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.
- 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.
- 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
- Богатова С.В. О мотивации студентов к изучению раздела математики «Линейная алгебра» // Актуальные проблемы преподавания математики в техническом вузе. 2019. № 7. С. 50–54.
- 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
- 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.
- Забавская А.В. Сборник профессионально ориентированных задач и упражнений по математике (и использованием электронно-образовательных ресурсов). Минск: БНТУ, 2019.
- Каменев С.В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях. Оренбург: ОГУ, 2019.
- 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
- Михальченко Г.С., Кашников В.Н., Коссов В.С., Симонов В.А. Теория и конструкция локомотивов. М.: Маршрут, 2006.
- 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
- Осипов Ю.М., Борисов П.А. Методы расчета линейных электрических цепей. СПб: НИУ ИТМО, 2012.
- Пашков Н.Н. Транспортная логистика (линейное программирование). М.: Прометей, 2020.
- 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.
- Фролов Н.О., Ветлугина О.И., Козаков Д.Ю. Конструкция тягового подвижного состава и тяга поездов. Екатеринбург: УрГУПС, 2016.
- Чупахина И.А., Дерева А.С. Становление инженерного образования в России в контексте современности // Профессиональная ориентация. 2021. № 1. С. 11–19.
- Шимановский А.О., Путято А.А. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики. Гомель: БелГУТ, 2008.