Развитие ИКТ-компетентности у студентов при обучении обратным задачам для дифференциальных уравнений с использованием компьютерных технологий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проблема и цель. Большая потребность применения теории обратных задач для дифференциальных уравнений (ОЗ) в исследованиях прикладных задач объясняется возможностью эффективно изучать труднодоступные или недоступные совсем объекты и процессы, выявлять, например, местоположения объектов, определять их форму и т. д. Кроме того, возможно выявить причинно-следственные связи происходящих процессов и явлений (см., например, [5; 6; 8; 11; 14; 17; 19]). Это оказалось доступным во многом благодаря современным компьютерным технологиям, которые позволяют исследовать разнообразные математические модели обратных задач, реализуют современные вычислительные алгоритмы численного решения обратных задач для дифференциальных уравнений, осуществляют трехмерную визуализацию их решений и контроль точности вычислений. Данное обстоятельство объясняет широкое внедрение современных компьютерных технологий в процесс обучения ОЗ студентов высших учебных заведений физико-математических направлений подготовки (см., например, [2; 5; 6; 8; 10-14; 17; 19; 20]). В процессе преподавания ставятся цели, направленные на то, чтобы студенты сформировали систему фундаментальных знаний в области теории и практики обратных задач, прикладной и вычислительной математики, приобрели умения и навыки выбирать и применять компьютерные технологии для поиска решений обратных задач, развили свою ИКТ-компетентность. Методология. Развитие ИКТ-компетентности у студентов вузов физико-математических направлений подготовки в результате обучения ОЗ обеспечивается тем, насколько успешно будут реализованы на практике условия, среди которых: 1) привлечение специалистов в области обратных задач для дифференциальных уравнений, имеющих опыт применения компьютерных технологий при исследовании обратных задач; 2) проведение лекционных и практических занятий с использованием мультимедийных и компьютерных технологий; 3) реализация дидактических принципов обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений с использованием компьютерных технологий; 4) привлечение студентов к выполнению семестровых заданий, курсовых и выпускных квалификационных работ по обратным задачам для дифференциальных уравнений с использованием компьютерных технологий. Результаты. На практических занятиях студенты приобретают умения и навыки применять современные компьютерные технологии при исследовании ОЗ, а также опыт анализа новой информации об исследуемых физических процессах и явлениях с использованием компьютерных технологий. Студенты формируют знания о роли компьютерных технологий в мобильном исследовании математических моделей ОЗ, демонстрируя ИКТ-компетентность. Заключение. Развитая в процессе обучения ОЗ с использованием компьютерных технологий ИКТ-компетентность позволит студентам в своей будущей профессиональной деятельности эффективно применять разнообразные компьютерные технологии при исследовании математических моделей обратных задач.

Об авторах

Виктор Семенович Корнилов

Московский городской педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vs_kornilov@mail.ru

доктор педагогических наук, кандидат физико-математических наук, профессор, профессор кафедры информатизации образования

