Введение. При обучении будущих инженеров и механиков существуют трудности при изучении ими таких дисциплин, как «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов». Как правило, это связано с необходимостью закрепления у студентов полученных теоретических знаний. Однако проведение достаточного числа прочностных испытаний изделий связано с существенными финансовыми расходами, поэтому зачастую получить результаты путем реализации физических экспериментов является экономически затратно, а в ряде случаев просто невозможно. В связи с этим, для обучения целесообразно использовать точные распределенные динамические математические и программные модели объектов, то есть цифровые двойники.
Материалы и методы. В качестве прототипа цифрового двойника использована информационная система промышленного предприятия, предназначенная для мониторинга напряженно-деформированного состояния балки по данным тензометрии. В апробации методики приняли участие 198 студентов и 8 преподавателей механико-технологического факультета и факультета автоматики и вычислительной техники Новосибирского государственного технического университета (Российская Федерация). Методы математической статистики: χ2-Пирсона, анкетирование и корреляционный анализ.
Результаты исследования. В результате внедрения методики обучения на основе применения цифрового двойника были созданы ситуации, требующие от студентов критического анализа и включения метакогнитивных навыков. Реализация практико-ориентированного обучения при работе с цифровым двойником информационной системы промышленного предприятия оказывает влияние на академическую успеваемость студентов (χ2=4,08; p<0,05) и позволяет прочно закрепить у студентов полученные теоретические знания и практические навыки, что впоследствии позволит сформировать устойчивые профессиональные компетенции.
Научная новизна. В ходе исследования было выявлено, что обучение с использованием цифрового двойника способствует более контролируемому прохождению студентами учебной программы, развивает такие качества, как самоконтроль и самодисциплина, стимулирует познавательный интерес к конкретной учебной дисциплине и процессу получения образования в целом.
Практическая значимость. Основным преимуществом внедрения цифрового двойника информационной системы промышленного предприятия в процесс обучения является эффективность данного подхода с точки зрения закрепления и развития практических навыков у студентов. Кроме того, обучение с применением цифровых двойников наиболее востребовано при подготовке к деятельности в отраслях с высокими рисками, где невозможна или затруднена практика на реально действующих объектах.
Ключевые слова: технический университет, учебная программа, информационная система, цифровой двойник, математическое моделирование
Ссылка для цитирования: Син Д. Д., Истратова Е. Е. Реализация практико-ориентированного подхода при обучении студентов технических вузов на основе разработки цифрового двойника информационной системы промышленного предприятия // Перспективы науки и образования. 2024. № 1 (67). С. 94-114. doi: 10.32744/pse.2024.1.5
Информация об авторах:
Син Дина Диннаковна (Россия, Новосибирск) - Доцент, кандидат архитектуры. Новосибирский государственный технический университет. E-mail: dinadsin@rambler.ru. ORCID ID: 0000-0003-2218-7016. Scopus Author ID: 57220814920. ResearcherID: GXN-3144-2022
Истратова Евгения Евгеньевна (Россия, Новосибирск) - Кандидат технических наук, доцент. Новосибирский государственный технический университет. E-mail: istratova@mail.ru. ORCID ID: 0000-0001-9759-2249. Scopus Author ID: 57219184682. ResearcherID: V-4511-2017
Перспективы науки и образования 