Гуманитарные знания в содержании обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проблема и цель. В настоящее время гуманитаризация является тенденцией развития многих научных и образовательных областей, к числу которых, бесспорно, относится и прикладная математика. Очевиден существенный вклад прикладной математики в развитие человеческой цивилизации. Вместе с тем широко известно, что в некоторых случаях практическая реализация прикладных исследований влечет за собой глобальные экологические проблемы. Происходят необратимые негативные процессы в окружающей среде. Подобные ситуации неизбежно приводят к противоречию современных достижений мировой науки и ее социально-нравственных аспектов. Это проблема осознается не только учеными. Неслучайно одним из направлений совершенствования российской системы образования является гуманитаризация математического образования, концепция содержания которой разрабатываться с девяностых годов прошлого столетия. Одним из аспектов гуманитаризации математического образования является экологическое воспитание студентов. Определенный вклад в формирование экологического воспитания студентов физико-математических специальностей вузов вносит обучение обратным задачам для дифференциальных уравнений, содержание которого формируется на основе теории обратных задач для дифференциальных уравнений. В связи с чем в процессе обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений реализуются такие цели, как: знакомство студентов с основами гуманитарного анализа прикладных исследований, научение студентов самостоятельно формулировать логические выводы прикладного и гуманитарного характера по результатам исследования обратной задачи для дифференциальных уравнений. Методология. Достижение отмеченных выше дидактических целей обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений во многом обеспечивается тем, насколько успешно будут осуществлены на практике следующие дидактические задачи обучения: 1. реализация гуманитарного потенциала обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений; 2. формирование у студентов умений и навыков самостоятельного анализа прикладного и гуманитарного характера результатов исследования обратных задач для дифференциальных уравнений; 3. обоснование роли прикладной и вычислительной математики в развитии человеческой цивилизации. Кроме того, в процессе обучения студентов обратным задачам для дифференциальных уравнений целесообразно реализовывать систему гуманитарно-ориентированных учебных занятий. Это обусловлено тем, что в процессе такого обучения студенты приобретают фундаментальные знания не только в области математических методов исследования подобных прикладных задач. В процессе обучения обратным задачам студентам прививаются черты гуманитаризации. Результаты. В процессе обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений студенты приобретают умения и навыки анализировать полученные решения обратных задач, формулировать логические выводы об экологическом состоянии воздушного пространства, земной или водной среды, применять численные результаты решений обратных задач в гуманитарном анализе прикладных исследований. Заключение. Фундаментальные знания в области обратных задач для дифференциальных уравнений, умения и навыки использования этих знаний в своей профессиональной деятельности, обладание гуманитарной культурой, осознание гуманных отношений своей прикладной деятельности с окружающей средой и обществом способствует формированию у студентов духовности, развитию мировоззрения и осознания сопричастности к цивилизованному развитию общества.

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, заместитель заведующего кафедрой информатизации образования Московского городского педагогического университета

