Вычислительный эксперимент в университетском курсе «Безопасность жизнедеятельности» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

ПРОБЛЕМЫ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

УДК 519.6

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В УНИВЕРСИТЕТСКОМ КУРСЕ «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

© 2003 г. Е.Н. Ладоша

A concept purposed to integrate the higher technical education and applied sciences is suggested. It is based on non-linear dynamics coupled with presumption that the computer fashion of engineering wiil be prominent in the observed future. According to the concept both the processes, namely of scientific research and of knowledge and skills distribution are mutually consistent, i.e. united within a 'common bram space” of its" carriers professors and students. As a mean of scientific and/or educational growth the family of compact and rough information models are chosen.

Фундаментализация высшего, в частности, технического образования [1] предусматривает установление многочисленных прочных обратных связей между общественной производственной практикой, наукой и образованием как социальным институтом. Достичь этого предполагается за счет кардинального изменения стратегии и первопринципов обучения: усилия преподавателя переносятся на формирование у обу-чающемого целостной системы взглядов на мироздание, устройство и организация которого подчинены сравнительно небольшому числу идей и закономерностей общего характера.

Учитывая современное состояние и перспективы развития электронных средств сбора, переработки и передачи информации, роль генератора, носителя знаний и одновременно тренажера - средства их тиражирования целесообразно возложить на компьютерное моделирование (КМ) [2]. По сравнению с классическими методами математического моделирования КМ выгодно отличается возможностью «все-лтьшнформационно-математическую модель (ИММ) в фазовое пространство ЭВМ, где ее свойства можно исследовать с необходимой степенью подробности. С другой стороны, компьютерные реализации ИММ обладают сравнительно высокими показателями раз-виваемости и тиражируемости. Таким образом, применительно к вузовскому образовательному процессу КМ следует рассматривать как интеллектуальное ядро процесса генерации - передачи знаний.

Идея фундаментализации высшего образования посредством внедрения КМ в качестве системообразующего элемента реализуется автором в рамках автоматизированной системы обучения (ACO) по курсу «Безопасность жизнедеятельности» (БЖД). Курс является наддисциплинарным по содержанию и предельно развитым в структурном отношении: этим обеспечивается его представительность в качестве объекта компьютеризации [3]. ACO «БЖД» включает следующие компоненты: электронный учебник; комплект лабораторных работ; цикл практических занятий; систему проверки остаточных знаний. Подробно организация, содержание и функционирование ACO «БЖД» описаны в работах [3 - 4], поэтому ограни-

чимся изложением ключевых сведений о лабораторных работах типа «вычислительный эксперимент”.

Унифицировать математическое описание проблем экологии и БЖД позволяет аппарат нелинейной динамики (НД) [5]. Согласно концепции НД, сложные нелинейные динамические системы характеризуются внутренней иерархией (своего рода блочностью): в них выделимы структурные аттракторы или промежуточные асимптотики - подсистемы меньшей размерности, являющиеся' в определенном смысле проекциями исходных систем на подпространство целевой пригодности. Изначально число независимых переменных в подобных системах достигает сотен или даже тысяч, но при ближайшем рассмотрении его удается сократить до 3 - 5.' Составляющая предмет системных исследований техника выделения содержательного ядра в проблемах БЖД и экологии опирается на развитый математический аппарат НД, поэтому его основные положения включены в теоретическую часть курса - электронный учебник.

Связь науки и образовательной деятельности в рамках ACO «БЖД» осуществляется путем непосредственного участия разработчика электронных средств обучения в соответствующих предметных исследованиях. В процессе КМ актуальных задач техники и экологии первоначально конструируются «предельно сложные» ИММ природно-технических систем и процессов, детальность которых определяется мощностью первичного информационного базиса и/или возможностями автоматизировать их генерацию при помощи ЭВМ. Для реализации подобных моделей широко используются технологии эффективного КМ типа [6]. Затем средствами численного анализа детальная ИММ фильтруется через «сито» целевых критериев. Получаемая в результате остаточная ИММ содержит несколько действительно независимых динамических переменных и характеризует моделируемый процесс в главном, т.е. является прекрасным элементом для учебного вычислительного эксперимента. В отличие от поискового такой эксперимент не требует специальных средств поддержки компьютерных имитаций и может быть выполнен в стандартной среде инженерных вычислений типа MathCAD.

