Papel transdisciplinario de las disciplinas físico-matemáticas en la educación moderna en ciencias naturales e ingenierí

Introducción. En las últimas décadas se ha dado inicio a una la degradación paulatina de la formación en matemáticas y física en las escuelas y universidades, provocando un descenso significativo en la calidad de la formación profesional de los estudiantes en el contexto de la comercialización, las continuas reformas de la educación y su caótica digitalización. Al mismo tiempo, las matemáticas y la física modernas se han convertido en líderes de la tendencia transdisciplinaria en las ciencias naturales, la ingeniería y otras ciencias de la era digital, generando una metodología universal capaz de resolver problemas interdisciplinarios multifactoriales complejos de la naturaleza y la sociedad. Como resultado de la tendencia transdisciplinaria, han surgido campos científicos como la cibernética, la teoría general de sistemas, la teoría de catástrofes, la sinergia, la inteligencia artificial, el big data, etc.. Todos estos conceptos se han desarrollado durante los últimos 70–80 años con base en los logros de las matemáticas y la física, que han generado logros prácticos más singulares de las ciencias naturales y las ciencias técnicas.

Objetivo. El objetivo es explorar el papel transdisciplinario de las disciplinas físicas y matemáticas en las ciencias naturales y la educación en ingeniería.

Metodología, métodos y procesos de investigación. El enfoque sistemático desempeñó un papel importante en el estudio como metodología para analizar el papel de los sistemas de las ciencias matemá ticas y físicas en la educación moderna. El enfoque sinérgico se convirtió en la base para el estudio de la tendencia transdisciplinar de estos sistemas en una retrospectiva histórica. En la metodología de estos enfoques, los métodos y técnicas jugaron un papel importante para la formación de una cosmovisión científica holística entre los estudiantes, incluidas las ideas sobre la imagen moderna del mundo de las matemáticas y la física. También juegan un papel importante los métodos de formación del pensamiento sistémico de los estudiantes (con su importante cualidad de no linealidad), que subyace a la solución de problemas interdisciplinarios multifactoriales de su actividad profesional.

Resultados. Los resultados del análisis del papel transdisciplinario de las disciplinas físico-matemáticas dan testimonio de la importancia fundamental del potencial único de estas disciplinas en la educación en ciencias naturales e ingeniería de la era de la revolución informática.

Novedad científica. Ha sido fundamentado y caracterizado qué ideas y métodos transdisciplinarios de estas disciplinas llevan las ciencias naturales y la ingeniería a un nivel superior de conocimiento, contribuyendo así a la mej ora de la calidad de la formación en ciencias naturales e ingeniería de los estudiantes en las universidades con el uso de los ordenadores.

Significado práctico. Los materiales del artículo son de gran importancia práctica en la implementación de un enfoque transdisciplinario en didáctica y métodos de enseñanza de disciplinas físico-matemáticas en el sistema de educación en ciencias naturales e ingeniería. Serán de interés tanto para los teóricos de la educación como para los docentes que forman a los estudiantes en los campos de las ciencias naturales y la ingeniería, y para todos aquellos que estén interesados en el futuro próspero del sistema educativo.

1. Арнольд В. И. Экспериментальная математика. Москва: ФАЗИС, 2005. 63 с. Режим доступа: https://mccme.ru/arnold/books/VIA-exp-math05.pdf (дата обращения: 10.03.2023).

2. Bailey D., Borwein J., Calkin N., Luke R., Girgensohn R., Moll V. Experimental mathematics in action. New York: CRC press, 2007. 337 p. DOI: 10.1017/S0025557200185511

3. Пройдаков Э. М. Древо компьютерных наук // Науковедческие исследования: сборник научных трудов РАН. М.: Изд-во Директ-Медиа, 2012. 254 с. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/drevo-kompyuternyh-nauk (дата обращения: 10.03.2023).

4. Haggard G., Schlipf J., Whitesides S. Discrete mathematics for computer science. Thomson Brooks/Cole, 2006. 600 p. Available from: https://booksdrive.org/wp-content/uploads/2022/02/Discrete-Mathematics-for-Computer-Science-pdf.pdf (date of access: 10.03.2023)

5. Тестов В. А., Перминов Е. А. Роль математики в трансдисциплинарности содержания современного образования // Образование и наука. 2021. Т. 23, № 3. С. 11–34. DOI: 10.17853/1994-5639-2021-3-11-34

6. Лысак И. В. Междисциплинарность и трансдисциплинарность как подходы к исследованию человека [Электрон. ресурс] // Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. 2014. № 6 (44) Ч. II. С. 134–137. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21516125 (дата обращения: 10.03.2023).