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

Список литературы

  1. 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. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2014. No. 3(29). Pp. 57—69.
  2. Bidaibekov E.S., Kornilov V.S., Saparbekova G.A. Effektivnost’ obucheniya studentov vuzov prikladnoj matematike v usloviyah gumanitarizacii matematicheskogo obrazovaniya [Learning Efficiency of University students applied mathematics in the conditions of humanitarization of mathematical education]. Vestnik Kazahskogo nacional’nogo pedagogicheskogo universiteta imeni Abaya. Seriya: Fiziko-matematicheskie nauki [Bulletin of Kazakh national pedagogical university named after Abay. Series of Physics and Mathematical Sciences]. 2015. No. 4(52). Pp. 13—18.
  3. Bolotelov N.V., Brodsky Yu.I., Olenev N.N., Pavlovsky Yu.N. Ekologo-social’no-ehkonomicheskie modeli: gumanitarnyj i informacionnyj aspekty [Ecological and socio-economic models: humanitarian and information aspects]. Informacionnoe obshchestvo [Information society]. 2001. No. 6. Pp. 43—51.
  4. Buhgejm A.L. Vvedenie v teoriju obratnyh zadach [Introduction to the theory of inverse problems]: monografiya. Novosibirsk: Nauka, Sibirskoe otdelenie, 1988. 181 p.
  5. Vatulyan A.O., Belyak O.A., Sukhov D.Yu., Yavruyan O.V. Obratnye i nekorrektnye zadachi [Inverse and incorrect tasks]: ucheb. posobie. Rostov-on-Don: Izd-vo Juzhnogo federal’nogo universiteta, 2011. 232 p.
  6. Denisov A.M. Vvedenie v teoriyu obratnyh zadach [Introduction to the theory of inverse problems]: uchebnoe posobie. M.: Izd-vo Moskovskogo universiteta, 1994. 207 p.
  7. Elanova M.M., Mantatova L.V. Gumanizaciya obrazovaniya v celyah ustojchivogo razvitiya [Humanization of education for sustainable development]: monografiya. Ulan-Udeh: Izd-vo VSGTU, 2006. 154 p.
  8. Ivanova T.A. Teoreticheskie osnovy gumanitarizacii obshchego matematicheskogo obrazovaniya [Theoretical foundations of humanitarization of general mathematical education]: dis.. d-ra ped. nauk. Nizhnij Novgorod, 1998. 338 p.
  9. Kabanikhin S.I. Obratnye i nekorrektnye zadachi [Inverse and incorrect problems]: uchebnoe posobie. Novosibirsk: Siberian scientific publishing house, 2009. 458 p.
  10. Komissarova S.A. Zadachnaya tekhnologiya kak sredstvo gumanitarizacii estestvennonauchnogo obrazovaniya [Task technology as a means of humanization of natural science education]: dis.. kand. ped. nauk. Volgograd, 2002. 215 p.
  11. Kornilov V.S. O mezhdisciplinarnom haraktere issledovanij prichinno-sledstvennyh obratnyh zadach [About cross-disciplinary character of researches of cause and effect inverse problems]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2004. No. 1(2). Pp. 80—83.
  12. Kornilov V.S. Nekotorye obratnye zadachi identifikacii parametrov matematicheskih modelej [Some inverse problem of identifying parameters of mathematical models]: uchebnoe posobie. M.: MGPU, 2005. 359 p.
  13. Kornilov V.S. Gumanitarnaya komponenta prikladnogo matematicheskogo obrazovaniya [Humanitarian component of applied mathematical education]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2006. No. 2(7). Pp. 94—99.
  14. Kornilov V.S. Obuchenie obratnym zadacham dlya differencial’nyh uravnenij kak faktor gumanitarizacii matematicheskogo obrazovaniya [Training in inverse problems for differential equations as a factor of humanitarization of mathematical education]: monografiya. M.: MGPU, 2006. 320 p.
  15. Kornilov V.S. Gumanitarnye aspekty vuzovskoj sistemy prikladnoj matematicheskoj podgotovki [The humanitarian aspects of the university system of applied mathematical preparation]. Nauka i shkola [Science and school]. 2007. No. 5. Pp. 23—28.
  16. Kornilov V.S. Gumanitarnyj analiz matematicheskih modelej obratnyh zadach [Humanitarian analysis of mathematical models of inverse problems]. Izvestiya Kurskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [News of Kursk State Technical University]. Kursk: KGTU, 2008. No. 3(24). Pp. 60—65.
  17. Kornilov V.S. Psihologicheskie aspekty obuchenija studentov vuzov fraktal’nym mnozhestvam [Psychological aspects of training of students of higher education institutions in fractal sets]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Serija: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Informatization in Education series]. 2011. No. 4. Pp. 79—82.
  18. Kornilov V.S. Laboratornye zanjatija kak forma organizacii obuchenija studentov fraktal’nym mnozhestvam [Laboratory sessions as a form of organization of teaching students fractal sets]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2012. No. 1(23). Pp. 60—63.
  19. Kornilov V.S. Obratnye zadachi v soderzhanii obucheniya prikladnoj matematike [Inverse problems in the content of teaching applied mathematics]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Serija: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Informatization in Education series]. 2014. No. 2. Pp. 109—118.
  20. Kornilov V.S. Obuchenie studentov obratnym zadacham matematicheskoj fiziki kak factor formirovanija fundamental’nyh znanij po integral’nym uravnenijam [Training of students in the inverse problems of mathematical physics as factor of formation of fundamental knowledge of the integrated equations]. Bjulleten’ laboratorii matematicheskogo, estestvennonauchnogo obrazovanija i informatizacii. Recenziruemyj sbornik nauchnyh trudov [Bulletin of laboratory of mathematical, natural-science education and informatization. The reviewed collection of scientific work]. Samara: Samarskij filial MGPU, 2015. Vol. VI. Pp. 251—257.
