МІЖДИСЦИПЛІНАРНІ ЗВ’ЯЗКИ ДИСКРЕТНОЇ МАТЕМАТИКИ В СИСТЕМІ ПРОФЕСІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ ЗДОБУВАЧІВ ВИЩОЇ ОСВІТИ

Нестерова О. Д.

Анотація

У статті проаналізовано необхідність модернізації вищої освіти в умовах стрімкої цифрової трансформації суспільства на прикладі навчання дискретної математики здобувачів вищої освіти спеціальностей A4 «Середня освіта (Інформатика)», E7 «Математика» та галузі знань F «Інформаційні технології». У різних закладах вищої освіти (ЗВО) та освітніх програмах освітній компонент може мати назву «Дискретна математика» або «Комп’ютерна дискретна математика». У межах цього дослідження термін «дискретна математика» використовується як узагальнюючий, а особлива увага приділяється її комп’ютерно орієнтованому підходу та прикладним аспектам.

Окреслено міждисциплінарні зв’язки дискретної математики з іншими науками та освітніми компонентами програм професійної підготовки здобувачів вищої освіти, як засіб формування цілісного бачення об’єкта вивчення, розв’язання складних проблем з використанням підходів суміжних галузей. Перенесення знань та вмінь з однієї дисципліни в іншу, їх інтеграція, об’єднання зусиль фахівців різних галузей сприяють підвищенню рівня мотивації та показників якості навчання здобувачів.

Сучасний етап розвитку інформатики та її прикладних застосувань характеризується створенням великих інформаційних систем, розробкою локальних і глобальних мереж, використанням у виробничих процесах робототехнічних систем, штучного інтелекту, інтернету речей, технологій великих даних, квантових обчислень, блокчейну. Інноваційні ІТ-сектори мають спільне підґрунтя, оскільки функціонують у дискретному цифровому просторі.

Цифрова трансформація суспільства, зокрема освіти, висуває нові вимоги до якості підготовки здобувачів вищої освіти, чия майбутня професія пов’язана з інформатикою. У статті досліджується роль і місце дискретної математики як основи формування логічного, алгоритмічного й інженерного мислення здобувачів. На нашу думку, традиційні підходи до навчання математичних дисциплін в умовах цифровізації освіти потребують значних змін.

Традиційна система навчання математичних дисциплін в ЗВО більшою мірою містить розділи неперервної математики, що суперечить реальним потребам високотехнологічного ринку праці. Постає потреба посилити роль дискретної математики в професійній підготовці здобувачів вищої освіти поряд із традиційними розділами неперервної математики. Обґрунтовано значущість теоретичних знань її принципів і методів, а також практичних умінь щодо моделювання та опрацювання дискретних структур у майбутній професійній діяльності як учителів інформатики, так і фахівців з математики, комп’ютерних наук, програмування, інформаційних систем та технологій.

Показано інтеграційну функцію дискретної математики, яка об’єднує численні розділи, що функціонують як окремі науки та відповідні освітні компоненти. Комп’ютерна дискретна математика постає своєрідним містком між абстрактними математичними теоріями та практичним розв’язанням прикладних задач фахівців інформатичних галузей. Продемонстровано, що одним із дидактичних засобів фундаменталізації підготовки здобувачів вищої освіти є встановлення міждисциплінарних зв’язків цього освітнього компонента з теоретичними основами інформатики, комп’ютерними науками та програмуванням.

Завдяки знанням елементів теорії графів, булевої алгебри, математичної логіки, комбінаторного аналізу, теорії кодування, теорії автоматів та систем захисту даних відбувається перенесення абстрактних математичних ідей у комп’ютерний код, архітектуру баз даних, алгоритми шифрування й моделі обміну повідомленнями у нейронних мережах. Навчання дискретної математики в її комп’ютерно орієнтованій інтерпретації сприяє поглибленню зв’язків теорії з практикою та глибшому розумінню сутності абстрактних математичних концепцій. Водночас воно забезпечує формування у здобувачів вищої освіти алгоритмічного, логічного й критичного мислення, а також визначених загальних і фахових компетентностей.

Досліджено теоретичні основи міждисциплінарного навчання та виявлено ментальні труднощі, що виникають у здобувачів під час переходу від безпосереднього написання коду й використання цифрових освітніх платформ та інтерактивних веб-ресурсів до абстрактного математичного моделювання скінченних структур. Показано, що цілеспрямоване використання міждисциплінарних зв’язків комп’ютерної дискретної математики з архітектурою обчислювальних систем, мовами програмування, аналізом великих даних, теорією алгоритмів тощо сприяє фундаменталізації навчання.