Есептеу ғылымдары бағытындағы өндірістік практика: теория мен тәжірибе сабақтастығы

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті механика-математика факультетінің «Есептеу ғылымдары және статистика» білім беру бағдарламасының 4-курс студенттері ретінде біз өндірістік практикадан өтіп, кәсіби дамудың маңызды әрі есте қаларлық кезеңін бастан кешірдік. Аталған практика ҚР Ұлттық инженерлік академиясының академигі және ҚР Ұлттық ғылым академиясының академигі, физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Темірбеков Нұрлан Мұқанұлының жетекшілігімен ұйымдастырылды. Бұл тәжірибе барысында біз тек кәсіби дағдыларымызды жетілдіріп қана қоймай, әлемдік деңгейдегі ғалыммен тікелей байланыс орнату мүмкіндігіне ие болдық. Практиканың ең жарқын тұстарының бірі – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Вабищевич Пётр Николаевич оқыған дәрістер мен тұрақты ғылыми кездесулер болды. Біз аптасына екі рет онлайн форматта кездесіп, күрделі теориялық мәселелерді талқылап, математикалық модельдеу мен есептеу әдістеріне қатысты маңызды есептерді бірге қарастырдық.

П.Н. Вабищевич – қазіргі есептеу математикасының көрнекті өкілдерінің бірі. Ол дифференциалдық теңдеулерді сандық әдістермен шешу, ақырлы элементтер әдістері және математикалық модельдеу салаларында іргелі нәтижелерге қол жеткізген жетекші ғалым.

 Оның ғылыми еңбектері айырымдық сұлбалардың тұрақтылығы, операторлық әдістер, ақырлы элементтер әдісі және күрделі жүйелерді модельдеу мәселелерін қамтып, халықаралық ғылыми қауымдастықта жоғары бағаланады. Профессор Вабищевич – ғылыми еңбектерімен кеңінен танылған ғалым. Ол 100-ден астам ғылыми мақаланың және 20-дан астам монографиялар мен оқу құралдарының авторы болып табылады. Бұл еңбектер қазіргі таңда жоғары оқу орындарында кеңінен қолданылып, жас зерттеушілер үшін маңызды ғылыми базаға айналған. Сонымен қатар, ол ғылыми жобаларды басқаруға және жас ғалымдарды даярлауға үлкен үлес қосып келеді. Оның жетекшілігімен бірқатар ғылыми жұмыстар қорғалып, ғылыми мектеп қалыптасқан.

Ерекше атап өтетін жайт, ғалымның ғылыми қалыптасуына шешуші ықпал еткен тұлға – көрнекті математик, физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, КСРО Ғылым академиясының академигі Александр Андреевич Самарский, П.Н. Вабищевичтің ғылыми жетекшісі болды. Ол негізін қалаған ғылыми мектеп есептеу математикасының дамуына қуатты серпін беріп қана қоймай, сандық әдістердің іргелі теориялық негізін қалыптастырды. Аталған ғылыми мектеп бүгінгі таңда да өзектілігін сақтап, заманауи есептеу ғылымының жетекші бағыттарының бірі ретінде танылып отыр. Физика-математика ғылымдарының докторы, профессор П.Н. Вабищевич осы мектептің лайықты жалғастырушысы ретінде оның идеяларын терең дамытып, сапалық жаңа деңгейге көтеріп, оларды қазіргі заманғы күрделі математикалық есептерді шешуге тиімді түрде бейімдей білді.

Дәрістер барысында біз ғалымның тек терең теориялық білімін ғана емес, сонымен қатар күрделі ұғымдарды қарапайым әрі түсінікті түрде жеткізе білу шеберлігін де айқын байқадық. Ол операторлық жіктеу әдістерінің мәнін, олардың есептеу тиімділігін арттырудағы рөлін нақты мысалдар арқылы түсіндіріп, теория мен практиканың өзара тығыз байланысын көрсетті.

Өндірістік практика барысында біз математикалық модельдеу мен сандық әдістердің заманауи бағыттарын терең меңгердік. Әсіресе, ақырлы элементтер әдісі негізгі зерттеу және есептеу құралы ретінде ерекше орын алды. Бұл әдіс күрделі геометриялық облыстарда берілген дифференциалдық теңдеулерді шешуге мүмкіндік беретін әмбебап тәсіл ретінде қарастырылып, оның негізгі идеясы – есептелетін аймақты кіші элементтерге бөліп, сол элементтерде жуық шешім құру екендігі жан-жақты түсіндірілді. Ақырлы элементтер әдісін қолдану арқылы біз интегралдық және дифференциалдық теңдеулерді сандық тұрғыда талдауды үйрендік, күрделі есептерді тиімді шешудің алгоритмдерін меңгердік. Бұл әдіс теориялық модельдерді нақты есептерге бейімдеуге, сондай-ақ есептеу дәлдігі мен тұрақтылығын арттыруға мүмкіндік беретінін тәжірибе жүзінде көрдік.

Ғылыми үдерістің ажырамас бөлігі ретінде біз заманауи есептеу технологияларын кеңінен қолдандық. Атап айтқанда, FEniCS платформасы арқылы ақырлы элементтер әдісін пайдаланып математикалық есептерді жүзеге асырып, Streamlit көмегімен зерттеу нәтижелерін визуалды әрі интерактивті форматта ұсындық. Сонымен қатар, біз заманауи бағдарламалау құралдары бойынша ғылыми баяндамалар дайындадық. Атап айтқанда, Matplotlib, NumPy, Streamlit, SciPy және Gmsh тақырыптары бойынша жасаған таныстырымдарды профессор П.Н. Вабищевичке ұсындық. Бұл жұмыстар біздің бағдарламалау және ғылыми талдау қабілеттерімізді жаңа деңгейге көтерді.

Осындай жоғары деңгейдегі ғалыммен тікелей байланыс біз үшін үлкен мотивация болды. Біз есептеу математикасының тек теориялық ғылым ғана емес, сонымен қатар геофизика, инженерия және табиғи процестерді модельдеу сияқты салаларда кеңінен қолданылатын маңызды бағыт екенін терең түсіндік.

Қорытындылай келе, бұл өндірістік практика біз үшін тек оқу процесінің бір бөлігі ғана емес, ғылыми дүниетанымымызды кеңейткен маңызды кезең болды. Бұл тәжірибе біздің кәсіби және академиялық дамуымызға серпін беріп, болашақта ғылым жолын таңдауға деген қызығушылығымызды арттырды. Біз сондай-ақ болашақ студенттерге де осындай өндірістік практика жалғасып, олар да ғылыми зерттеу дағдыларын тиімді меңгеретініне сенеміз. Ал профессор П.Н. Вабищевичтің дәрістері мен ғылыми кездесулері біз үшін ұмытылмас тәжірибе болды. 

Аталмыш іс--шара төмендегі ТДМ-на сәйкес: