Научная статья на тему 'РОЛЬ КЛАССИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ'

РОЛЬ КЛАССИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
293
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ / ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ / ПОГРЕШНОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ / НАПРАВЛЕННОСТЬ МАТЕМАТИКИ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Волчков С.С.

Возможности математики проявляются при анализе химических процессов, когда выявленные математические закономерности позволяют прогнозировать конкретное поведение системы в целом и конкретный результат ее функционирования при заданных условиях.Mathematics are used for the analysis of chemical processes, when identified mathematical regularities allow us to predict the specific behavior of the system as a whole and the specific outcome of its operation under specified conditions.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «РОЛЬ КЛАССИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ»

выполняет всю меру возложенной на него ответственности и, возможно в большей степени виноват в возникновении конфликта, чем учитель, ограничивающийся в данной ситуации только рабочим взаимодействием вместо повышенного внимания к личности и действиям ученика. Учитель может ошибаться при анализе поступков ученика, особенно в процессе проведения первых занятий. Недостаточное знакомство друг с другом, отсутствие необходимой информации, должно быть преодолено не только со стороны учителя, но и ученика.

Можно сделать вывод, что взаимоотношения между учителем и учеником характеризуется динамичностью и целенаправленностью действий со стороны обоих участников взаимодействия. Взаимоотношения в системе «учитель-ученик» представляют собой совокупность действий необходимых для достижения единой цели. Цель ставит не столько учитель, сколько ученик, пришедший в школу или вуз за знаниями. Учитель же создает благоприятные условия учебной деятельности, используя специализированные знаковые формы общения, принятые в системе образования. Эти знаковые формы сочетают в себе психологические, этические и педагогические аспекты, такие как педагогический этикет, ученический такт, культуру общения, диалогическую компетенцию, этическую коммуникацию и т.д. Отсутствие подобных знаковых форм в системе «учитель-ученик» провоцирует конфликт.

Идеальные взаимодействия в системе отношений «учитель-ученик» можно охарактеризовать как динамичный процесс, который реализуется через демократический и дружеский стиль общения. Иными словами, процесс обучения представляет собой сотрудничество заинтересованных сторон. Думаю, что полностью осознать сущность системы отношений «учитель-ученик» возможно только в студенческие годы в силу возрастных особенностей. Именно в этот период ученик воспринимает учителя как идейного вдохновителя, который создает условия полноценного и всестороннего развития личности, научает получать знания в контексте непрерывного образования и дает необходимые навыки для самостоятельного обучения.

Библиография:

1. Чанышев А.Н. Философия Древнего мира [Электронный ресурс]. URL: http://www.studfiles.ru/preview/2452858/page:5/

2. Конфуций. Беседы и суждения [Электронный ресурс]. URL: http://studopedia.su/16_171758_besedi-i-suzhdeniya.html

3. Малыгина А.А. Педагогическая деятельность Сократа// [Электронный ресурс]. URL: https://multiurok.ru/ushilki/blog/piedaghoghichieskaia-dieiatiel-nost-

4. Слепцова С. А. Учитель и ученик: причины возникновения конфликтов // Молодой ученый. - 2010. - №3. - С. 261-263. [Электронный ресурс]. URL: http://moluch.ru/archive/14/1260/

5. Перепелкина Н. А., Методы и приемы организации взаимодействия в системе новых отношений «Учитель - Ученик» [Электронный ресурс]. URL: http://rudocs.exdat.com/docs/index-16020.html

УДК 519.6

РОЛЬ КЛАССИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ

Волчков С.С., бакалавр 2 курса направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия» Научный руководитель: к.э.н., доцент Уварова М.Н.

ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Возможности математики проявляются при анализе химических процессов, когда выявленные математические закономерности позволяют прогнозировать конкретное

поведение системы в целом и конкретный результат ее функционирования при заданных условиях.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Математические методы, химические процессы, математическое моделирование, погрешность вычислений, направленность математики.

ABSTRACT

Mathematics are used for the analysis of chemical processes, when identified mathematical regularities allow us to predict the specific behavior of the system as a whole and the specific outcome of its operation under specified conditions.

KEYWORDS

Mathematical methods, chemical processes, mathematical modeling, computational error.

