INTEGRATING DIFFERENTIAL EQUATIONS INTO HIGHER EDUCATION STEM: PROJECT-BASED APPROACH AND DIGITAL TECHNOLOGIES

Анотація

У статті розглянуто актуальні проблеми вищої фізико-математичної освіти та обґрунтовано доцільність її модернізації шляхом інтеграції курсу диференціальних рівнянь у контекст STEM-освіти. Основну увагу приділено подоланню розриву між теоретичною підготовкою здобувачів вищої освіти та практичними потребами сучасної науки й інженерної діяльності. Запропоновано STEM-орієнтований підхід до викладання диференціальних рівнянь, що базується на поєднанні проблемно-орієнтованого та проєктного навчання. Такий підхід сприяє трансформації освітнього процесу, за якої студент виступає активним дослідником, а викладач – фасилітатором і координатором навчально-дослідницької діяльності. Практична реалізація підходу передбачає поетапний алгоритм роботи над проєктами, спрямованими на розв’язування прикладних задач математичного моделювання. Для ілюстрації прикладного потенціалу диференціальних рівнянь наведено низку кейсів, що охоплюють задачі з теплових, акустичних, гідродинамічних, електромагнітних та нелінійних коливальних процесів. Показано роль спеціалізованих програмних засобів у розв’язуванні таких задач та здійснено порівняльний аналіз можливостей Wolfram Mathematica, MATLAB і Python. Впровадження STEM-орієнтованого підходу у викладання диференціальних рівнянь підвищує мотивацію здобувачів освіти та сприяє формуванню ключових професійних компетентностей, необхідних для підготовки конкурентоспроможних фахівців у галузі природничо-математичної освіти.

Ключові слова: STEM-проєкт, викладання диференціальних рівнянь, цифрові інструменти, міждисциплінарний підхід, здобувачі вищої освіти.