Папко Т. П., ПОИПКРО
Программа практически любого среднего профессионального и высшего образования
включает в себя курс высшей математики или курс математики (математика и информатика).
Практически в каждый такой курс входит такой раздел как дифференциальные уравнения,
хотя часы, глубина и объем изучения варьируются.
Развитие компьютерной техники и телекоммуникаций и интернет-технологии - позволяют
организовать занятий с обучающимися с использованием новых информационных технологий.
Используя различные формы проведения занятий можно интенсифицировать процесс обучения,
активизировать мышление. В связи с ускорением темпа жизни и всеобщей компьютеризации
появляется возможность обучаться дистанционно - не тратя лишнего времени и занимаясь
по индивидуальным графикам.
Для этой цели мною разрабатывается дистанционный курс высшей математики. Такой
курс можно использовать при различных формах обучения (например, очно-заочная,
заочная или дистанционная), а также по индивидуальным потребностям (например,
по здоровью, то есть когда обучающиеся не могут посещать учебные занятия) для
различных специальностей.
В дистанционный курс высшей математики входит:
-
информация о проведении занятий;
-
лекции (основные сведения, понятия, теоремы, утверждения, примеры);
-
практические занятия (алгоритмы и примеры решения стандартных задач,
задачи для самостоятельного решения, тесты для самопроверки знаний, умений и навыков);
-
контрольные задания (проверочные работы, контрольные вопросы, тесты,
контрольные работы и пр.);
-
коммуникации с преподавателем (с помощью электронной почты, чата, виртуальной
конференции и прочее);
-
литература (список книг с кратким содержанием, ссылки электронных библиотек,
выход на электронную библиотеку);
-
мультимедийные технологии (аудио и видео уроки, электронные учебники,
тренажеры, репетиторы и прочее).
Такой курс позволяет изучать темы в свободное время и в индивидуальном темпе.
Если курс представлен в виде модулей (каждый законченный раздел - один модуль),
включающих в себя весь перечень информации от занятий до контроля. Каждый блок
в свою очередь может быть разделен на отдельные блоки (каждая законченная тема).
Каждое учреждение выбирает для изучения свои блоки и модули в соответствии со
спецификой и учебными планами.
Например, для биологического факультета ПГУ на дифференциальные уравнения отводится
10 часов, тогда тематическое планирование может быть таким:
1. Дифференциальные уравнения: с разделяющимися переменными, однородные (2часа).
2. Линейные д.у. Д.у. высших порядков (2 часа).
3. Дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами (2 часа).
4. Системы д.у. Численные методы решения д.у. Классный тест (2 часа).
5. Повторение. Контроль (2 часа).
Аналогично примерное планирование 16 часового курса:
1. Дифференциальные уравнения: с разделяющимися переменными, однородные и уравнения,
сводящиеся к однородным (2 часа).
2. Линейные дифференциальные уравнения. Уравнения Бернулли, Риккати (2 часа).
3. Простейшие типы дифференциальных уравнений высших порядков (2 часа).
4. Дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами (2 часа).
5. Системы дифференциальных уравнений (2 часа).
6. Численные методы решения дифференциальных уравнений (2 часа).
7. Классный тест. Повторение (2 часа).
8. Решение задач на составление дифференциальных уравнений. Контроль (2 часа).
Рассмотрим краткое строение одного модуля обучения.
