MATHEMATICAL MODELLING AS A MEANS OF DEVELOPING ANALYTICAL SKILLS OF FUTURE ENGINEERS
DOI:
https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-291-296Keywords:
analytical skills, mathematical modelling, 3D printing, future engineersAbstract
The increasing complexity of engineering systems and technologies in today’s innovation-driven environment calls for highly qualified engineers with strong analytical skills. These skills are essential for problem identification, structuring information, hypothesis formulation, and interpretation of results in diverse professional contexts. However, a lack of sufficient analytical proficiency among many engineering graduates often hinders their ability to effectively address complex technical and design-related challenges. This article explores mathematical modeling as a powerful pedagogical tool for developing analytical skills in future engineers during mathematics education at the university level.
By analyzing recent Ukrainian and international research, the article highlights the cognitive, metacognitive, and professional benefits of mathematical modeling. It reveals that although modeling is widely used in STEM education to support concept mastery, its specific influence on cultivating analytical thinking in engineering students remains underexplored. The study proposes a structured approach to mathematical modeling that mirrors the engineering mindset: identifying real-world problems, abstracting systems, constructing mathematical models, testing hypotheses, and analyzing and interpreting results.
Special emphasis is placed on how mathematical modeling stimulates critical thinking, systems thinking, and the ability to work with quantitative data. A practical example demonstrates how optimization tasks in construction using 3D printing technologies can be solved efficiently through the application of mathematical tools in MS Excel. Students are taught not only how to build functional models, but also how to interpret data and derive evidence-based solutions that maximize profitability and minimize resource usage.
Furthermore, the article shows how embedding modeling into the mathematics curriculum helps bridge the gap between abstract mathematical knowledge and its practical applications. Real-world tasks increase student motivation and demonstrate the relevance of mathematics to future engineering practice.
The study concludes that modeling-based mathematics education supports the development of essential analytical competencies necessary for innovation and competitiveness in modern engineering professions.
References
Кузнецова Г. А. Формування базової професійної компетентності майбутніх інженерів у процесі математичної підготовки у закладі вищої освіти. [Електронний ресурс] : дис. ... д-ра філософії в галузі педагогіки : 011. Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". – Харків, 2025. – 294 с. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/88506 (дата звернення: 11.05.2025).
Голуб Н. Моделювання як метод навчання у вищій школі. Вісник Львів. ун-ту. Серія філол. – 2010. – Вип.50. – С. 66–72.
Творошенко І. С. Конспект лекцій з дисципліни «Основи моделювання складних систем». Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова. – 2015. – 67 с.
Горшкова Г. А. Застосування математичного моделювання у професійній підготовці майбутніх інженерів-металургів //Theory and methods of learning mathematics, physics, informatics. – 2015. – Т. 13. – №. 3. – С. 59–67.
Ісичко Л. В., Гур’євська О. М. Метод моделювання, як засіб формування інформаційно-аналітичної компетентності при вивченні фізики //Наукові записки. Серія: Педагогічні науки. – 2023. – №. 208. – С. 117–124.
Кирилащук С. та ін. Числове моделювання як одна із складових фундаментальної математичної підготовки інженерів //Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. – 2022. – Т. 55. – №. 3. – С. 74–84.
Кузнецова Г. А. Педагогічні умови формування базової професійної компетентності майбутніх інженерів у процесі математичної підготовки у ЗВО. Теорія і практика управління соціальними системами. 2024. № 4. С. 79–92. https://doi.org/10.20998/2078-7782.2024.4.06
Mansilla N. C., Aravena Díaz M. D., Berres S. Metacognitive strategies in mathematical modelling: a case study with engineering students. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology. 2024. Р. 1–24. https://doi.org/10.1080/0020739X.2024.2404421
Wedelin D., Adawi T., Jahan T., Andersson S. Investigating and developing engineering students’ mathematical modelling and problem-solving skills. European Journal of Engineering Education. 2015. 40(5). Р. 557–572. https://doi.org/10.1080/03043797.2014.987648
Lyon J. A., Magana A. J. A review of mathematical modeling in engineering education. International Journal of Engineering Education. 2020. 36(1). Рр. 101–116.
Sipos D., Kocsis I. A complex methodology for the development of mathematical modeling skills in engineering education. International Review of Applied Sciences and Engineering. 2024. 15(3). Р. 397–412. https://doi.org/10.1556/1848.2024.00803
Wu P., Wang J., & Wang X. A critical review of the use of 3-D printing in the construction industry. Automation in Construction. 2016. Volume 68. P. 21–31. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.04.005
Лю Ч., Мамонов К. А., Коваленко Л. Б. Дослідження впливу чинників формування контингенту студентів вищих навчальних закладів на розвиток наукової сфери на регіональному рівні / Чан Лю, К. А. Мамонов, Л. Б. Коваленко // Вчені записки ТНУ імені В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. Геодезія. 2023. Том 34 (73) №2. С. 254–257. https://doi.org/10.32782/2663-5941/2023.2.2/42
Kovalenko L. Numerical Implementation of Multidimensional Functions Extremum Search / L. Kovalenko; O. Kalmykov; P. Reznik; I. Demianenko // Smart Technologies in Urban Engineering. STUE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems vol 807. Springer, Cham. Р. 82–94. https://doi.org/10.1007/978-3-031-46874-2_8
Bieliatynskyi А., Mamonov К., Goi V., Kovalenko L., Haidenko S. Economic and mathematical modeling of the development of construction enterprises, taking into account the peculiarities of the formation of intelligent economic systems. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2023. Iss. 28. P. 38–46. https://doi.org/10.36100/dorogimosti2023.28.038
Кузнецова Г. А. Експериментальна перевірка ефективності педагогічних умов формування базової професійної компетентності майбутніх інженерів у процесі математичної підготовки. Педагогічні науки: теорія та практика. 2024. №4. С. 58–65. https://doi.org/10.26661/2786-5622-2024-4-08
Downloads
Published
Issue
Section
License
The authors who publish in this collection agree with the following terms:
• The authors reserve the right to authorship of their work and give the magazine the right to first publish this work under the terms of license CC BY-NC-ND 4.0 (with the Designation of Authorship - Non-Commercial - Without Derivatives 4.0 International), which allows others to freely distribute the published work with a mandatory reference to the authors of the original work and the first publication of the work in this magazine.
• Authors have the right to make independent extra-exclusive work agreements in the form in which they were published by this magazine (for example, posting work in an electronic repository of an institution or publishing as part of a monograph), provided that the link to the first publication of the work in this journal is maintained. .
• Journal policy allows and encourages the publication of manuscripts on the Internet (for example, in institutions' repositories or on personal websites), both before the publication of this manuscript and during its editorial work, as it contributes to the emergence of productive scientific discussion and positively affects the efficiency and dynamics of the citation of the published work (see The Effect of Open Access).
