Изучение дисциплины вычислительные методы с помощью проектного подхода
Authors: Эгамов А.И. , Приставченко О.В. 
Published: December 2024

В настоящей статье рассказывается об опыте освоения дисциплины "Вычислительные методы" студентами направления подготовки 02.03.02 Фундаментальная информатика и информационные технологии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского с помощью проектного подхода, где студент под общим руководством наставника самостоятельно осуществляет исследовательскую работу, повторяя и закрепляя теоретические знания и формируя умения и навыки общепрофессиональных и профессиональных компетенций в том числе IT-направления. Именно элементы исследовательского обучения способствуют более активной самостоятельной работе студента, что не всегда является успешно достижимым в вузах и потому считается актуальным в преподавательской деятельности. Далее в статье обосновывается выбор тем. Следом авторы описывают ход реализации одной из работ: задачей нахождения оптимального управления с начально-краевой задачей для уравнения гиперболического типа и фазовым ограничением. В ней показан переход к интегрально-дифференциальному уравнению для автоматического удовлетворения фазового ограничения. Студент, применяя один из методов нахождения минимума, находит оптимальное значение усеченной задачи, получая, тем самым, минимизирующую последовательность. Доказывается сходимость последовательности оптимальных значений целевых функций усеченных задач к оптимальному значению исходной. Представлены скриншоты программы, написанной популярном алгоритмическом языке Python, выполненной одним из студентов. Таким образом, авторы дают описания своего опыта слияния в образовательном процессе науки и IT-индустрии, где одно без другого не сможет подготовить конкурентоспособного выпускника.

This article is about of the experience of mastering the discipline "Computational Methods" by students of the direction 02.03.02 "Fundamental Informatics and Information Technologies" of Nizhny Novgorod State University, where a student, under the general guidance of a mentor, independently carries out research work, repeating and consolidating theoretical knowledge and forming the skills and abilities of general professional and professional competencies, including IT-directions. It is the elements of research education that contribute to a more active independent work of the student, which is not always successfully attainable in universities and therefore is considered relevant in teaching. Further, in the article the choice of topics is justified. Next, the authors describe the progress of one of the works: the problem of finding the optimal control with an initial-boundary value problem for an equation of hyperbolic type and a phase constraint. It shows the transition to an integral-differential equation to automatically satisfy the phase constraint. The student, applying one of the methods for finding the minimum, finds the optimal value of the truncated problem, thereby obtaining a minimizing sequence. The convergence of the sequence of optimal values of the objective functions of the truncated problems to the optimal value of the original is proved. Screenshots of a program written by the popular algorithmic Python language, performed by one of the students, are presented. Thus, the authors describe their experience of merging in the educational process of science and the IT-industry, where one cannot prepare a competitive graduate without the other.