Введение

В современных условиях быстро изменяющихся требований к инженерным системам для магистрантов направления «Техносферная безопасность» особую важность приобретает сформированность профессиональной уверенности [1, 2].

Задания, которые выполняются магистрантами на практических занятиях по проектированию систем безопасности, являются интегрированными [2, 3]. Методические возможности интегрированных заданий расширяются, если возникает необходимость учесть обновление нормативных документов, относящихся к какому-либо компоненту комплексной системы безопасности объекта, в частности к инженерным сетям [4–6]. Актуализация базовых заданий помогает включить психолого-педагогические механизмы, влияющие на развитие профессиональной уверенности [7–9].

Поскольку с введением в практику расширенных нормативных требований к дезинфекции систем вентиляции, из-за разрушения звукопоглощающего материала, ограничиваются возможности стандартных диссипативных глушителей шума в воздуховодах, представляется оправданной актуализация базового интегративного задания [10] на разработку реактивных глушителей для инженерных сетей.

Опросы, проводимые в рамках сбора обратной связи [11–13], показали:

− магистранты не всегда чувствуют себя свободно при детальной проработке средств акустической безопасности (5 баллов по 7-балльной шкале Лайкерта);

− магистранты отмечают полезность декомпозиции как при компоновке, так и при расчете средств акустической безопасности.

Результаты опросов дают основание полагать:

− актуализированное задание должно привлекать внимание к конструктивной схеме глушителя для инженерных систем с дезинфекцией;

− образные модели элементов глушителя будут содействовать успешному выполнению актуализированного задания.

Проведение контроля за развитием профессиональной уверенности поддерживается следующим:

− конструктивные особенности реактивного глушителя позволяют вести контроль за успешностью выполнения задания по точности настройки элементов разработанного устройства;

− имитационная модель реактивного глушителя [14, 15] предоставляет возможность магистранту проводить наряду с расчетами по заданию контроль за успешностью его выполнения без дополнительного времени;

− приобретенный опыт успешного выполнения задания будет свидетельствовать о повышении профессиональной уверенности.

Цель исследования – развитие профессиональной уверенности магистрантов за счет акцентирования конструктивной схемы в задании на разработку реактивных глушителей шума для вентиляционных систем с дезинфекцией.

Материалы и методы исследования

В исследовании профессиональная уверенность рассматривается как качество личности, имеющее когнитивный, эмоционально-волевой и деятельностный компоненты. Оценка уровня сформированности профессиональной уверенности проводилась по критериям, которые соответствуют указанным компонентам. Для характеристики критериев принят обобщенный показатель успешности выполнения задания (экспертная оценка) и шкала Лайкерта (самооценка).

Материалы к актуализированному заданию:

− проект дезинфицируемой системы общеобменной механической вентиляции с прямоугольным магистральным воздуховодом большого поперечного сечения, определяющий требования к отражательному многощелевому глушителю по снижению шума, коррозионной надежности, удалению конденсата, доступности для обслуживания, аэродинамической приемлемости;

− имитационная модель отражательного реактивного глушителя, позволяющая магистрантам вести контроль за акустической эффективностью на каждом шаге компоновки. 

Варианты актуализированного задания магистранты выполняли в группах с обсуждением:

− показывали отражательный многощелевой глушитель в магистральном воздуховоде;

− определяли геометрию и материал гнутых листов в глушителе;

− принимали направление расположения гнутых листов;

− рассматривали крепление гнутых листов на каркасе;

− предлагали крепление стенок корпуса глушителя;

− выбирали уклон дна корпуса;

− показывали расположение гидрозатвора;

− оценивали, по сравнению со стандартным глушителем, потери давления, вносимые разработанным глушителем в вентиляционную систему;

− подбирали конические воздуховоды для присоединения глушителя к системе.

Актуализированное задание было реализовано в экспериментальной группе из 10 магистрантов, обучающихся проектированию систем безопасности, разделенной на две группы по 5 чел.

Материалы к контрольному заданию:

− проект дезинфицируемой высокопроизводительной системы общеобменной механической вентиляции с прямоугольным магистральным воздуховодом большого поперечного сечения, определяющий требования к глушителю по снижению низкочастотного шума, коррозионной надежности, удалению конденсата, доступности для обслуживания, аэродинамической приемлемости;

− имитационная модель реактивного глушителя, позволяющая магистрантам вести контроль за акустической эффективностью на каждом шаге компоновки.

Контрольное задание магистранты выполняли в группе с обсуждением:

− составляли глушитель из резонаторов Гельмгольца в магистральном воздуховоде;

− определяли геометрию элементов в глушителе;

− принимали конструкционный материал;

− рассматривали крепление элементов в глушителе;

− отмечали выполнение корпуса глушителя.

Контрольное задание было реализовано в экспериментальной группе из 10 магистрантов, выполнивших актуализированное задание, и в контрольной группе из 10 магистрантов, обучающихся проектированию систем безопасности объекта.

Результаты исследования и их обсуждение

На этапе выполнения актуализированного задания магистранты учитывали условия, необходимые для снижения шума в магистральном воздуховоде, и показали его дробление по одной координате поперечного сечения.

Полученный в результате глушитель был представлен в виде набора гнутых листов (рис. 1, а).

Сформированные гнутыми листами щелевые отражающие элементы рассматривались как различно настроенные блоки, из которых последовательно составляется широкополосное устройство.