Российская Федерация, 127521, Москва, ул. Шереметьевская, 29

Список литературы

  1. Belenkova I.V. Metodika ispol’zovanija matematicheskih paketov v professional’noj podgotovke studentov vuza [Method of using mathematical packages in professional training of university students]: dissertation of the candidate of pedagogical sciences. Ekaterinburg, 2004. 170 p.
  2. Bidaibekov E.S., Kornilov V.S., Kamalova G.B. Obuchenie budushhih uchitelej matematiki i informatiki obratnym zadacham dlja differencial’nyh uravnenij [The training of future teachers of mathematics and informatics inverse problems for differential equations]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Seriya: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Series: Informatics and Informatization of Education]. 2014. No. 3(29). Pp. 57–69.
  3. Buzhinskaya N.V. Metodika ocenki urovnja IKT-kompetentnosti studentov pedagogicheskih vuzov [Methodology for assessing the level of ICT competence of students of pedagogical universities]. Vestnik Brjanskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Bryansk State University]. 2016. No. 1(27). Pp. 319–324.
  4. Boronenko T.A., Fedotova V.S. Formirovanie IKT-kompetentnosti nauchno-pedagogicheskih kadrov v trehurovnevoj sisteme vysshego obrazovanija [Formation of ICT competence of scientific and pedagogical personnel in the three-level system of higher education]. Obrazovanie i nauka [Education and science]. 2016. No. 1. Pp. 95–106.
  5. Vatulyan A.O., Belyak O.A., Sukhov D.Yu., Yavruyan O.V. Obratnye i nekorrektnye zadachi [Inverse and ill-posed problems]: textbook. Rostov-on-Don: Southern Federal University Publ., 2011. 232 p.
  6. Denisov A.M. Vvedenie v teoriju obratnyh zadach [Introduction to the theory of inverse problems]: textbook. Moscow: Izd-vo Moskovskogo universiteta, 1994. 207 p.
  7. Efimova T.N. Formirovanie informacionno-kommunikativnoj kompetentnosti kak neobhodimoe uslovie jeffektivnosti professional’noj dejatel’nosti budushhego specialist [Formation of information and communication competence as a necessary condition for the eff of professional activity of the future specialist]. http://migha.ru/formirovanieinformacionno-kommunikativnoj-kompetentnosti.html (accessed: 31.07.2019).
  8. Kabanikhin S.I. Obratnye i nekorrektnye zadachi [Inverse and ill-posed problems]: a textbook for university students. Novosibirsk: Sibirskoe nauchnoe izdatel’stvo, 2009. 458 p.
  9. Kiseleva T.G., Kartseva S.S. Model formirovanija IKT-kompetencii u studentov pedagogicheskih special’nostej [Model of ICT competence formation in students of pedagogical specialties]. Za kachestvennoe obrazovanie [For quality education]: proceedings of III All-Russian forum (with international participation). Saratov: SGMU, 2018. http:// filling-form.ru/other/121775/index.html?page=25 (accessed: 31.07.2019).
  10. Kornilov V.S. Realizacija didakticheskih principov obuchenija pri ispol’zovanii obrazovatel’nyh jelektronnyh resursov v kurse “Obratnye zadachi dlja differencial’nyh uravnenij” [Implementation of didactic principles of teaching using educational electronic resources in the course “Inverse problems for differential equations”]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Informatization in Education]. 2006. No. 1(3). Pp. 40–44.
  11. Kornilov V.S. Obratnye zadachi v soderzhanii obucheniya prikladnoj matematike [Inverse problems in the content of teaching applied mathematics]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Informatization in Education]. 2014. No. 2. Pp. 109–118.
  12. Kornilov V.S. Obuchenie studentov obratnym zadacham dlja differencial’nyh uravnenij kak faktor formirovanija kompetentnosti v oblasti prikladnoj matematiki [Teaching students inverse problems for differential equations as a factor of competence formation in the field of applied mathematics]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Informatization in Education]. 2015. No. 1. Pp. 63–72.
  13. Kornilov V.S. Realizacija nauchno-obrazovatel’nogo potenciala obuchenija studentov vuzov obratnym zadacham dlja differencial’nyh uravnenij [Realization of scientific and educational potential of training of students of higher education institutions in the inverse problems for the differential equations]. Kazanskij pedagogicheskij zhurnal [Kazan pedagogical journal]. 2016. No. 6. Pp. 55–59.
  14. Kornilov V.S. Teorija i metodika obuchenija obratnym zadacham dlja differencial’nyh uravnenij [Theory and technique of training to the inverse problems for differential equations]: monography. Moscow: OntoPrint Publ., 2017. 500 p.
  15. Kornilov V.S., Karymsakova A.J. Informatizacija obuchenija budushhih uchitelej matematiki linejnoj algebre kak faktor razvitija IKT-kompetentnosti [Informatization of training of future teachers of mathematics in linear algebra as a factor of ICT competence development]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Seriya: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Series: Informatics and Informatization of Education]. 2019. No. 3(49). Pp. 69–79.
  16. Nesterova I.A. IKT-kompetentnost [ICT competence]. http://odiplom.ru/lab/ikt-kompetentnost.html (accessed: 31.07.2019).
  17. Romanov V.G. Obratnye zadachi dlja differencial’nyh uravnenij [Inverse problems for diff ential equations]: special course for NGU students. Novosibirsk: NGU, 1973. 252 p.
  18. Sabitova N.G. Formirovanie informacionno-kommunikacionnyh kompetencij studentov bakalavriata sredstvami jelektronnyh obrazovatel’nyh tehnologij [Formation of information and communication competences of undergraduate students by means of electronic educational technologies]: dissertation of the candidate of pedagogical sciences. Izhevsk, 2012. 200 p.
  19. Yurko V.A. Vvedenie v teoriyu obratnyh spektral’nyh zadach [Introduction to the theory of inverse spectral problems]: textbook. Moscow: Fizmatlit Publ., 2007. 384 p.
  20. Bidaibekov Y.Y., Kornilov V.S., Kamalova G.B., Akimzhan N.Sh. Fundamentalization of knowledge system on applied mathematics in teaching students of inverse problems for differential equations. AIP Conference Proceedings (Antalya, Turkey, November 5–7, 2015). 2015. Vol. 1676. No. 1. https://doi.org/10.1063/1.4930470

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».