Програмні засоби супроводження курсу вищої математики у технічному університеті Частина 3. GNU Octave
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
У цій статті досліджується методологічний підхід до модернізації навчальної програми з вищої математики для студентів-інженерів, з особливим акцентом на потреби спеціальності «G5 Електроніка, електронні комунікації, приладобудування та радіотехніка». Дослідження розглядає зростаючу проблему парадигми «чорної скриньки», де студенти покладаються на автоматизовані онлайн-калькулятори та інструменти штучного інтелекту, не розуміючи основної математичної логіки чи алгоритмічних структур. Щоб протидіяти цій тенденції, автори пропонують інтеграцію GNU Octave, обчислювального середовища з відкритим кодом, як основного інструменту для подолання розриву між абстрактною теорією та професійною інженерною практикою.
У статті демонструється практична реалізація GNU Octave у трьох критичних математичних областях: інтегральне числення, з акцентом на символічних та числових методах для застосувань обробки сигналів; багатовимірні функції, зосереджені на методах 3D-візуалізації (з використанням meshgrid та surf) для моделювання просторових фізичних полів та розподілів потенціалу; диференціальні рівняння, з використанням числових розв'язувачів, таких як ode45, для моделювання перехідних процесів в електронних схемах.
Результати свідчать про те, що перехід від спрощених автоматизованих інструментів до обчислювального моделювання на основі сценаріїв сприяє свідомому оволодінню математичними поняттями. Такий підхід гарантує, що майбутні інженери розвинуть необхідні аналітичні та програмні компетенції, необхідні для оптимізації складних систем та професійного моделювання в галузі сучасної електроніки.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
J. Miranda et al., “The core components of education 4.0 in higher education: Three case studies in engineering education,” Computers & Electrical Engineering, vol. 93, p. 107278, Jul. 2021, DOI: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2021.107278.
S. Frerich et al., Eds., Engineering Education 4.0. Cham: Springer International Publishing, 2016, ISBN: 978-3-319-46915-7.
S. I. Shankar, “Blended Learning is the future of Education,” in The Asian Conference on Education (ACE2021), 2021.
D. Harris, L. Black, P. Hernandez-Martinez, B. Pepin, and J. Williams, “Mathematics and its value for engineering students: what are the implications for teaching?,” Int. J. Math. Educ. Sci. Technol., vol. 46, no. 3, pp. 321–336, Apr. 2015, DOI: https://doi.org/10.1080/0020739X.2014.979893.
O. V. Bogdanov, Y. P. Butsenko, O. I. Balina, and I. S. Bezklubenko, “Software Support for the Higher Mathematics Course at the Technical University,” Microsystems, Electronics and Acoustics, vol. 29, no. 2, Aug. 2024, DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.314217.
O. V. Bogdanov, Y. P. Butsenko, O. I. Balina, and I. S. Bezklubenko, “Software Support for the Higher Mathematics Course at the Technical University,” Microsystems, Electronics and Acoustics, vol. 30, no. 1, Apr. 2025, DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.328241.
E. Yu. Zhelezniakova and L. O. Norik, Vyshcha matematyka v GNU Octave [Higher Mathematics in GNU Octave]. Kharkiv, Ukraine: Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics, 2024.
I. V. Aleksieieva, V. O. Haidei, A. Yu. Kinybaliuk, N. R. Konovalova, O. P. Trofymchuk, and L. B. Fedorova, Dyferentsialne ta intehralne chyslennia funktsii odniieii zminnoii: Zbirnyk zavdan do typovoii rozrakhunkovoyi roboty dlia studentiv 1 kursu tekhnichnykh fakultetiv [Differential and integral calculus of functions of one variable: A collection of tasks for typical calculation work for first-year students of technical faculties]. Kyiv, Ukraine: Politechnika, 2001.
K. M. Holubieva, S. V. Denysov, O. F. Kashpur, D. A. Kliushyn, and A. I. Ryzhenko, Chyselni metody intehruvannia [Numerical integration methods]. Kyiv, Ukraine: Lyudmila Publishing House, 2019.
I. V. Aleksieieva, V. O. Haidei, O. O. Dykhovychnyi, and L. B. Fedorova, “Nevlastyvi intehraly [Improper integrals],” in Matematyka v tekhnichnomu universyteti [Mathematics at the Technical University], vol. 3, Kyiv, Ukraine: Igor Sikorsky KPI, 2021, pp. 54–61.