Принятые образные модели формализовали процесс выявления требуемой геометрии отражающих элементов (рис. 1, б, в), что устранило ситуативную тревожность магистрантов и позволило точно компоновать реактивные глушители, акустическая эффективность которых не меньше, чем у стандартных глушителей со звукопоглощающим материалом (рис. 1, г).

Снятие когнитивной нагрузки образными моделями предопределило продуктивность внимания при детальной проработке устройства (рис. 1, д).

Магистранты быстро согласовали всю конструктивную специфику глушителя для дезинфицируемой вентиляционной системы:

− применение коррозионностойкого материала;

− наличие каркаса;

− крепление гнутых листов и стенок корпуса к каркасу;

− вертикальное расположение гнутых листов;

− съемные стенки корпуса;

− уклон дна;

− гидрозатвор в нижней точке дна.

По ходу обсуждения аэродинамической приемлемости глушителя образные модели элементов применялись повторно. Магистранты самостоятельно, верно и без длительных сомнений в правильности своих действий реализовали поэлементную фиксацию потерь давления в многощелевом устройстве. Освобождение когнитивных ресурсов для анализа проявилось в рекомендации угла раскрытия конических присоединительных участков, устанавливающего внесение потерь давления 120 Па, не превышающих потери от стандартных глушителей со звукопоглощающим материалом.

В итоге был предложен реактивный глушитель, который имеет акустические, конструктивные и аэродинамические показатели, указывающие на успешность выполнения актуализированного задания (развитие профессиональной уверенности по когнитивному и деятельностному критериям).

На обобщающей дискуссии магистранты продемонстрировали убежденность в своей способности детально прорабатывать эффективные устройства снижения шума для вентиляционных систем со специальными условиями (6,8 баллов по 7-балльной шкале Лайкерта – развитие профессиональной уверенности по эмоционально-волевому критерию).

Таким образом, актуализированное задание с акцентированием конструктивной схемы глушителя оказало прямое влияние на приобретение магистрантами опыта успешной разработки средств акустической безопасности, свидетельствующего о повышении профессиональной уверенности.

На этапе выполнения контрольного задания магистранты контрольной группы и экспериментальной группы разработали существенно различающиеся устройства.

Магистранты контрольной группы приняли шаблонное решение: последовательная установка двух цельнометаллических резонаторов Гельмгольца из коррозионностойкого сплава, снабженных люками для обслуживания. Геометрия резонаторов и соединяющего их участка магистрального воздуховода, обусловливающая заданное снижение шума, определена точно. Вносимые резонаторами в вентиляционную систему потери давления оценены быстро.

а) б)

в)

г)

д)

Рис. 1. Отражательный глушитель для дезинфицируемой вентиляционной системы: а – гнутые листы; б – геометрия отражающих элементов в глушителе длиной 1 м; в – геометрия отражающих элементов в глушителе длиной 2 м; г – акустическая эффективность глушителя; д – схема глушителя в воздуховоде Примечание: составлен автором по результатам данного исследования

а)

б)

в)

Рис. 2. Резонаторный глушитель для дезинфицируемой вентиляционной системы: а – гнутые листы; б – схема глушителя из двух резонаторов Гельмгольца в воздуховоде; в – акустическая эффективность глушителя Примечание: составлен автором по результатам данного исследования

Отсутствие обсуждения в контрольной группе нескольких вариантов компоновки резонаторного глушителя указывает на опасение магистрантов ошибиться и, несмотря на верность расчетов, на не в полной мере развитую профессиональную уверенность.

Магистранты экспериментальной группы выбирали рациональную конструктивную схему низкочастотного глушителя для дезинфицируемой вентиляционной системы. Было разработано устройство, в котором набор гнутых листов (рис. 2, а) формирует два резонатора Гельмгольца (рис. 2, б) с необходимой акустической эффективностью (рис. 2, в) и потерями давления до 30 Па. К каркасу устройства крепятся гнутые листы, съемные стенки корпуса, наклонное дно с гидрозатвором.

Высокое качество дискуссии в экспериментальной группе подтверждает перенос приобретенного магистрантами опыта успешной разработки глушителей. Следовательно, по результатам, полученным на пилотной выборке, выполнение актуализированного задания обеспечило повышение профессиональной уверенности.

Заключение

Актуализация интегрированных заданий ориентируется на развитие профессиональной уверенности магистрантов.

В процессе обоснования акцентирования конструктивной схемы в актуализированном задании на разработку реактивных глушителей шума для вентиляционных систем с дезинфекцией было установлено следующее:

− привлечение внимания к конструктивным элементам глушителя и применение образных моделей позволяет снять когнитивную нагрузку при разработке многокомпонентных устройств;

− задание с акцентированной конструктивной схемой глушителя оказывает прямое влияние на приобретение магистрантами опыта успешной разработки средств акустической безопасности, свидетельствующего о повышении профессиональной уверенности;

− перенос опыта успешной разработки реактивных глушителей, приобретенного магистрантами при выполнении актуализированного задания, подтверждается экспериментально.

Профессиональная уверенность магистрантов формируется с помощью педагогического дизайна актуализированного задания, который включает в себя следующие ключевые факторы: снижение когнитивной нагрузки за счет применения образных моделей, пошагово создающих «ситуацию успеха»; четкое структурирование деятельности, снимающее страх перед многокомпонентным объектом; коллективная рефлексия в групповой дискуссии, позволяющая закрепить позитивный опыт успешной разработки устройств.

Для подтверждения статистической значимости результатов планируется расширение выборки в будущих исследованиях.