Разработка комплекта профессионально ориентированных задач математического моделирования для повышения мотивации к изучению математики у студентов инженерных специальностей железнодорожного университета

Статья посвящена решению проблемы низкой мотивации к изучению математики у студентов в железнодорожном университете. Для этого предлагается использовать междисциплинарный подход к обучению будущих инженеров, заинтересовывать их конкретными примерами применения математического аппарата при решении профессионально ориентированных задач. Возникает необходимость, связанная с формированием соответствующего комплекта задач. Такие задачи, во-первых, должны предусматривать междисциплинарность, для чего может быть применена методология математического моделирования. Во-вторых, желательно, чтобы комплект содержал хотя бы одну задачу по всем основным разделам дисциплины «Математика» для каждой специальности. В-третьих, эти задачи должны обладать невысоким уровнем сложности. Цель статьи состоит в разработке теоретически обоснованного комплекта профессионально-ориентированных задач, направленного на повышение мотивации и формирование прикладных математических компетенций у студентов инженерных специальностей железнодорожного вуза. Включенные в комплект задачи иллюстрируют важность при изучении математики таких разделов, как «Матрицы» и «Системы линейных алгебраических уравнений». Для специальности «Подвижной состав железных дорог» рассмотрена задача о расчёте перераспределения нагрузок между осями локомотива в режиме тяги, для специальности «Эксплуатация железных дорог» – задача о восстановлении плана грузовых перевозок. Для специальности «Системы обеспечения движения поездов» рассмотрена задача о расчёте линейной электрической цепи постоянного тока, для специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» – задача о расчёте перемещений в узлах двухступенчатого стержня методом конечных элементов. Во всех задачах роль математической модели играет небольшая система линейных алгебраических уравнений, решение которой можно легко найти вручную. Обоснована важность решения каждой задачи в будущей инженерной деятельности. Применение методологии математического моделирования в каждой задаче позволило обосновать связь дисциплины «Математика» с другими дисциплинами.

Ключевые слова:
инженерное образование, математика, математическое моделирование, система линейных алгебраических уравнений, междисциплинарный подход, мотивация, профессионально-ориентированная задача
Иркутский государственный университет путей сообщения
664074, г. Иркутск, Иркутская область, ул. Чернышевского, д. 15
Россия
  1. Архипова Н.А., Евдокимова Н.Н., Рудина Т.В. Применение профессионально направленных задач для студентов различных специальностей в процессе изучения математики // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Проблемы высшего образования. 2020. № 1. С. 26–29.
  2. Белашов В.Ю. Высшая математика в инженерной подготовке: перколяционная модель обучения // Вестник КГЭУ. 2016. Т. 2. С. 59–70. URL: http://dspace.kpfu.ru/xmlui/handle/net/105829
  3. Богатова С.В. О мотивации студентов к изучению раздела математики «Линейная алгебра» // Актуальные проблемы преподавания математики в техническом вузе. 2019. № 7. С. 50–54.
  4. Бочкарев А.А., Нос В.А., Гончаренко Е.А. Динамические и стохастические задачи линейного программирования в логистике и управлении цепями поставок // Экономика, предпринимательство и право. 2024. Т. 14. № 4. С. 1123–1148. DOI: 10.18334/epp.14.4.120730
  5. Волков И.В., Матва А.М., Рубан В.Г., Уразгильдеев Р.Х. Применение пакета MATHCAD при расчете механической части локомотивов. Ростов-на-Дону: РГУПС, 2000.
  6. Забавская А.В. Сборник профессионально ориентированных задач и упражнений по математике (и использованием электронно-образовательных ресурсов). Минск: БНТУ, 2019.
  7. Каменев С.В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях. Оренбург: ОГУ, 2019.
  8. Мателенок А.П., Вакульчик В.С. Междисциплинарная интеграция как основа обучения математике студентов технических специальностей // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2022. № 206. С. 167–183. DOI: 10.33910/1992-6464-2022-206-167-183
  9. Михальченко Г.С., Кашников В.Н., Коссов В.С., Симонов В.А. Теория и конструкция локомотивов. М.: Маршрут, 2006.
  10. Моисеева Н.А., Полякова Т.А. Задачи информационно-математического моделирования как средство реализации междисциплинарной интеграции в преподавании математики и информатики в техническом вузе // Концепт. 2022. № 9. С. 52–64. DOI: 10.24412/2304-120X-2022-11063
  11. Осипов Ю.М., Борисов П.А. Методы расчета линейных электрических цепей. СПб: НИУ ИТМО, 2012.
  12. Пашков Н.Н. Транспортная логистика (линейное программирование). М.: Прометей, 2020.
  13. Собашко Ю.А., Катержина С.Ф., Бабенко А.С. Формирование межпредметных связей при изучении дисциплины «Линейная алгебра» // Актуальные технологии преподавания в высшей школе. 2019. С. 32–35.
  14. Фролов Н.О., Ветлугина О.И., Козаков Д.Ю. Конструкция тягового подвижного состава и тяга поездов. Екатеринбург: УрГУПС, 2016.
  15. Чупахина И.А., Дерева А.С. Становление инженерного образования в России в контексте современности // Профессиональная ориентация. 2021. № 1. С. 11–19.
  16. Шимановский А.О., Путято А.А. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики. Гомель: БелГУТ, 2008.
Для цитирования:
Базилевский М. П. Разработка комплекта профессионально ориентированных задач математического моделирования для повышения мотивации к изучению математики у студентов инженерных специальностей железнодорожного университета // Cоntinuum. Математика. Информатика. Образование. 2025. № 3 (39). C. 60-72. https://doi.org/10.24888/2500-1957-2025-3-60-72