ПРОЄКТНИЙ ПІДХІД У ВИКЛАДАННІ КУРСУ «ДИФЕРЕНЦІАЛЬНІ  РІВНЯННЯ»: ІНТЕГРАЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ  ТА МІЖДИСЦИПЛІНАРНІСТЬ

А. В. Сясєв

doi:10.26661/2786-5622-2025-2-26

А. В. Сясєв Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара https://orcid.org/0000-0002-0654-7360

DOI: https://doi.org/10.26661/2786-5622-2025-2-26

Ключові слова: проєктний підхід, диференціальні рівняння, інформаційні технології, математичне моделювання, чисельні методи, міждисциплінарність, STEM- освіта, цифрова грамотність

Анотація

Сучасний освітній процес вимагає ефективних методик, що сприяють розвитку аналітичного мислення, самостійній дослідницькій роботі та практичному застосуванню отриманих знань. У викладанні курсу «Диференціальні рівняння» одним із перспективних підходів є використання проєктного методу, що дає змогу студентам інтегрувати теоретичні знання з реальними завданнями та досліджувати міждисциплінарні аспекти математичних моделей. У статті обґрунтовано ефективність проєктного підходу у викладанні математичних дисциплін, зокрема у вивченні диференціальних рівнянь. Окреслено ключові переваги цього методу, серед яких – розвиток дослідницьких навичок, міждисциплінарність, практична орієнтованість та формування комунікативних компетенцій. Особливу увагу приділено використанню сучасних інформаційних технологій, таких як MATLAB, Python, Maple, Mathematica, що дають змогу реалізовувати чисельні методи, будувати графіки, проводити візуалізацію математичних моделей і аналізувати реальні дані.Запропоновано різні типи навчальних проєктів, що охоплюють математичне моделювання в таких галузях, як фізика (моделювання руху маятника), біологія (епідеміологічні моделі SIR), економіка (логістичні моделі росту), екологія (модель Лотки – Вольтерри) та соціальні науки (поширення чуток у мережах). Детально розглянуто методику впровадження проєктного навчання, включаючи етапи постановки навчальних цілей, вибору проєктів, організації командної роботи, аналізу отриманих результатів та оцінювання досягнень студентів.Дослідження підтвердило, що застосування проєктного підходу сприяє підвищенню мотивації студентів, формуванню критичного мислення, покращенню рівня цифрової грамотності та здатності працювати у команді. Особливо наголошено на важливості поєднання математичного моделювання з роботою з реальними даними, що розвиває практичні навички студентів та їхню здатність приймати науково обґрунтовані рішення.Окрім цього, розглянуто перспективи подальшого розвитку методики, включаючи інтеграцію штучного інтелекту, створення інтерактивних платформ для самостійного навчання та розроблення міждисциплінарних навчальних курсів. Визначено можливості використання відкритих даних та великих обчислювальних ресурсів для глибшого аналізу математичних моделей.

