РАЗВИТИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ И КОМПЕТЕНЦИЙ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «ИНФОРМАТИКА» ПОСРЕДСТВОМ СИМУЛЯЦИОННО-ОРИЕНТИРОВАННОГО АКТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ MATLAB/SIMULINK
Ключевые слова:
MATLAB, Simulink, информатика, алгоритмическое мышление, системное моделирование, обучение на основе моделирования, активное обучение, проектное обучение, компьютерное моделирование, цифровая образовательная среда.Аннотация
Цифровая трансформация профессиональной деятельности специалистов
в области информационных технологий повышает требования не только к
владению языками программирования и программными средствами, но и к
способности будущих специалистов декомпозировать сложные системы,
формализовать реальные процессы, разрабатывать вычислительные алгоритмы,
строить и верифицировать модели, проводить вычислительные эксперименты и
принимать решения на основе полученных данных. Цель исследования
заключается в разработке методического подхода к развитию алгоритмического
мышления и компетенций системного моделирования студентов направления
«Информатика» посредством симуляционно-ориентированного активного обучения на базе MATLAB/Simulink. В качестве методологической основы
использованы идеи simulation-based learning, active learning, problem/project-based
learning, experiential learning, formative assessment и progressive scaffolding.
Предлагаемая методика реализуется посредством пяти взаимосвязанных этапов:
концептуализация задачи, алгоритмизация, компьютерное моделирование,
вычислительный эксперимент и оптимизация, интерпретация результатов и
принятие проектного решения. В отличие от подходов, ориентированных
преимущественно на использование готовой имитационной модели,
разработанная модель предусматривает обязательный переход от анализа
проблемы к построению алгоритма в MATLAB, созданию модели в Simulink, её
верификации, исследованию параметров и аргументированному выбору
решения. Разработана система критериев оценки, включающая алгоритмическое
мышление, системное моделирование, вычислительно-экспериментальную
деятельность и решение проблем. Предлагаемый подход позволяет
рассматривать MATLAB/Simulink не только как программный пакет для
выполнения расчётов, но и как интегрированную цифровую среду формирования
профессиональных компетенций студентов IT-направлений.
Библиографические ссылки
1. Rodríguez-Gómez A., Granados-Fernández R., Lacasa E., Fernández-Marchante C. M., Rodrigo M. A. How to
Teach Frequency Response Easily to Chemical Engineers Using Spreadsheets // Education for Chemical Engineers. – 2025.
– Vol. 53. – P. 91–101. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.06.001.
2. Romero-Cano L. A. Modular Simulation as a Teaching Tool: Integrating MATLAB-Simulink into Heat Transfer
Courses to Promote Active Learning and Conceptual Understanding // Education for Chemical Engineers. – 2025. – Vol.
53. – P. 171–177. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.07.004.
3. Rodgers T. L. Critique – Tools for Sharing: MATLAB-Simulink into Heat Transfer Courses // Education for
Chemical Engineers. – 2025. – Vol. 53. – P. 178–179. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.06.004.
4. Leiva C., Arroyo-Torralvo F., Luna-Galiano Y., Ronda A., Muñoz de la Peña D. Implementation of a Continuous
Assessment System Through the Creation of a Problem Book Using DOCTUS in General Chemistry Subjects // Education
for Chemical Engineers. – 2025. – Vol. 53. – P. 1–7. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.06.003.
5. de Pedro Z. M., Alvarez-Montero A., Casas J. A., Muñoz M. Active Learning in Environmental Engineering:
Combining Interactive Platforms and Project-Based Approaches to Boost Engagement and Academic Performance //
Education for Chemical Engineers. – 2025. – Vol. 53. – P. 161–170. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.09.002.
6. Jamil M. G., Isiaq S. O. Teaching Technology with Technology: Approaches to Bridging Learning and Teaching
Gaps in Simulation-Based Programming Education // International Journal of Educational Technology in Higher Education.
– 2019. – Vol. 16. – Article 25. – DOI: 10.1186/s41239-019-0159-9.
7. Computer-Controlled Systems Virtual Laboratory with MATLAB and Simulink // IFAC-PapersOnLine. – 2025.
– Vol. 59, No. 7. – P. 72–77. – DOI: 10.1016/j.ifacol.2025.08.025.
8. Xue D., Pan F. MATLAB and Simulink in Action: Programming, Scientific Computing and Simulation. – Singapore:
Springer, 2024. – DOI: 10.1007/978-981-99-1176-9.
9. Tang P., Zhang C., Du Y., Xu Y., Wang M., Yu H., Zhang X., Gong J., Zhang H., Sun X. Enhancing Experimental
Teaching of β-Interferon Synthesis Through a Virtual Simulation Platform: Application and Effectiveness Analysis //
Education for Chemical Engineers. – 2025. – Vol. 53. – P. 71–79. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.07.007.
10. Lopez-Fernandez D., Gordillo A., Alarcon P. P., Tovar E. Comparing Traditional Teaching and Game-Based
Learning Using Teacher-Authored Games on Computer Science Education // IEEE Transactions on Education. – 2021. –
Vol. 64. – P. 367–373. – DOI: 10.1109/TE.2021.3057849.
11. Prince M. Does Active Learning Work? A Review of the Research // Journal of Engineering Education. – 2004.
– Vol. 93, No. 3. – P. 223–231.
12. Jamison C. S. E., Fuher J., Wang A., Huang-Saad A. Experiential Learning Implementation in Undergraduate
Engineering Education: A Systematic Search and Review // European Journal of Engineering Education. – 2022. – Vol. 47.
– P. 1356–1379. – DOI: 10.1080/03043797.2022.2031895.
13. Nieto Bermejo M., García Zancajo A., Nieto-Marquez A. Fostering Chemical Engineering Competencies
Through Competition Teams: The UPM MotoStudent Electric Experience // Education for Chemical Engineers. – 2025. –
Vol. 53. – P. 149–160. – DOI: 10.1016/j.ece.2025.09.001.
14. Cole J. S., Spence S. W. T. Using Continuous Assessment to Promote Student Engagement in a Large Class //
European Journal of Engineering Education. – 2012. – Vol. 37. – P. 508–525. – DOI: 10.1080/03043797.2012.719002.
15. Felder R. M., Brent R. Teaching and Learning STEM: A Practical Guide. – San Francisco: Jossey-Bass, 2016.
16. Atajonova S., Zulfikharov I. Improving the Methodology of Effective Organization of Mathematics Courses in
Technical Universities // AIP Conference Proceedings. – 2024. – Vol. 3244, No. 1. – DOI: 10.1063/5.0241836.
17. Boratalievna A. S. Models and Mechanisms for Implementing an Inclusive Approach in Engineering Education
Based on Artificial Intelligence // International Journal of Pedagogics. – 2025. – Vol. 5, No. 5. – P. 110–114.