Модуль "Дифференциальные уравнения"
1. Входные понятия, входные умения
2. Основные понятия
3. Утверждения
4. Умения
5. Типовые задачи (с алгоритмами решения)
6. Контроль
7. Задачи для самостоятельного решения
8. Литература
1.1. Входные понятия
Уравнение, решение уравнения (в том числе и комплексных), производная, первообразная,
интеграл, система уравнений, решение системы уравнений, ряды, комплексные числа,
линейные операторы, собственный вектор, собственное число линейного оператора,
функция, значение функции …
1. 2. Входные умения
Нахождение решения линейных, квадратных и уравнений высших порядков (в том числе
и имеющих решение в виде комплексных чисел), нахождение решения системы уравнений,
нахождение производных, первообразных и интегралов, разложение функции в ряд,
нахождение собственных чисел квадратной матрицы, нахождение значения функции и
ее производных различных порядков в точке…
2. Основные понятия
Обыкновенное дифференциальное уравнение, порядок дифференциального уравнения,
решение дифференциального уравнения, интеграл дифференциального уравнения, начальное
условие, задача Коши, общее решение дифференциального уравнения, частное решение
дифференциального уравнения, общий интеграл дифференциального уравнения, частный
интеграл дифференциального уравнения, интегральные кривые дифференциального уравнения,
дифференциальное уравнение с разделенными переменными, дифференциальное уравнение
с разделяющимися переменными, однородное уравнение, линейное дифференциальное
уравнение, уравнение в полных дифференциалах, однородное линейное дифференциальное
уравнение n-го порядка, неоднородное дифференциальное уравнение n-го порядка,
линейное однородное дифференциальное уравнение n-го порядка с постоянными коэффициентами,
характеристическое уравнение, линейное неоднородное уравнение n-го порядка, нормальная
форма системы дифференциальных уравнений, решение системы дифференциальных уравнений,
общее решение нормальной системы дифференциальных уравнений, нормальная системы
линейных дифференциальных уравнений, однородная нормальная системы дифференциальных
уравнений, изоклина, однородная функция, уравнение Бернулли, уравнение Риккати,
линейный дифференциальный оператор n-го порядка, особые точки… (даются определения,
примеры)
4. Умения
1. Проверка является ли данная функция решением заданного дифференциального уравнения.
2. Нахождение порядка дифференциального уравнения.
3. Нахождение общего, частного и особого (если есть) решения дифференциального
уравнения с разделяющимися переменными, с разделенными переменными.
4. Нахождение общего, частного и особого (если есть) решения однородного дифференциального
уравнения первого порядка.
5. Нахождение общего и частного решения линейного дифференциального уравнения
первого порядка.
6. Нахождение общего, частного и особого (если есть) решения уравнения Бернулли.
7. Нахождение общего, частного и особого (если есть) решения уравнения Риккати.
8. Нахождение общего, частного и особого (если есть) решения простейших дифференциальных
уравнений высшего порядка.
9. Нахождение общего и частного решения однородного линейного дифференциального
уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
10. Нахождение общего и частного решения дифференциального уравнения в полных
дифференциалах.
11. Нахождение общего и частного решения неоднородного линейного дифференциального
уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
12. Нахождение общего и частного решения однородного линейного дифференциального
уравнения высшего порядка с постоянными коэффициентами.
13. Нахождение общего и частного решения неоднородного линейного дифференциального
уравнения высшего порядка с постоянными коэффициентами.
14. Нахождение решения системы дифференциальных уравнений.
15. Нахождение численного решения дифференциального уравнения методом последовательных
приближений.
16. Нахождение численного решения дифференциального уравнения методом Эйлера.
17. Нахождение численного решения дифференциального уравнения методом Рунге-Кутта
(Адамса и пр.).
18. Составление дифференциального уравнения по: характеристическим корням, частным
решениям, общему решению…
19. Составление дифференциального уравнения для текстовой задачи.
20. Применение метода вариации свободных переменных для нахождения общего решения
дифференциального уравнения.
21. Применение метода неопределенных коэффициентов для нахождения общего решения
дифференциального уравнения.
22. Применение метода интегрирующего множителя для нахождения решения дифференциального
уравнения.
23. Применение метода последовательных приближений для численного метода нахождения
решения дифференциального уравнения.
24. Применение метода Эйлера для численного метода нахождения решения дифференциального
уравнения.
25. Применение метода Рунге-Кутта для численного метода нахождения решения дифференциального
уравнения.
26. Применение метода Адамса для численного метода нахождения решения дифференциального
уравнения.
27. Определение типа дифференциального уравнения.
28. Решение задачи Коши для дифференциальных уравнений.
29. Нахождение интегральной кривой (ее вид), проходящей через заданную точку.
30. Нахождение особых решений дифференциального уравнения.
31. Исследование количества решений дифференциального уравнения.
32. Исследование особых решений дифференциального уравнение (определение типа).
33. Замена переменной в дифференциальном уравнении.
34. Построение характеристического уравнения для линейного дифференциального уравнения
с постоянными коэффициентами.
35. Нахождение общего и частного интегралов для дифференциального уравнения.
… ( в зависимости от программы курса)
5. Типовые задачи (с алгоритмами решения)
6. Контроль
Используя модульный дистанционный курс по высшей математики возможна организация
учебного процесса в свободное время, на любом расстоянии от преподавателя, что
с развитием техники становится более удобным.