Сама по себе математика не создает химических продуктов и не управляет химическим производством. Однако ее использование позволяет резко поднять уровень технологической науки, находить наилучшие технические решения, разрабатывать сложные технологические схемы и системы управления процессами. В полной мере потенциал химической науки раскрывается тогда, когда в ней сочетаются синтетический и аналитический методы, в которых математика используется и как лаконичный, строгий язык, и как мощный инструмент исследования [2,5,7]. Причем, на определенном этапе становятся, при сложных вычислениях, как правило, требуют привлечения не только абстрактных математических понятий, но и быстродействующей компьютерной техники и современных программных средств. Например, при нелинейности аррениусовской температурной зависимости констант скоростей реакции химику приходится сталкиваться с трудностями в нахождении функций Ляпунова. А математиками эти задачи решены. Этот пример характеризует ситуацию, когда математик может выступать в качестве консультанта. Но для некоторых химических задач, таких как расчет пластинчатого реактора или рассмотрение частиц катализатора, математический аппарат разработан менее полно, поэтому исследование уравнений, описывающих такие объекты, может подсказать направление развития данной области математической науки.

Важнейшую роль в химии играет математическое моделирование с использованием компьютеров [5,6]. В связи с этим математическую химию, в узком смысле, иногда называют компьютерной химией. Компьютерная химия -сравнительно молодая область химии, основанная на применении теории графов к химическим задачам фундаментального и прикладного характера. Исходя из общего определения химии как науки о веществах и превращениях их друг в друга, можно сказать, что вещества (молекулы) моделируются в компьютерной химии молекулярными графами, а превращения веществ (химические реакции) -формальными операциями с графами. Такой формально-логический подход в ряде случаев заметно упрощает алгоритмизацию химических задач. Это связано с тем, что они сводятся к типовым задачам комбинаторики и дискретной математики и позволяет искать решения с помощью компьютерных программ. При этом наряду со специальными программами в компьютерной химии могут применяться и универсальные программы: для работы с таблицами, математические программы.

Примером типовых задач компьютерной химии являются исследования различных свойств сложных молекул используют методы формирования гипотез «структура-свойство» еще не синтезированных химических соединений, основанные на приемах математической логики. К этим методам относятся методы интервального анализа, выделенные в самостоятельную область прикладной математики и позволяющие учитывать конфирмационную гибкость молекул и получать как качественные, так и количественные прогнозы интересующих исследователя свойств. Интервальный анализ - теория, предназначенная для учета ошибок округления при

проведении расчетов на цифровых вычислительных машина (ЦВМ). Так как результат каждого достаточно сложного расчета содержит возможную ошибку, обусловленную погрешностями округлением входных данных и промежуточных результатов, то для учета этой ошибки можно каждую величину представить парой чисел, которые ограничивают ее снизу и сверх и имеют точное представление в ЦВМ.

Таким образом, каждая величина заменяется некоторым, содержащим с интервалом. При выполнении арифметических действий новый интервал вычисляется с помощью специальных операций. Метод комплексных интервальных моделей основан на использовании интервальных оценок квантово химических параметров органических соединений. Использование интервальных методов позволяет выявлять и анализировать неоднозначные зависимости «структура-активность». Метод был использован при компьютерном решении задач прогнозирования противотуберкулезной активности производных дитиокарбаминовой кислоты. Компьютерную химию не стоит путать с вычислительной химией. Вычислительная химия - ветвь химии, которая использует компьютеры для решения химических проблем. Вычислительная химия использует результаты классической и квантовой теоретической химии, реализованные в виде эффективных компьютерных программ, для вычисления свойств и определения структуры молекулярных систем. В квантовой химии, компьютерное моделирование заменило не только традиционные аналитические методы расчета, но во многих случаях и сложный эксперимент. Вычислительная химия позволяет в некоторых случаях предсказать ранее ненаблюдаемые химические явления. Вычислительная химия фактически представляет собой новый способ проведения научных исследований в химии -компьютерный эксперимент и компьютерное моделирование. Традиционно экспериментаторы проводят химические эксперименты с реальными химическими системами, а затем теоретики объясняют результаты этих экспериментов в рамках развитых моделей и теорий. Такой подход до последнего времени был успешным, и сейчас мы знаем основные законы, описывающие химические явления и процессы. Однако часто их точное аналитическое описание возможно только в случае очень простых моделей.

