector of Ukraine will need specialists in thermal power engineering with a high level of vocational training. Traditionally, such training is based on the study of the specialized course "Fuel, furnaces and steam boilers at thermal power plants and nuclear power plants". According to the content of the discipline, the technology of thermal energy production at thermal power plants and nuclear power plants can be described as a complex system, whose integrating and defining component is a steam boiler. In turn, it is necessary to note a significant contradiction between a sharp increase in the informational content of the discipline in focus and a dramatic reduction in the time span for its study. Therefore, this work is devoted to the development of the model of the representation of knowledge about steam boilers at thermal power plants and nuclear power plants, one of the main characteristics being the adequacy of mental processes and mechanisms of knowledge acquisition and representation in human memory, and further implementation of this model in the educational process. Ultimately, this should improve the efficiency of the educational process. Based on the results of the literary review of the main textbooks on the discipline, which are most often referred to today in methodological and scientific works, the analysis of the representation of the system of existing basic concepts to describe the technology of steam generation in steam boilers at thermal power plants is offered. It is shown that as a basic model for the representation and formation of concepts, preference should be given to the model based on semantic features. This model provides the necessary conditions for developing the logic of reflection, broadening a scientific worldview about how processes and objects are related, and finding out about the laws of heat and mass transfer which determine this technology. Based on the results, a conceptual model of the formation of the concept "a once-through steam boiler of supercritical parameters" has been developed. The model contains many hierarchical features representing the purpose, structure, composition, construction, principles, mechanisms of action and operation, parameters, characteristics and properties of the steam boiler. In turn, for such a model, a training-oriented classification of concepts describing the model of the formation of the concept “a steam boiler” has been justified and developed. In the hierarchy of its features, the defining features that make it possible to effectively present this model are highlighted. Here, the defining feature is the one that the main characteristics of the steam boiler are highly sensitive to, which are parameters of the steam (working fluid) that it produces. The main advantage of using such a defining feature is that the student at the initial stage of studying the steam boiler, when forming a figurative model of it, refers to the previously studied and acquired concepts and physical laws.