Варианты «digital-компьютерных» специализаций в строительном вузе на примере новых задач динамики конструкций, сооружений и машин

Abstract

RU: Цель. Задачи общей механики и динамики непрерывно усложняются и выходят на первый план и строительного образования, и науки, и конкретно - IT-технологий. Появляются самые разнообразные динамические нагрузки и поля воздействий на сооружения, которые учёным-строителям надо вовремя анализировать, описывать, нормировать, проверять и сопровождать-корректировать. Бурно растут высоты и пролёты сооружений, а методики их компьютерных расчетов и алгоритмов исследований (с инженерными проверками и нормативными обоснованиями безопасности, комфорта и качества жизни) - также бурно … отстают! Украине сегодня именно по таким специальностям и не хватает грамотных инженеров, ученых и приборно-аппаратно оснащённых компьютерщиков строительного профиля. Целью данной работы является поиск новых связей и изложение предлагаемых новаций в сфере подготовки инженерно-исследовательских кадров строительного вуза на базе двух специальностей – промышленное и гражданское строительство (ПГС) и компьютерные науки (КН).

Методика. Проводится как бы сканирование вначале существующих состояний каждого звена, отдельно специальности ПГС и КН. Затем разрабатываются предлагаемые новации и приводятся восемь условных последовательных этапов обучения с выходом на семь новых специализаций КН. Такое сближение двух специальностей приведёт по законам синергетики к нелинейному качественному скачку в развитии строительной отрасли.

Результаты. В работе предлагаются некоторые особые принципы и алгоритмы сближения профессиональной части дисциплин при обучении специалистов КН с основной тематикой строительного вуза. Например, разработаны специальные приемы в педагогике (по типу элитных групп и доступных кружков без возрастных границ), объединяются учебный и научно-исследовательский процессы при изложении основного сквозного спецкурса. Сквозной характер обучения подразумевает поисковое использование начальной любознательности и интересов школьников и абитуриентов, которое легко выявится при интересных вводно-инженерных занятиях и экскурсиях-презентациях достижений и проблем строительства, например, по статике или динамике.

Научная новизна. По-видимому, впервые предложена система междисциплинарного взаимно обогащающего обучения с применением новых педагогических и инженерных приёмов на примере комплексного параллельного взаимодействия в строительном вузе студентов инженерной специальности ПГС и студентов, изучающих компьютерные науки.

Практическая значимость. Практическая ценность видна на примерах конкретных задач современного строительства и эксплуатации сооружений, в которых остро необходимо участие специалистов IT-технологий.

UK: Задачі загальної механіки і динаміки безперервно ускладнюються і виходять на перший план і будівельної освіти, і науки, і конкретно – ІТ-технологій. З’являються самі різноманітні динамічні навантаження і поля впливів на споруди, які вченим-будівельникам потрібно вчасно аналізувати, описувати, нормувати, перевіряти і супроводжувати-коректувати. Бурхливо ростуть висоти і прогони споруд, а методики їх комп’ютерних розрахунків і алгоритмів досліджень (з інженерними перевірками і нормативними обґрунтуваннями безпеки, комфорту і якості життя) – так само бурхливо … відстають! Україні сьогодні саме за такими спеціальностям і не вистачає грамотних інженерів, вчених і приладо-апаратно забезпечених комп’ютерщиків будівельного профілю. Метою даної роботи є пошук нових зв’язків і виклад пропонованих новацій у сфері підготовки інженерно-дослідницьких кадрів будівельного вузу на базі двох спеціальностей – промислове і цивільне будівництво (ПЦБ) і комп’ютерні науки (КН).

Методика. Здійснюється як би сканування по-перше існуючих станів кожної ланки, окремо спеціальності ПЦБ і КН. Потім розробляються пропоновані новації і наводяться вісім умовних послідовних етапів навчання з виходом на сім нових спеціалізацій КН. Таке зближення двох спеціальностей призведе за законами синергетики до нелінійного якісного стрибка в розвитку будівельної галузі. Результати. В роботі пропонуються деякі особливі принципи і алгоритми зближення професійної частини дисциплін при навчанні спеціалістів КН з основною тематикою будівельного вузу. Наприклад, розроблені спеціальні прийоми в педагогіці (по типу елітних груп і доступних гуртків без вікових обмежень), об’єднуються навчальний і науково-дослідницький процеси при викладенні основного наскрізного спецкурсу. Наскрізний характер навчання припускає пошукове використання початкової допитливості та інтересів школярів та абітурієнтів, що легко виявиться при цікавих ввідно-інженерних заняттях і екскурсіях-презентаціях досягнень і проблем будівництва, наприклад, по статиці чи динаміці.