Применительно к ACO «БЖД» автором разработан ряд учебных ИММ, сравнительные показатели которых приведены в таблице.

Результаты упрощения ИММ в процессе адаптации к учебным целям

Содержание проблемы Уравнения исходной ИММ Уравнения конечной ИММ

Тип Число Тип Число

Магнитно-импульсная сварка УЧП 3 АУ 2

ССЬ-лазер с накачкой излучением ОДУ 7 АУ 1

Рассеивание загрязнений в атмосфере УЧП 1 АУ 2 .

Парниковый эффект УЧП 7 АУ 1

Высотный атомный взрыв УЧП 25 ОДУ 1

Свечения космических аппаратов ОДУ 20 АУ 6

Теплозащита спускаемых аппаратов УЧП 25 АУ 5

Горение в ДВС УЧП 60 АУ 2

Разрушение озонового слоя раке-гой-носителем УЧП 80 ОДУ 1

Примечание. УЧП - дифференциальные уравнения с частными производными; ОДУ - обыкновенные

Донской государственный технический университет

дифференциальные уравнения; АУ - алгебраические уравнения и явные выражения.

Практика их использования свидетельствует о перспективности предложенного подхода и эффективности его реализации в Донском государственном техническом университете.

Литература '

1. Концепция очередного этапа реформирования системы образования // 1-е сентября. 1997. № 129. С. 2-4.

2. Яценко О. В. О системообразующей роли компьютерного моделирования в инженерной деятельности // Тр. ! 1 межвуз. научн. конф. «Математическое моделирование и краевые задачи» Самара, 2001.

3. Загороднюк В Т. Яценко OB. Ладоши ЕН Информационные технологии обеспечения безопасности жизнедеятельности: Учеб. пособие. Ростов н/Д, 2002.

4. Жигулин И.Н., Лидоша Е.Н., Магнитский Ю.А.. Яценко ОМ. Тепломассообмен в энергетических и транспортных системах: компьютерные методы исследования и обучения:. Ч. 1-2. Ростов н/Д. 2002-2003.

5. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М., 2000.

6. Яценко О.В. Физико-химическая кинетика. Ростов н/Д, 2002.

_______________________________________14 марта 2003 г.

УДК 577.4(077)

СОЦИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ КАК ЭЛЕМЕНТ БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

t

© 2003 г. М. Г. Сизова

Various views, on ¡social <md human ecology, their place in system, of natural and social sciences are considered

Цель настоящей работы - осмыслить место и роль предмета «Социальная экология» в системе лодготов-ки биоэкологов и биологов в вузе. Речь не идет об абсолютно новом знании, а о тех аспектах, на которых необходимо, на наш взгляд, акцентировать внимание в программе курса именно для вышеназванных специалистов.

Социальная экология - пограничная область естественных и гуманитарных наук о развитии взаимоотношений человека, природы и общества. Статус учебной дисциплины социальная экология приобрела еще в 70-е гг. XX в. и преподавалась студентам факультетов общественных наук. Составной же частью подготовки биоэкологов курс стал в середине 90-х гг.

Спорным является вопрос о месте социальной экологии в системе наук. Ее считают общественной наукой, особой социологической дисциплиной [1, 2]. На наш взгляд, нынешним реалиям состояния биосферы больше отвечает признание социальной экологии как междисциплинарной области знаний, но обладающей самостоятельностью. Этому подходу отве-

чает определение Ю.Г. Маркова: «Социальная экология - это и наука об обществе, о путях и способах его развития в условиях качественно и количественно ограниченных природных ресурсов. Это не только естественнонаучная, но и гуманитарная наука» [3]. В понимании видного эколога страны Н.Ф. Реймерса «социальная экология - это научная дисциплина, рассматривающая взаимоотношения в системе «общество-природа»: изучающая взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой и разрабатывающая научные основы рационального природопользования, которые предполагают охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека» [4]. Аналогичного взгляда на предмет социальной экологии придерживается Г.А. Бачинский: «... социология - это интегральная междисциплинарная наука, изучающая закономерности взаимодействия общества и природы в пределах сициоэкосистем различного иерархического уровня и разрабатывающая научные принципы гармонизации этого взаимодействия посредством рационального природопользования» [5].