УДК 004+66.0
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА
«КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»
(*****@***ru), (*****@***ru)
РХТУ им. , г. Москва
Применение компьютеров в научных исследованиях, при проектировании и управлении химико-технологическими процессами является мощным инструментом изучения сложных систем. С помощью методов компьютерного моделирования можно прогнозировать и имитировать поведение объектов химической промышленности при различных условиях. Поэтому курс «Компьютерное моделирование химических процессов» является важнейшей дисциплиной при подготовке студентов в химико-технологическом вузе.
Ключевой проблемой для успешного усваивания материала этой дисциплины является проблема интеграции знаний и навыков, полученных студентами в предшествующих семестрах. Одним из основных предметов, преподаваемым студентам перед изучением компьютерного моделирования, является курс «Вычислительная математика», в ходе которого обучающийся знакомится с численными методами решения вычислительных задач и методами разработки алгоритмов и программ на языке Visual Basic for Application (VBA). Это создает определенное методическое единство курса и заметно снижает барьер необходимой математической подготовки учащихся.
Возможность проведения численного эксперимента с математической моделью значительно углубляет знания по предмету, делает процесс изучения более живым и увлекательным. Такой переход от чисто вычислительных задач к прикладным – прекрасный способ усиления практической направленности обучения, в ходе которого появляется возможность приобщения учащихся к компьютерной технике и выработки навыков ее систематического использования, чего трудно достичь на одних лишь занятиях по информатике и вычислительной математики.
Архитектура системы преподавания курса неоднократно корректировалась с целью решения проблемы оптимального совмещения материала лекций, тем лабораторных занятий и задач для самостоятельной работы, и на сегодняшний день сложилась в следующую схему.
Курс включает два основных раздела, которые связаны с разработкой теоретических физико-химических моделей и эмпирических статистических моделей. Практические занятия также подразделяются по указанным темам. В ходе лабораторных занятий, посвященных построению физико-химических моделей, студенты самостоятельно составляют математическую модель изучаемого явления, реализуют ее на компьютере, а затем выполняют с моделью ряд экспериментов, выбирая воздействия, в результате которых она приобретает некоторые удовлетворяющие исследователя свойства. В процессе работы обучающиеся модифицируют под себя уже готовые модельные программы химических процессов на VBA, не затрачивая время на составление программ в полном объеме. Работа учащихся с компьютерными моделями чрезвычайно полезна, так как компьютерные модели позволяют в широких пределах изменять начальные условия и параметры решаемых задач за небольшой промежуток времени. Такая интерактивность открывает перед учащимися большие познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками процесса разработки математических моделей.
Лабораторные занятия по построению эмпирических моделей (по данным пассивного и активного экспериментов) обычно вызывают у студентов творческий интерес из-за большого числа вариантов их реализации. Данные задачи можно решить, используя как различное программное обеспечение, так и разные алгоритмические подходы.
Актуальной проблемой преподавания данной дисциплины также является контроль знаний обучающихся, который должен способствовать реализации возможностей каждого из них, но и исключить перегрузку студентов. Существующая на кафедре дифференцированная организация проверки знаний удовлетворяет этим требованиям.
Промежуточные точки контроля знаний дополняются письменным коллоквиумом, являющимся своеобразной тренировкой к экзамену, в ходе которого студент должен не только обратить внимание на слабые места своей подготовки, но и рассчитать время, необходимое для ответов на все вопросы экзаменационного билета.
Необходимость объединения разнообразных способов и подходов в последовательные этапы с целью решения задач моделирования предопределяет проведение письменного экзамена, охватывающего практически все разделы курса. Характерная «изюминка» экзаменационных билетов – тесты из обширного банка вопросов с предложенными вариантами ответов. Правильность выбора единственного подходящего ответа обеспечивается успешным изучением предмета, а периодическая рандомизация вопросов помогает преподавателю в объективной оценке знаний студентов.
Литература:
1. , Клушин компьютерного моделирования химико-технологических процессов. М.: ИКЦ «Академкнига», 20с.