Наукова новизна. Певно, вперше запропонована система міждисциплінарного взаємно збагачуючого навчання із застосуванням нових педагогічних і інженерних прийомів на прикладі комплексної паралельної взаємодії в будівельному вузі студентів інженерної спеціальності ПЦБ і студентів, що вивчають комп’ютерні науки.

Практична значимість. Практичну цінність видно на прикладах конкретних задач сучасного будівництва і експлуатації споруд, в яких гостро необхідна участь спеціалістів ІТ-технологій.

EN: Purpose. Problems of the general mechanics and dynamics continuously become complicated and come to the forefront of both construction education, and science, and is concrete - IT technologies. There are most various dynamic loadings and fields of impacts on constructions which scientists-builders should analyze, describe, normalize, check and to accompany-correct in time. Roughly heights and flights of constructions grow, and techniques of their computer calculations and algorithms of researches (with engineering checks and standard justifications of safety, comfort and quality of life) - also roughly … lag behind! Ukraine on such specialties also doesn't have today competent engineers, scientists and instrument hardware equipped programmers of a construction profile. The purpose of this work is search of new communications and a statement of the offered innovations in the sphere of preparation of engineering and research shots of construction higher education institution on the basis of two specialties – industrial and civil engineering (ICE) and the computer sciences (CS).

Methodology. Scanning of the existing conditions of each link, separately specialties ICE and CS is carried out. Then the offered innovations are developed and eight conditional consecutive grade levels with an exit to seven new specializations of CS are given. Such rapprochement of two specialties will lead under laws of synergetrics to a nonlinear quantum leap in development of construction branch. Proposals in order explore several blocks literature. The first unit is - to raise interest in engineering by studying biographies and classical works of the great engineers. Example - the great scientist-engineer S.P. Tymoshenko. Another unit - shows roughly chronological development of numerical solutions of applied engineering problems using a variety of languages of programs. Describes handy for solving modern problems of nonlinear oscillations methods of Runge-Kutta families. Example – driving of car on rough road. And the complexity of the problem of nonlinear type of dry friction. The shows of reference literature on vibration technology and proposals on the development of new digital-majors and the relevant departments of universities and laboratories. Collected the bulk of the methods and concepts that are easy to operate with the modern researcher to solve most problems of the dynamics of complex systems and processes. This is the ability to compose and solve systems of linear and nonlinear algebraic and differential equations. Go to the Cauchy problem and spectral analysis. It is expected that this approach could serve as a bridge for rapprochement and interaction of new specialists CS students, engineers and scientists specializing ICE. The importance of clarity vibrogram of accelerations and nonlinear damping variable dynamic stresses. Particular attention is paid to vibroekologii. As well as protection against accidental impacts (vibration and shock) and human health, and vitality structures and vibrations stability of the equipment. In the description of practical examples are given scientific study of algorithms of static and dynamic analysis of structures. The predominance of the standard finite element method greatly reduces the possibility of user-designer in finding innovative solutions. Mention domestic computer program complexs LIRA and SCAD Office. Attention is drawn to the clear and logical goals of student learning - and the ICE, and CS ("IT-people") - the basis of structural mechanics, the newest of its tasks.

Findings. In work some special principles and algorithms of rapprochement of professional part of disciplines when training experts of CS with the main subject of construction higher education institution are offered. For example, special receptions in pedagogics are developed (as elite groups and available circles without age brackets), educational and research processes at a statement of the main through special course unite. Through nature of training means search use of initial inquisitiveness and interests of school students and entrants which will easily come to light at interesting introduction and engineering occupations and excursions presentations of achievements and roblems of construction, for example, on a statics or dynamics.

Originality. Apparently, the system of the interdisciplinary mutually enriching training with application of new pedagogical and engineering receptions on the example of complex parallel interaction in construction higher education institution of students of engineering specialty ICE and the students studying computer sciences is for the first time offered.

Practical value. Practical value is visible on examples of specific objectives of modern construction and operation of constructions in which participation of experts of IT technologies is sharply necessary.