7. Nicolescu B., Ertas A. (Editors). Transdisciplinary, education, philosophy & applications. Lubbock, Texas, USA: TheATLAS, 2014. 272 p. Available from: http://www.basarab-nicolescu.ciret-transdisciplinarity.org/BOOKS/Transdisciplinary_Education_Philosophy_Applications_2014.pdf (date of access: 10.02.2023).

8. Крушанов А. А. «Трансдисциплинарная» тенденция в современном научном познании // Тенденции развития науки и образования. 2018. Т. 42. Ч. 5. С. 77-80. DOI: 10.18411/lj-09-2018-106

9. Спасков А. Н., Гибадулин Р. Я., Жданов Р. И. Трансдисциплинарный подход в науке и образовании [Электрон. ресурс] // Философско-педагогические проблемы непрерывного образования: сборник научных статей. Материалы III Международной научно-практической конференции. Могилев, 26–27 апреля 2018 г. Могилев: МГУ имени А. А. Кулешова, 2018. С. 48–52. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=35653913 (дата обращения: 10.02.2023).

10. Alvargonzales D. Multidisciplinarity, interdisciplinarity, transdisciplinarity and sciences. International Studies in the Philosophy of Science. 2011. № 25 (4). P. 387–403. DOI:10.1080/02698595.2011.623366

11. Frodeman R., Klein J. T., Mitcham C. The oxford handbook of interdisciplinarity. New York: Oxford University Press, 2010. 580 p. Available from: https://global.oup.com/academic/product/the-oxford-handbook-of-interdisciplinarity-9780198841647?sortField=2&lang=en&cc=us (date of access: 10.02.2023).

12. Бочко Д. М. Медиабезопасность и транспрофессионализм в современном дискурсе [Электрон. ресурс] // Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 21 (312). С. 87–92. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/mediabezopasnost-i-transprofessionalizm-v-sovremennom-diskurse-smi (дата обращения: 10.02.2023).

13. Tejedor G., Segalas J., Rosas-Casals M. Transdisciplinarity in higher education for sustainability: How discourses are approached in engineering education // Journal of Cleaner Production. 2018. № 175. P. 29–37. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.11.085

14. Scholz R. W., Steiner G., Transdisciplinarity at the crossroads // Sustainability Science. 2015. № 10 (4). С. 521–526. DOI:10.1007/s11625-015-0338-0

15. Сенашенко В. С. Компетентностный подход в высшем образовании: миф и реальность [Электрон. ресурс] // Высшее образование в России. 2014. № 5. С. 34–45. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/kompetentnostnyy-podhod-v-vysshem-obrazovanii-mif-i-realnost (дата обращения: 10.02.2023).

16. Донских О. А. Дело о компетентностном подходе [Электрон. ресурс] // Высшее образование в России. 2013. № 5. С. 36–46. Режим доступа: https://vovr.elpub.ru/jour/article/view/3550 (дата обращения: 10.02.2023).

17. Усольцев А. П. Инфляция компетентностного подхода в отечественной педагогической науке и практике // Образование и наука. 2017. Т. 19. № 1. С. 9–25. DOI: 10.17853/1994-5639-2017-1-9-25

18. Тестов В. А. Содержание современного образования: выбор пути // Образование и наука. 2017. Т. 19. № 8. С. 29–46. DOI: 10.17853/1994-5639-2017-8-29-46.

19. Красовский Н. Н. Размышления о математическом образовании [Электрон. ресурс] // Известия УрГУ. 2003. № 27. С. 5–12. Режим доступа: https://psihdocs.ru/razmishleniya-o-matematicheskom-obrazovanii.html (дата обращения: 10.02.2023).

20. Разумовский В. Г., Сауров Ю.А. Методология деятельности экспериментирования как стратегического ресурса физического образования [Электрон. ресурс] // Сибирский учитель. 2012. № 2. С. 5–13. Режим доступа: http://www.sibuch.ru/node/824 (дата обращения: 10.02.2023).

21. Перминов Е. А. Методическая система обучения дискретной математике студентов педагогических направлений в аспекте интеграции образования: монография. 2-е изд., доп. и испр. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2019. 287 с. Режим доступа: https://elar.rsvpu.ru/bitstream/123456789/28749/1/978-5-8050-0673-0.pdf (дата обращения: 10.02.2023).

22. Тестов В. А. Порядковые структуры в алгебре и теории чисел. Москва: МПГУ, 1997. 110 с.Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001792343 (дата обращения: 10.02.2023).

23. Клековкин Г. А., Перминов Е. А. Элементы абстрактной и компьютерной алгебры: в 4 ч. Ч. I: Алгебры. Алгебраические системы: учеб. пособие для студентов пед. ун-тов и ин-тов. Самара: СФ МГПУ, 2006. 73 с.

24. Клековкин Г. А., Перминов Е. А. Элементы абстрактной и компьютерной алгебры: в 4 ч. Ч. II: Группы. Кольца: учеб. пособие для студентов. пед. ун-тов и ин-тов. Самара: СФ МГПУ, 2006. 91 с.

25. Перминов Е. А., Тестов В. А. Методология моделирования как основа реализации междисциплинарного подхода в подготовке студентов педагогических направлений // Образование и наука. 2020. Т. 22, №6. С. 9–30. DOI: 10.17853/1994-5639-2020-6-9-30

26. Perminov E. A., Anakhov S. V., Grishin A. S., Savitskiy E. S. On the Research of the Methodology of Mathematization of Pedagogical Science // International Journal of environmental & science education. 2016. Vol. 11, № 16. P. 9339–9347. Available from: https://elar.rsvpu.ru/bitstream/123456789/15174/1/IJESE_1168_article_580d1691cfbf8.pdf (date of access: 10.02.2023).

27. Садовничий В. А. Традиции и современность [Электрон. ресурс] // Высшее образование в России. 2003. № 1. С. 11–18. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/traditsii-i-sovremennost (дата обращения: 10.02.2023).

28. Glass R.L. Facts and Fallacies of Software Engineering. USA: Addison-Wesley Professional, 2002. 216 p. Available from: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.94.2037&rep=rep1&-type=pdf (date of access: 10.02.2023).

29. Тестов В. А. Математика как основное средство развития мышления учащихся в цифровую эпоху [Электрон. ресурс] // Математика – основа компетенций цифровой эры: материалы XXXIX Международного научного семинара преподавателей математики и информатики университетов и педагогических вузов (01–02 октября 2020 года). Москва: ГАОУ ВО МГПУ, 2020. 396 с. Режим доступа: https://www.mgpu.ru/wp-content/uploads/2020/09/Materialy-XXXIX-Mezhdunarodnogo-nauchnogo-seminara.pdf (дата обращения: 10.02.2023).

30. Андрианов И. В., Баранцев Р. Г., Маневич Л. И. Асимптотическая математика и синергетика: путь к целостной простоте. М.: Едиториал УРСС, 2004. 304 с. Режим доступа: https://ega-math.narod.ru/Books/AnBaMan.htm (дата обращения: 10.02.2023).

31. Graps A. An introduction to wavelets // IEEE computational science and engineering. 1995. Vol. 2, №. 2. P. 50–61. DOI: 10.1109/99.388960

32. Wojtaszczyk P. A mathematical introduction to wavelets. Cambridge University Press, 1997. 261 p. DOI: 10.1017/CBO9780511623790

33. Syropoulos A., Grammenos T. A Modern Introduction to Fuzzy Mathematics. USA: John Wiley & Sons, 2020. 384 p. DOI: 10.1002/9781119445326

34. Běhounek L., Cintula P. From fuzzy logic to fuzzy mathematics: A methodological manifesto // Fuzzy Sets and Systems, 2006. Vol. 157, № 5. P. 642–646. Available from: https://www.behounek.online/logic/papers/hp.pdf (date of access: 10.02.2023)

35. Savchuk M. M., Fesenko A. V. Quantum Computing: Survey and Analysis // Cybernetics and Systems Analysis. 2019. Vol. 55. P. 10–21. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s10559-019-00107-w (date of access: 10.02.2023).

36. Gyongyosi L., Imre S. A Survey on quantum computing technology // Computer Science Review. 2019. Vol. 31. P. 51–71. DOI: 10.1016/j.cosrev.2018.11.002