Развитие научных знаний студентов по компьютерному моделированию при обучении обратным задачам для дифференциальных уравнений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время высшая школа предоставляет студентам физико-математических направлений подготовки фундаментальные предметные знания, формирует профессиональные компетенции, развивает творческие способности и креативность, учит использовать современные компьютерные технологии для решения прикладных задач. Одной из таких учебных дисциплин, при обучении которой студентов учат применять компьютерные технологии при решении прикладных математических задач, является учебный курс «Обратные задачи для дифференциальных уравнений». Данная дисциплина преподается в некоторых вузах России в виде курсов по выбору с 70-х годов XX века. Учебный материал курса включает передовые результаты исследований по обратным задачам, принадлежащие специалистам разных стран, таких как Германия, Италия, Китай, Швеция, Нидерланды, Россия, Япония и другие страны дальнего зарубежья. На практических занятиях уделяется большое внимание применению компьютерного моделирования для исследования прикладных задач. Это обстоятельство предполагает разработку учебных материалов с учетом профессиональной подготовки студентов вузов, в которых необходимо уделить внимание использованию компьютерного моделирования при решении математических моделей обратных задач. Методология. Реализация обучения студентов вузов физико-математических направлений подготовки должно учитывать современные научные достижения мировой науки в области обратных задач с использованием компьютерного моделирования и реализовывать на учебных занятиях передовые педагогические технологии. Результаты. При исследовании обратных задач студенты приобретают научные знания по компьютерному моделированию и осваивают его широкие возможности. Заключение. Наличие научных знаний в области компьютерного моделирования и практического опыта его применения для решения обратных задач дает студентам большие преимущества, возможности стать успешными специалистами в области прикладной математики и быть востребованными на рынке труда в разных сферах человеческой деятельности.

Об авторах

Виктор Семенович Корнилов

Московский городской педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vs_kornilov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0476-3921

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

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

Список литературы

  1. Вабищевич П.Н. Вычислительные методы математической физики. Обратные задачи и задачи управления. М.: Вузовская книга, 2019. 478 c.
  2. Романов В.Г. Устойчивость в обратных задачах. М.: Научный мир, 2005. 296 c.
  3. Юрко В.А. Введение в теорию обратных спектральных задач. М.: Физматлит, 2007. 384 c.
  4. Ягола А.Г., Титаренко В.Н., Ван Я., Степанова И.Э. Обратные задачи и методы их решения. Приложения к геофизике. М.: Бином, 2014. 218 c.
  5. Falleta S., Monegato G., Scuderi L. On the discretization and application of two space – time boundary integral equations for 3D wave propagation problems in unbounded domains // Applied Numerical Mathematics. 2018. Vol. 124. Pp. 22–43. http://doi.org/10.1016/j.apnum.2017.10.001
  6. Fedorov V.E., Ivanova N.D. Inverse problems for a class of linear Sobolev type equations with overdetermination on the kernel of operator at the derivative // Journal of Inverse and Ill-Posed Problems. 2020. Vol. 28. No 1. Pp. 53–61. https://doi.org/10.1515/jiip-2012-0076
  7. Flemming J. Existence of variational source conditions for nonlinear inverse problems in Banach spaces // Journal of Inverse and Ill-Posed Problems. 2020. Vol. 26. No 2. Pp. 227–286. https://doi.org/10.1515/jiip-2017-0092
  8. Huang L., Liang J., Wu C. A three-dimensional indirect boundary integral equation method for modeling elastic wave scattering in a layered halfspace // Int. J. Solids Structures. 2019. Vol. 169. Pp. 81–94. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2019.03.020
  9. Nguyen P.M., Nguyen L.H. A numerical method for an inverse source problem for parabolic equations and its application to a coefficient inverse problem // Journal of Inverse and Ill-Posed Problems. 2020. Vol. 28. No 3. Pp. 323–339. https://doi.org/10.1515/jiip-2019-0026
  10. Mei Y., Fulmer R., Raja V., Wang S., Goenezen S. Estimating the non-homogeneous elastic modulus distribution from surface deformations // Int. J. Solids and Structures. 2016. Vol. 83. Pp. 73–80. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.01.001
  11. Белов Ю.А., Любанова А.Ш., Полынцева С.В., Сорокин Р.В., Фроленков И.В. Обратные задачи математической физики: учебное пособие. Красноярск: СФУ, 2008. 153 с.
  12. Бидайбеков Е.Ы., Корнилов В.С., Камалова Г.Б. Обучение будущих учителей математики и информатики обратным задачам для дифференциальных уравнений // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. 2014. № 3 (29). С. 57–69.
  13. Ватульян А.О., Беляк О.А., Сухов Д.Ю., Явруян О.В. Обратные и некорректные задачи: учебное пособие. Ростов н/Д: Изд-во Южного федерального университета, 2011. 232 с.
  14. Корнилов В.С. О междисциплинарном характере исследований причинно-следственных обратных задач // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. 2004. № 1 (2). С. 80–83.
  15. Корнилов В.С. Гуманитарная компонента прикладного математического образования // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. 2006. № 2 (7). С. 94–99.
  16. Корнилов В.С. Роль учебных курсов информатики в обучении студентов вузов численным методам // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2011. № 3. С. 24–27.
  17. Корнилов В.С. Лабораторные занятия как форма организации обучения студентов фрактальным множествам // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. 2012. № 1 (23). С. 60–63.
  18. Корнилов В.С. Обратные задачи в учебных дисциплинах прикладной математики // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и информатизация образования. 2014. № 1 (27). С. 60–68.
  19. Корнилов В.С. Обучение студентов обратным задачам математической физики как фактор формирования фундаментальных знаний по интегральным уравнениям // Бюллетень лаборатории математического, естественнонаучного образования и информатизации: рецензируемый сборник научных трудов: в 6 т. Т. 6. Самара: Самарский филиал МГПУ, 2015. С. 251–257.
  20. Корнилов В.С. Реализация научно-образовательного потенциала обучения студентов вузов обратным задачам для дифференциальных уравнений // Казанский педагогический журнал. 2016. № 6. С. 55–59.
  21. Корнилов В.С. Базовые понятия информатики в содержании обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2016. № 1. С. 70–84.
  22. Корнилов В.С. Теория и методика обучения обратным задачам для дифференциальных уравнений: монография. М.: ОнтоПринт, 2017. 500 с.
  23. Романов В.Г. Обратные задачи для дифференциальных уравнений: спецкурс для студентов НГУ. Новосибирск: НГУ, 1973. 252 с.
  24. 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. 2015. Vol. 1676. 020044. http://doi.org/10.1063/1.4930470
  25. Ефимова И.Ю., Варфоломеева Т.Н. Компьютерное моделирование: сборник практических работ. М.: Флинта, 2019. 67 с.
  26. Майер Р.В. Компьютерное моделирование: моделирование как метод научного познания. Компьютерные модели и их виды // Научный электронный архив. URL: http://econf.rae.ru/article/6722 (дата обращения: 10.06.2021).
  27. Овечкин Г.В., Овечкин П.В. Компьютерное моделирование. М.: Академия, 2015. 224 с.
  28. Павловский Ю.Н. Компьютерное моделирование. М.: Физматкнига, 2019. 304 с.
  29. Сосновиков Г.К., Воробейчиков Л.А. Компьютерное моделирование. Практикум по имитационному моделированию в среде GPSS World: учебное пособие. М.: Форум, 2018. 112 с.

© Корнилов В.С., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах