УДК 378

Родиошкина Ю.Г., Родиошкин М.Ю.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

This work is about use of a method of mathematical modeling in educational process of technical university.

Keywords: fundamentality, professionally directed training, mathematical modeling, differential equation

Эта работа об использовании метода математического моделирования в учебном процессе технических вузов.

Ключевые слова: фундаментальность, профессионально направленная подготовка, математическое моделирование, дифференциальное уравнение

На современном этапе развития российского общества стоит проблема качественного обновления образования в сфере профессиональной подготовки специалистов технического профиля. В соответствии с положениями Государственного стандарта высшего профессионального образования технические вузы должны обеспечить высокий уровень усвоения фундаментальных и специальных знаний и умений студентов на основе эффективной организации их учебно-познавательной деятельности.

Методическая система обучения будущего инженера, на наш взгляд, должна быть построена на комплексном методологическом подходе с использованием в учебном процессе различных дидактических принципов: межпредметных связей, фундаментальности, профессиональной направленности, единства фундаментальности и профессиональной направленности [1], научности и др.

В свое время реализация принципа межпредметных знаний позволила качественно усовершенствовать образование, организовать целостный учебный процесс. Дальнейшее совершенствование системы образования требует развития принципа межпредметности и внедрения идеи межпредметной интеграции, где будут отражены общенаучные принципы, методы, в том числе и методы моделирования.

В настоящее время метод моделирования, являясь чрезвычайно важным методом исследования, широко применяется во всех научных областях. Математическое моделирование как метод научного познания, рожденный естествознанием и опирающийся на современный математический аппарат, дает существенный вклад в развитие современной науки.

Сущность этой методологии состоит в замене исходного объекта (процесса) его «образом» – математической моделью – изучение которой дает новую информацию об объекте познания, его закономерностях. Математические модели не только позволяют давать количественное описание изучаемых явлений и прогнозировать их дальнейшее развитие, но и дают указание, что следует наблюдать и какие эксперименты ставить, если только предложенная математическая модель удовлетворительна.

При математическом моделировании модель будет представлять совокупность математических выражений, логически связанных между собой. Классическими методами построения математических моделей в настоящее время принято считать методы, где используются объективные законы естествознания, выраженные в форме дифференциальных, разностных, интегральных, алгебраических уравнений и неравенств, логических и функциональных соотношений. Широкое использование метода математического моделирования позволяет формировать у студентов представления о роли математических методов, о характере отражения математикой явлений окружающего мира.

Одним из приоритетных направлений профессиональной деятельности будущего инженера является умение математически моделировать физические процессы, лежащие в основе технологии и технологических процессах. Это один из основных методологических подходов, предназначенный для изучения реальных процессов, когда натурный эксперимент оказывается слишком дорогим и сложным, либо запрещен или невозможен.

Приведем примеры.

Курс физики в техническом вузе предполагает создание научной базы для изучения профессиональных дисциплин, фундаментом которых являются физические явления и законы. В содержании профильного (вариативного) компонента курса физики предлагается рассматривать задачи, в основе которых лежит технология, технологический объект или процесс, решение которых осуществляется с помощью математического моделирования. В [2] выявлена последовательность действий при решении таких задач, что позволяет реализовать профессиональную направленность обучения физике, межпредметные и внутрипредметные связи физики с профилирующими дисциплинами.

Для реализации современного подхода к разработке новых материалов и технологий в рамках курса «Материаловедение» для студентов инженерных специальностей целесообразно применять моделирование процессов термомеханической обработки металлов. На базе Санкт-Петербургского государственного политехнического университета успешно функционирует лаборатория «Исследование и моделирование структуры и свойств металлических материалов», где осуществляют физическое моделирование процессов обработки металлов, а также математическое (компьютерное) моделирование как отдельных процессов изменения/формирования микроструктуры металлических сплавов в результате различных воздействий, так и совокупностей взаимодействующих между собой процессов.

При структурном анализе и синтезе различных механизмов в рамках дисциплины «Теория механизмов и машин» целесообразно применять структурные математические модели, что позволяет значительно увеличить информацию о структурных группах и упростит их синтез и анализ.

С появлением мощных компьютеров метод математического моделирования значительно расширяет возможности проектирования, так как позволяет исследовать весьма сложные математические модели.

Так выпускнику технического вуза в процессе будущей инженерной деятельности придется иметь дело с проектированием станков. Современные металлорежущие станки и их отдельные узлы являются сложными техническими системами, состоящими из отдельных элементов. Поведение станка в процессе его работы во многих случаях можно описать при помощи математической модели, имеющей вид системы дифференциальных уравнений, как линейных, так и нелинейных.

Каждому виду расчета соответствует своя математическая модель, являющаяся тем необходимым инструментом, с помощью которого можно получить необходимую информацию для принятия технического решения.

Следовательно, на современном этапе подготовки студентов технических вузов целесообразным является обучение математическому моделированию в рамках изучаемых дисциплин.

Литература

1. Масленникова Л.В. Взаимосвязь фундаментальности и профессиональной направленности в подготовке по физике студентов инженерных вузов: автореф. дис. ... д-ра пед. наук / Л.В. Масленникова. – М., 2001. – 42 с.

2. Масленникова Л.В., Родиошкина Ю.Г. Математическое моделирование как основа вариативного компонента курса физики в техническом вузе // Учебный эксперимент в образовании: научно- методический журнал. – Саранск: МПГУ им. М.Е Евсевьева, 2011. №4. С. 21-30.