Geum.ru

И. К. Асмыкович Белорусский государственный технологический университет

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ УИРС и НИРС ПО МАТЕМАТИКЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ УНИВЕРСИТЕТАХ

И.К.Асмыкович


Белорусский государственный технологический университет asmik@tut.by

Студенты младших курсов технических университетов имеют реальную возможность заниматься учебно-исследовательской работой по прикладной математике только используя хорошо развитую систему прикладных математических пакетов для ЭВМ. В докладе показано, как для студентов специальности «автоматизация технологических процессов и производств» удается организовать НИРС с выступлениями студентов на научных конференциях и симпозиумах, так и с успешным участием в конкурсах студенческих научных работ.

Переход Республики Беларусь на инновационный путь развития остро ставит вопрос о привлечении студентов младших курсов технических вузов к студенческой учебно-исследовательской и научно-исследовательской работе. Это особенно важно при переходе к новым учебным планам, которые сокращают объемы преподавания фундаментальных наук. Необходимость фундаментальности высшего технического образования [1] требует обратить особое внимание на преподавание и использование высшей математики. К сожалению, широкое увлечение тестами привело к снижению уровня понимания математики нынешними выпускниками средних школ, а различные педагогические эксперименты усугубляют данную ситуацию. Поэтому привлекать студентов младших курсов технических вузов к учебно-исследовательской работе по теоретической математике весьма затруднительно, да, впрочем, и не нужно. Конечно, полезно использовать опыт математических олимпиад и других видов соревнований для более раннего выявления студентов, способных к активной научной работе. Но получение конкретных результатов для студентов технических вузов возможно только при рассмотрении математических моделей конкретных задач желательно связанных с будущей специальностью. Вот здесь на помощь приходят современные ПЭВМ и пакеты прикладных математических программ для них [3]. С их помощью можно изучать некоторые задачи будущей специальности, в частности, задачи качественной теории управления линейными динамическими системами и модифицировать алгоритмы их решения.


Здесь можно использовать элементы дистанционного обучения, хотя по нашему мнению, как отмечают и другие авторы [2] при обучении высшей математике это пока преждевременно. Ведь система дистанционного обучения хороша при получении второго высшего образования и эффективна для учащихся, которые хорошо знают свою цель и упорно идут к ней. А на младших курсах технических вузов студенты не очень уверено работают с компьютером, да и умение работать самостоятельно современная школа почти не развивает. В вузе на начальном этапе стоит задача отделить учащихся, которые не готовы к обучению в высшей школе и убедить тех, кто готовы, что это довольно тяжелый труд. Следовательно, работа с преподавателем по изучению фундаментальных наук остается основным вариантом. Как отмечал еще в 90-х годах 20-го века на одном из совещаний по проблемам управления академик В.А. Трапезников, что развитие ЭВМ впечатляет, но было бы печально, если бы на следующем совещании в зале были бы только машины. Ясно, что дистанционное обучение имеет свои преимущества, но не надо закрывать глаза и на его недостатки [2]. Вначале студент должен четко определиться в своих возможностях и потребностях, а затем использовать возможности информационных технологий.

Для студентов второго и третьего курсов в БГТУ преподается целый ряд математических дисциплин непосредственно связанных с применением ЭВМ. Это и «Планирование эксперимента», и «Экономико-математические методы и модели», и межкафедральная дисциплина «Математические модели в расчетах на ЭВМ и компьютеризация технологии в системах автоматики». Этот курс читается преподавателями двух кафедр и используется для изучения и применения специальных разделов высшей математики, необходимых для специальности «Автоматизация технологических процессов и производств». Из прикладных математических пакетов наибольшее применение для теории автоматического управления получил пакет MATLAB, поэтому на втором курсе преподаватели выпускающей кафедры учат студентов основным элементам этого пакета и их применению к решению прикладных задач. На третьем курсе эти знания закрепляются под руководством преподавателей кафедры высшей математики в лабораторном практикуме по вышеуказанной дисциплине. Лабораторные работы составлены таким образом, чтобы внести в них элементы научного исследования. Это значит, что в них заложен уровневый принцип организации работы, т.е. более слабому студенту предлагается просто выполнить работу согласно указанному алгоритму и предъявить результаты, а более сильные студенты должны провести исследование зависимости результата от изменения параметров, дать анализ экстремальных свойств решения. В последние годы, учитывая расширившийся парк ПЭВМ, такие задания выдаются для самостоятельной домашней работы. Обычно один вариант лабораторной работы выполняют два студента, чтобы они имели возможность обсудить полученные результаты и совместно оформить отчет. Но при защите отчета каждый студент получает свои вопросы, на которые он должен ответить.

Для более углубленного изучения возможностей применения прикладных математических пакетов на кафедре высшей математики работает студенческий научный кружок по применению пакета MATLAB в качественной теории управления линейными динамическими системами. Дальнейшая работа в таком направлении позволяет успешно работающим студентам принимать участие в научной работе и представлять полученные результаты на различных студенческих конференциях и симпозиумах [3] и занимать призовые места в республиканском конкурсе студенческих научных работ [4]. Эти студенты, как правило, поступают в магистратуру и аспирантуру и остаются в университете в качестве штатных преподавателей кафедры автоматизации технологических процессов и производств или занимаются научно-исследовательской работой в НИИ и ЦЗЛ.

Принципиальное значение имеет организация совместной работы выпускающей кафедры и кафедры высшей математики по использованию в лабораторном практикуме задач специальности, а в курсовом и дипломном проектировании математических методов. Для этого в курс «Математические модели в расчетах на ЭВМ и компьютеризация технологии в системах автоматики» включены лекции по управляемости и модальному управлению, методам оптимизации, линейному программированию, дифференциальным уравнениям с отклоняющимся аргументом, а в лабораторный практикум соответствующие разработки. Некоторые лабораторные работы составлены по конкретным задачам технических дисциплин, изучаемых студентами. По курсовому проектированию выдаются задания, которые требуют подробного анализа численных решений различных уравнений и применения нестандартных методов компьютерной математики. Иногда в курсе проектирования студенты должны использовать современные методы из научной периодики. По таким вопросам студентов старших курсов продолжают консультировать на кафедре высшей математики, а руководителями некоторых курсовых работ являются преподаватели кафедры высшей математики. В современных условиях, когда многие студенты имеют собственные персональные компьютеры, появились реальные возможности самостоятельной работы студентов по использованию ПЭВМ для решения задач с элементами научного исследования. При этом можно дать задание как разобраться в работе встроенных программ и алгоритмов в математических пакетах, так и компоновать новые программы из имеющихся алгоритмов.

Литература

  1. Асмыкович И. К., Игнатенко В.В. Научно-исследовательская работа по математике со студентами младших курсов технических вузов / Математика и математическое образование. Теория и практика: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 5. –Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2006.- с.53-56.
  2. Климова Е.В. Информатизация образования: тенденции, требования, противоречия // Материалы VI Международной науч.-методической конференции «Дистанционное обучение - образовательная среда XXI века» (22-23 ноября 2007 года) Минск, БГУИР. 2007, с. 8-9.
  3. Борщевский П.В., Асмыкович И.К. Расчет регулятора обеспечивающего инвариантность системы в среде MatLab / Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях. Материалы X Республиканской научной конференции студентов и аспирантов 12-17 марта 2007 года. Гомель 2007.- с.164-165.
  4. Марфин А.В., Калашников А.П., Асмыкович И.К.. Анализ и синтез регуляторов в математической модели смесительного бака //Сборник статей лауреатов и авторов научных работ, получивших первую категорию, Минск, 2007, с.99- 100.