  21. Kornilov V.S. Obuchenie studentov obratnym zadacham dlja differencial’nyh uravnenij kak factor formirovanija kompetentnosti v oblasti prikladnoj matematiki [Students learning the inverse problems for differential equations as a factor of formation of competence in the field of applied mathematics]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Serija: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Informatization in Education series]. 2015. No. 1. Pp. 63—72.
  22. 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.
  23. Kornilov V.S. Bazovye ponyatiya informatiki v soderzhanii obucheniya obratnym zadacham dlya differencial’nyh uravnenij [The basic concepts of informatics in the content of education inverse problems for differential equations]. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Serija: Informatizacija obrazovanija [Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Informatization in Education series]. 2016. No. 1. Pp. 70—84.
  24. 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]: monografija. M.: OntoPrint, 2017. 500 p.
  25. Kornilov V.S. Formirovanie fundamental’nyh znanij po matematicheskomu modelirovaniyu pri obuchenii obratnym zadacham dlya differencial’nyh uravnenij [Formation of the fundamental knowledge on mathematical modeling in teaching inverse problems for differential equations]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2017. No. 1(39). Pp. 92—99.
  26. Kornilov V.S. Filosofskaya sostavlyayushchaya nauchno-obrazovatel’nogo potenciala obucheniya obratnym zadacham matematicheskoj fiziki [Philosophical component of scientific and educational potential of learning inverse problems of mathematical physics]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow city pedagogical university. Informatics and Informatization of Education series]. 2018. No. 1(43). Pp. 59—65.
  27. Kornilov V.S. Formirovanie u studentov mezhdisciplinarnyh nauchnyh znanij pri obuchenii obratnym zadacham dlya differencial’nyh uravnenij [Formation of students’ interdisciplinary scientific knowledge in teaching inverse problems for differential equations]. Vestnik Kazahskogo nacional’nogo pedagogicheskogo universiteta imeni Abaya. Seriya: Fiziko-matematicheskie nauki [Bulletin of Kazakh National Pedagogical University named after Abay. Series of Physics and Mathematical Sciences]. 2018. No. 4(64). Pp. 46—50.
  28. Kravets A.S. Gumanizaciya i gumanitarizaciya vysshego obrazovaniya [Humanization and humanitarization of higher education]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Problemy vysshego obrazovaniya [Bulletin of the Voronezh State University. Problems of higher education series]. 2000. No. 1. Pp. 30—37.
  29. Lavrentyev G.V. Gumanitarizaciya vysshego matematicheskogo obrazovaniya na osnove blochnomodul’nogo podhoda [Humanitarization of higher mathematical education on the basis of blockmodular approach]: dis.. d-ra ped. nauk. Barnaul, 2001. 349 p.
  30. Levchenko I.V., Kornilov V.S., Belikov V.V. Rol’ informatiki v podgotovke specialistov po prikladnoj matematike [The role of informatics in the training of specialists in applied mathematics]. Vestnik Moskovskogo gorodskogo pedagogicheskogo universiteta. Serija: Informatika i informatizacija obrazovanija [Bulletin of the Moscow City Pedagogical University. Informatics and Informatization of Education series]. 2009. No. 2(18). Pp. 108—112.
  31. Pavlovsky Yu.N. Imitacionnoe modelirovanie slozhnyh processov i sistem [Simulation modeling of complex processes and systems]. Sovremennye problemy prikladnoj matematiki [Modern problems of applied mathematics]: sb. nauch. statej. Vypusk 1. M.: MZ Press, 2005. Pp. 75—98.
  32. Romanov V.G. Obratnye zadachi dlya differencial’nyh uravnenij [Inverse problems for differential equations]: speckurs dlya studentov NGU. Novosibirsk: NGU, 1973. 252 p.
  33. Romanov V.G. Obratnye zadachi matematicheskoj fiziki [Inverse problems of mathematical physics]: monografija. M.: Nauka, 1984. 264 p.
  34. Samarskij A.A., Vabishevich P.N. Chislennye metody reshenija obratnyh zadach matematicheskoj fiziki [Numerical methods of the solution of the inverse problems of mathematical physics]: monografija. M.: Editorial URSS, 2004. 480 p.
  35. Simonov V.M. Didakticheskie osnovy estestvennonauchnogo obrazovaniya: teoriya i praktika realizacii gumanitarnoj paradigmy [Didactic bases of natural science education: theory and practice of realization of humanitarian paradigm]: dis.. d-ra ped. nauk. Volgograd, 2000. 403 p.
  36. Timofeev Yu.M., Polyakov A.V. Matematicheskie aspekty resheniya obratnyh zadach atmosfernoj optiki [Mathematical aspects of solving inverse problems of atmospheric optics]: uchebnoe posobie. SPb.: Izd-vo Sankt-Peterburgskogo universiteta, 2001. 188 p.
  37. Fajrushina S.M. Formirovanie ehkologicheskoj kul’tury studentov pedagogicheskih vuzov v processe izucheniya estestvennonauchnyh discipline [Formation of ecological culture of students of pedagogical universities in the process of studying natural sciences]: dis.. kand. ped. nauk. Kazan’, 2007. 217 p.
  38. Yurko V.A. Vvedenie v teoriyu obratnyh spektral’nyh zadach [Introduction to the theory of inverse spectral problems]: textbook. M.: Fizmatlit, 2007. 384 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

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».