Хисаметдинов Ф.З., к.т.н. Валеев А.С.

Сибайский институт (филиал) Башгосуниверситета

Применение математического моделирования при изучении общетехнических дисциплин

Одним из положений Болонского процесса является компетентностный подход к обучению, при этом во многих исследованиях отмечается недостаточное внимание к таким аспектам высшего образования, как индивидуальная субъективность, конструкторско-исследовательская культура, творческий подход, профессиональная мобильность и др.

Компетентностный подход выдвигает на первое место не информированность студента, а способность решать проблемы, способность используя фундаментальные и прикладные умения и навыки, самостоятельно разрабатывать и реализовывать методы решения проблем, возникающих в познании и объяснении явлений действительности, при освоении современной техники и технологии, в практической жизни при выполнении социальных ролей, в овладении профессией в высшем учебном заведении и др. Данный вид компетентности можно назвать конструкторско-исследовательской компетентностью.

Применительно к подготовке учителей технологии процесс формирования конструкторско-исследовательской компетентности может быть реализован акцентированием на отдельные моменты междисциплинарных связей дисциплин общетехнического и фундаментального циклов. В частности, при изучении таких дисциплин, как «Электротехника», «Теплотехника и тепловые машины», «Сопротивление материалов» имеется возможность фундаментализации изложения отдельных вопросов в контексте материала, изучаемого в курсе высшей математики, рассмотрения вывода используемых в прикладной дисциплине расчетных формул из абстрактных фундаментальных законов, сформулированных в алгебраической, дифференциальной или другой форме. Данная возможность может быть реализована введением в учебную программу дисциплины по выбору «Математическое и компьютерное моделирование», ориентированной на развитие у студентов междисциплинарной преемственности и взаимосвязи такой фундаментальной дисциплины, как высшая математика и прикладных дисциплин общетехнического цикла. Математическое моделирование – это методология научной и практической деятельности, основанная на построении, исследовании и использовании математических моделей объектов и процессов. Вообще, под термином «моделирование» понимается замещение реального объекта (оригинала) его условным образом или другим объектом (моделью) и изучение оригинала путем исследования свойств его модели. В математическом моделировании оригинал заменяется некоторым математическим объектом, а имеющие для него место законы – их формальными математическими трактовками.

Например, распределение электрического потенциала, изучаемое в дисциплине «Электротехника» и распределение температур, и как следствие величина теплового потока, являющаяся искомой в большинстве задач в рамках дисциплины «Теплотехника и тепловые машины», в общем случае описываются дифференциальными уравнениями в частных производных одного и того же типа, и расчетные формулы, приводимые в учебной литературе по данным прикладным дисциплинам, являются аналитическими решениями данных уравнений в конкретных постановках задач Коши.

Процесс моделирования в общем, и математического моделирования в частности, является одним из классических видов конструкторско-исследовательской деятельности. Поэтому изучение студентами отдельных аспектов математического моделирования, затрагивающих вопросы прикладных общетехнических дисциплин, позволяет формировать специалиста, имеющего целостное представление картины междисциплинарных связей и преемственности отдельных технических направлений, умеющего решать технические и конструкторские задачи, выходящие за рамки стандартных постановок, рассматриваемых в учебной литературе, и тем самым имеющего более высокий уровень конструкторско-исследовательской компетентности.

Для формирования специалиста, имеющего конструкторско-исследовательскую компетентность, необходимо освоение самой методики и общих подходов к решению прикладных (общетехнических) проблем исходя из конкретной прикладной постановки, с использованием математического аппарата, методов математического моделирования. Конструкторско-исследовательская компетентность, обусловленная приведенными факторами должна реализоваться как профессиональная гибкость, неподверженность избитым штампам в решении прикладных (общетехнических) задач, умение отойти от стандартных подходов. Именно изучение методов математического моделирования, как отдельной дисциплины, является фактором, формирующим конструкторско-исследовательскую компетентность будущих технических специалистов.

Литература

1. Концепция модернизации Российского образования на период до 2010 года. - М., 2001.

2. Егоренков Д.Л., Фрадков А.Л., Харламов В.Ю. Основы математического моделирования. БГТУ. СПб., 1996.

3. Васильков Ю. В.. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании М., «Финансы и статистика» 1999.