Педагогические науки/2. Проблемы подготовки специалистов

Николайчук С.Д.

Кузнецкий институт информационных и управленческих технологий, Россия

Роль и место математических знаний в содержании подготовки будущих инженеров

Структура профессиональной подготовки инженера в техническом вузе включает в себя следующие составляющие: естественнонаучную, гуманитарную, инженерную, производственно-практическую. Естественнонаучная подготовка обеспечивает базу для овладения будущими специалистами основ технических наук. Она требует решения целого ряда проблем, связанных с оптимальным отбором содержания учебных дисциплин, структурных составляющих, постановкой целей и задач учебных курсов, разработкой критериев эффективности процесса усвоения студентами предметных, специальных и профессиональных знаний. Естественнонаучная составляющая в подготовке инженера представлена курсами математики, информатики, физики, теоретической механики и химии. Они позволяют будущим специалистам усвоить закономерности возникновения и функционирования технического знания, научиться использовать их в практической деятельности. Математическая подготовка становится все более необходимой и неотъемлемой частью общеобразовательной подготовки будущих инженеров и технических работников, поскольку специалист технического профиля должен уметь использовать математический аппарат для решения производственных задач.

Основными целями курса "Математика" являются: обучение студентов основам теории множеств и пределов, дифференциального и интегрального исчисления, навыкам работы с различными системами координат, методам решения систем линейных алгебраических уравнений, кратным и криволинейным интегралам, основам векторного анализа, методам решения дифференциальных уравнений, методам теории функций комплексной переменной, основам теории вероятностей и теории оптимизации. Преподавание курса рассчитано в основном на 1-4 семестры, что позволяет студентам использовать полученные знания в специальных дисциплинах уже на первых годах обучения, а также при выполнении курсовых работ, проектов, а затем и в дипломном проектировании.

Математическая подготовка студентов складывается из изучения математики и ее применения в других дисциплинах. При этом в процессе изучения специальных дисциплин, выполнения курсовых и дипломных проектов происходит закрепление, конкретизация, расширение, углубление знаний и навыков студентов, полученных в курсе математики. Курс математики в максимальной степени должен учитывать потребности специальных дисциплин.

Изучение математики и её методов в курсе технических дисциплин позволяет будущему специалисту приобрести необходимые базовые знания, расширять кругозор, развивать мышление. Все это способствует в будущем успешной профессиональной деятельности.

Реализация целей обучения в настоящее время возможна лишь при условии использования современных методов обучения, реализации внутрипредметных и межпредметных связей, прикладной направленности обучения математики.

Базовый курс «Математика» на технических специальностях вузов входит в цикл естественнонаучных дисциплин. В соответствии с концепцией многоуровневой системы подготовки специалистов, именно этим дисциплинам отводится ведущая роль в обеспечении фундаментального образования будущего инженера как основы последующей профессионализации.

На технических специальностях математика начинает изучаться уже с первого семестра, начиная с разделов: элементы линейной алгебры, векторная алгебра, аналитическая геометрия на плоскости и в пространстве, дифференциальная геометрия, введение в математический анализ (пределы, дифференциальное исчисление функции одной переменной).

Во втором семестре рассматривают интегральное исчисление функции одной переменной, функции нескольких переменных, комплексные числа, обыкновенные дифференциальные уравнения первого и высших порядков.

Третий семестр посвящен изучению последовательностей и рядов, кратных, криволинейных и поверхностных интегралов, элементов теории поля, теории функций комплексного переменного, операционного исчисления. И, наконец, в четвертом семестре рассматривают теорию вероятностей, математическую статистику и случайные процессы.

Охарактеризуем некоторые особенности изучения отдельных вопросов математического анализа.

При изучении вопроса математического анализа «производная и дифференциал функции, их геометрический и механический смысл» важно показать, как понятие производной используется для изучения многообразных явлений и процессов реального мира. Несмотря на то, что математика является одной из самых абстрактных наук, абстрактность эта не означает оторванности ее понятий от понятий действительного мира. Глубина идей, заложенных в тех или иных математических понятиях, позволяет найти им приложения в различных сферах.

При рассмотрении вопроса «производные и дифференциалы элементарных функций» следует обратить внимание на то, что движение некоторых объектов технологических установок, приспособлений происходит по законам, описываемым элементарными функциями, для вычисления производных которых имеются готовые формулы, что облегчает в дальнейшем работу по исследованию каких-либо технологических процессов и объектов, а также по изучению остальных вопросов дифференциального исчисления.

Иногда технологические процессы описываются при помощи функций, которые являются обратными к некоторым рассматриваемым функциям, или же являются заданными неявно или параметрически, а также сложными функциями и др. В этом случае также имеются известные правила вычисления производных от данных функций.

При изучении темы «дифференциальное исчисление функций нескольких переменных» необходимо обратить внимание обучаемых на то, что изучаемая ранее тема «дифференциальное исчисление функции одной переменной» является своего рода упрощением реально существующих производственных процессов, т.к. чаще всего в действительности ход того или иного процесса характеризуется несколькими величинами и характер его протекания также зависит от многих факторов, которые при определенных условиях могут даже изменить его вид.

Математика относится к числу тех наук, которые определяют развитие и ускорение научно-технического прогресса. Без достаточной математической подготовки невозможно осуществлять решение практических задач в любой сфере профессиональной деятельности человека. Особенно важны и необходимы глубокие и основательные математические знания для будущих инженеров, призванных эффективно решать всевозможные проектировочные, расчетные, технологические и др. задачи в сфере машиностроения, автомобильной и авиационной промышленности.

Полноценное усвоение математических теорий, тех или иных разделов математики и даже отдельных учебных вопросов математических курсов в технических вузах сегодня немыслимо вне рассмотрения прикладного аспекта изучаемого содержания, прямой или опосредованной связи его со сферой профессиональной деятельности будущего специалиста. Именно математика, являясь универсальным языком для описания и исследования процессов и явлений различной природы, в наибольшей мере способствует развитию у будущего специалиста данных качеств.