Согласно приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 12 апреля 2013 г. № 148н [1] выпускники вузов по программам бакалавриата должны соответствовать шестому уровню квалификации. Поэтому студентам при защите итоговой квалификационной работы требуется показать следующие умения: «разработка, внедрение, контроль, оценка и корректировка направлений профессиональной деятельности, технологических или методических решений». Все это невозможно без опыта научно-исследовательской работы [2-7]. В свою очередь, этот опыт напрямую зависит от времени занятия научно-исследовательской деятельностью. Поэтому привлечение студентов к научным исследованиям является одной из важнейших задач высшей школы. Однако, привлечение студентов младших курсов к научной работе затруднено отсутствием у них опыта с одной стороны и отсутствием свободного времени – с другой, поскольку учебный процесс на этих курсах является основной задачей. При этом лабораторный практикум на дисциплинах естественнонаучного и общетехнического блока оснащен аппаратурой и может стать базой для первых шагов в научных исследованиях.
В данной статье на примере результатов лабораторной работы по определению теплового коэффициента расширения воды продемонстрированы возможности лабораторного практикума в организации научно-исследовательской деятельности студентов.
Установка для проведения эксперимента крайне проста и состоит из колбы с водой, шкалы для измерения высоты уровня воды, термометра и электрической плитки для нагревания воды (рис. 1) [8]. В лабораторной работе при непрерывном нагревании измеряется увеличение высоты столба воды в узкой части колбы. Коэффициент теплового расширения рассчитывался по формуле:
,
где d – диаметр верхней части колбы, D – диаметр дна колбы, h0 – высота колбы без измерительной части. От студентов требовалось максимально внимательно следить за подъемом уровня воды в узкой части колбы и своевременно фиксировать значение температуры t.
С помощью расчетов была получена нелинейная зависимость коэффициента расширения воды от температуры (рис. 2). Эти результаты полностью соответствуют известным табличным данным [8-10] по коэффициенту теплового расширения и свидетельствуют о том, что в процессе нагревания вода перехо-
|
|
|
Рисунок 1 – Установка для изучения теплового расширения жидкости [6]
|
|
|
|
Рисунок 2 – Зависимость коэффициента расширения воды от температуры |
дит в новое состояние, характеризуемое более высоким коэффициентом теплового расширения. Причем время релаксации конечно, а переход требует для своей реализации определенного количества тепловой энергии, то есть носит пороговый характер.
Таким образом, на лабораторном практикуме выявляется релаксационная природа процесса нагревания сплошной среды. Кроме того, данный пример показывает, что оборудование учебных лабораторий может быть использовано для получения студентами навыков научно-исследовательской работы, а также целесообразности проведения кружковой работы со студентами младших курсов непосредственно на лабораторном практикуме.