Посилання

1. Герлянд Т., Кулалаєва Н. Теорія і практика проектного навчання у професійно-технічних навчальних закладах : монографія. Житомир : Полісся, 2019. URL: https://doi.org/10.32835/978-966-655-908-4/2019 (дата звернення: 20.03.2025).
2. Гриценко К., Яценко В., Могильна К. Досвід ЄС щодо розроблення та впровадження стратегічних документів цифрової трансформації на національному рівні. Information Technologies and Learning Tools. 2024. Т. 103. № 5. С. 1–20. URL: https://doi.org/10.33407/itlt.v103i5.5792 (дата звернення: 20.03.2025).
3. Онищенко Н.П. Особливості використання методу проєктів під час викладання педагогічних дисциплін. Visnik Zaporiz kogo naciohai nogo universitetu Pedagogicni nauki. 2021. Т. 2. № 3. С. 201–206. URL: https://doi.org/10.26661/2522-4360-2020-3-2-30 (дата звернення: 20.03.2025).
4. Рудницький С., Колмакова В., Шаров С. Проєктна діяльність у курсі дискретної математики з використанням інформаційних технологій. Вісник науки та освіти. 2024. № 5(23). URL: https://doi.org/10.52058/2786-6165-2024-5(23)-1386-1399 (дата звернення: 20.03.2025).
5. Суховерхова О., Брацлавська А. Проєктна діяльність як засіб розвитку адаптивної компетентності. Adaptive Management Theory and Practice Pedagogics. 2021. Т. 12. № 23. URL: https://doi.org/10.33296/2707-0255-12(23)-01 (дата звернення: 20.03.2025).
6. Химич Е. Використання методу проєктів у процесі викладання біології у старших класах загальноосвітнього навчального закладу. Перспективи та інновації науки. 2023. № 10(28). URL: https://doi.org/10.52058/2786-4952-2023-10(28)-472-483 (дата звернення: 20.03.2025).
7. Шурин О. Реалізація особистісно орієнтованого підходу у професійній підготовці майбутнього вчителя. Інноватика у вихованні. 2021. Т. 2. № 13. С. 196–202. URL: https://doi.org/10.35619/iiu.v2i13.361 (дата звернення: 20.03.2025).
8. Adegoke O.T., Akinrinola F.Y., Ogegbo A.A. ICT integration in STEM education in Rwanda. Information and Communications Technology in STEM Education. London, 2023. P. 68–81. URL: https://doi.org/10.4324/9781003279310-5 (date of access: 20.03.2025).
9. Chesky N.Z., Wolfmeyer M.R. STEM’S What, Why, and How? Ontology, Axiology, and Epistemology. Philosophy of STEM Education. New York, 2015. P. 17–43. URL: https://doi.org/10.1057/9781137535467_2 (date of access: 20.03.2025).
10. Computer Science Trends and Innovations in Computer Engineering Against the Backdrop of Russian Armed Aggression / V. Bannikov et al. S Int. J. Comput. Sci. Netw. Secur. 2022. Vol. 22, no. 9. P. 465–470. URL: https://doi.org/10.22937/IJCSNS.2022.22.9.60 (date of access: 20.03.2025).
11. Digital Technologies in the Process of Teaching STEM Disciplines: Challenges and Prospects / H. Hubal et al. Cadernos de Educação, Tecnologia e Sociedade. 2024. Vol. 17, no. 1. P. 445–458. URL: https://doi.org/10.14571/brajets.v17.n1.445-458 (date of access: 20.03.2025).
12. Digital Transformation of Education in the Context of Informatization of Education and Society Against the Background of Russian Armed Aggression: Current Problems and Vectors of Development / N. Bakhmat et al. WISDOM. 2022. Vol. 4, no. 3. P. 14–21. URL: https://doi.org/10.24234/wisdom.v4i3.813 (date of access: 20.03.2025).
13. Education in Emergencies: A Review of Theory and Research / D. Burde et al. Review of Educational Research. 2016. Vol. 87, no. 3. P. 619–658. URL: https://doi.org/10.3102/0034654316671594 (date of access: 20.03.2025).
14. Experience of implementing the distance e-course “statistical methods in pharmacy” in the mathematical training of future pharmaceutical specialists / I. Zhovtonizhko et al. Information Technologies and Learning Tools. 2024. Vol. 103, no. 5. P. 120–135. URL: https://doi.org/10.33407/itlt.v103i5.5578 (date of access: 20.03.2025).
15. Kennedy T.J., Odell M.R.L. STEM Education as a Meta-discipline. Contemporary Issues in Science and Technology Education. Cham, 2023. P. 37–51. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-24259-5_4 (date of access: 20.03.2025).
16. Khomyshak O. Video-based learning in the digital age: Challenges and opportunities. Information Technologies and Learning Tools. 2024. Vol. 104, no. 6. P. 14–30. URL: https://doi.org/10.33407/itlt.v104i6.5854 (date of access: 20.03.2025).
17. Nechypurenko P., Selivanova T. Using the virtual chemical laboratory vlab in teaching chemistry of 9th grade students. Technology transfer: innovative solutions in Social Sciences and Humanities. 2019. Vol. 2. P. 34–36. URL: https://doi.org/10.21303/2613-5647.2019.00932 (date of access: 20.03.2025).
18. Online Education: Worldwide Status, Challenges, Trends, and Implications / S. Palvia et al. Journal of Global Information Technology Management. 2018. Vol. 21, no. 4. P. 233–241. URL: https://doi.org/10.1080/1097198x.2018.1542262 (date of access: 20.03.2025).
19. Rzońca E. Comparative Analysis of the Level of Digital Competences of Future Teachers in Poland and Ukraine. Information Technologies and Learning Tools. 2024. Vol. 104, no. 6. P. 81–95. URL: https://doi.org/10.33407/itlt.v104i6.5826 (date of access: 20.03.2025).
20. Simons M., Meeus W., T’Sas J. Measuring Media Literacy for Media Education: Development of a Questionnaire for Teachers’ Competencies. Journal of Media Literacy Education. 2017. Vol. 9, no. 1. P. 99–115. URL: https://doi.org/10.23860/jmle-2017-9-1-7 (date of access: 20.03.2025).