Приближенные аналитические методы позволяют расширить набор решаемых задач. Развитие компьютеров в течение последних 60 лет дало возможность решать многие проблемы не только в случае упрощенных моделей, но и для реальных химических процессов и структур. Приведенные примеры подтверждают важную роль классической и прикладной математики в химии. Я считаю, что использование математического аппарата, современной компьютерной техники и программных средств для дальнейшего развития теоретических основ химии и химической технологии необходимо, так как на стыке самых разных наук возникают новые направления, позволяющие двигать химическую науку вперед. Я думаю, что дальнейшее сотрудничество математиков и химиков даст еще много новых открытий в химии.

Библиография:

1. Александрова Е.В. Методико-содержательная линия преподавания раздела «Аналитическая геометрия»: монография / Е.В. Александрова, М.Н. Уварова. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2015. - 160 с.

2. Павлова, Т. А. Специальные разделы математики: монография / Т.А. Павлова, М.Н. Уварова. - Орел : Изд-во Орел ГАУ, 2015. - 182 с.

3. Петрушина Н.Н. Использование интернет-тестирования как формы контроля качества подготовки студентов. / Н.Н Петрушина, М.Н. Уварова Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2009. № 7-2. С. 153-155.

4. Уварова М.Н. Интернет тестирование в образовании / М.Н. Уварова, Т.А. Павлова. Russian Agricultural Science Review. 2015. Т. 6. № 6-3. С. 337-342.

5. Уварова М.Н. Об использовании математических пакетов при изучении курса высшей математики. / М.Н. Уварова. Russian Agricultural Science Review. 2015. Т. 5. № 5-2. С. 147-149.

6. Уварова, М. Н. Неопределенный и определенный интегралы. Приложения определенного интеграла: методическое пособие / М.Н. Уварова, Т.А. Павлова. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2009.116 с.

7. М.Н. Уварова. Тематические работы для систематизации знаний по математике. / М.Н. Уварова, Т.А. Павлова, Е.В. Александрова, Т.И. Волынкина -Орел: Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2016. 258с.

УДК 519.6

К ВОПРОСУ О ПРИКЛАДНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

Строев М.О., бакалавр 1 курса направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» Научный руководитель: к.э.н., доцент Уварова М.Н. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Математические методы настолько разнообразны, что их применение в военном деле обусловлено сразу несколькими событиями и, в том числе, применением сложной военной техники и вооружений.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Математика, инженерное образование, теория вероятностей, прикладная направленность математики.

ABSTRACT

The Mathematical methods are so varied that their use in the military due to several events, including the use of sophisticated military equipment and weapons.

KEYWORDS

Мathematics, engineering education, probability theory, applied aspects of mathematics.

Применение математического анализа в значительной мере, было связано с задачами, выдвинутыми артиллерией, и что позднее, в свою очередь, развитие новой математики оказывало огромное влияние на прогресс самой артиллерии. Во все времена считалось, что артиллерийский офицер одновременно является хорошим знатоком математики. Начало использования математических знаний в военном деле относится к глубокой древности. Известно, что в Древнем Вавилоне арифметические сведения употреблялись при подсчете необходимых запасов для армии, геометрия же использовалась при строительстве укреплений и подсчете объема необходимых земельных работ. В знаменитом диалоге Платона «Государство» говорится о том, что арифметика и геометрия необходимы каждому воину. При устройстве лагерей, занятии местностей, стягивании и развертывании войск и разных других военных построениях, как во время сражения, так и в походах, конечно, скажется разница между знатоком геометрии и тем, кто ее не знает.

Для создания армии, в начале XX века, необходимо было наряду с подготовкой командного состава, решить ряд научных и инженерно - технических проблем. Проблемы артиллерии по-прежнему оставались решающими. Но наряду с ними появились задачи, связанные с созданием собственной авиации, бронетанковых сил, организацией проводной и радиосвязи. Они требовали не только привлечения известных и уже хорошо разработанных математических методов, но и создания новых методов исследования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.