Teză: Utilizarea sarcinilor educaționale și creative în predarea modelării computerizate pentru a dezvolta abilitățile creative ale elevilor. Rolul tehnologiei informatice în procesul de predare a studenților de proiectare a modelării 3D

Capitolul 1. Modele și modelare în știință și educație.

1.1 Modele și modelare în știința modernă.

1.2 Aplicarea modelelor în procesul de predare a şcolarilor.

1.3 Simularea pe calculator în predare.

Capitolul 2. Bazele psihologice și pedagogice ale învățării pe calculator.

2.1 Aspecte psihologice și pedagogice ale pregătirii informatice.

2.2 Caracteristici activități de învățareși managementul acestuia pe baza pregătirii informatice.

capitolul 3 școală gimnazială la studierea temei „Fizica moleculară” folosind simularea pe calculator.

3.1 Analiza stării simulării pe calculator în secțiunea „Fizica moleculară”.

3.2 Caracteristicile programului experimental de simulare pe calculator a dinamicii sistemelor multor particule și posibilitatea utilizării acestuia în procesul educațional.

3.3 Metodologia de organizare și desfășurare a lecțiilor de fizică în clasa a X-a la studierea secțiunii „Fizică moleculară” pe bază de program experimental.

4.1 Sarcinile experimentului și organizarea implementării acestuia.

4.2 Analiza rezultatelor experimentului pedagogic.

Introducere disertație în pedagogie, pe tema „Utilizarea modelării computerizate în procesul de învățare”

Unul dintre cele mai importante domenii de dezvoltare a societății este educația. Educația „funcționează” pentru viitor, determină calitățile personale ale fiecărei persoane, cunoștințele, aptitudinile, cultura comportamentului, viziunea asupra lumii, creând astfel potențialul economic, moral și spiritual al societății. Tehnologiile informaționale sunt unul dintre instrumentele principale în educație, așa că dezvoltarea unei strategii pentru dezvoltarea și utilizarea lor în educație este una dintre problemele cheie. În consecință, utilizarea tehnologiei informatice este de importanță națională. Mulți experți cred că în prezent computerul va face posibilă realizarea unei descoperiri calitative în sistemul de învățământ, deoarece profesorul a primit în mâinile sale un instrument de predare puternic. De obicei, există două direcții principale de informatizare. Primul urmărește să asigure alfabetizarea universală a calculatorului, al doilea este utilizarea computerului ca instrument care crește eficiența învățării.

În sistemul de învăţământ se disting două tipuri de activitate: predarea şi învăţarea. N.F. Talyzina și T.V. Gabai a propus să ia în considerare rolul unui calculator în învățare din punctul de vedere al funcției pe care o îndeplinește.

Dacă computerul îndeplinește funcția de gestionare a activităților educaționale, atunci poate fi considerat ca un instrument de învățare care înlocuiește profesorul, întrucât computerul modelează activitățile de învățare, pune întrebări și răspunde la răspunsurile și întrebările elevului ca profesor.

Dacă computerul este folosit doar ca mijloc de activitate educațională, atunci interacțiunea acestuia cu elevii se realizează în funcție de tipul „utilizator de computer”. În acest caz, computerul nu este un instrument de învățare, deși poate comunica noi cunoștințe. Prin urmare, atunci când se vorbește despre învățarea pe calculator, se referă la utilizarea unui computer ca mijloc de gestionare a activităților educaționale.

În ciuda faptului că nu există încă o clasificare unică a programelor de formare, mulți autori disting următoarele cinci tipuri între ele: antrenament, mentorat, învățare bazată pe probleme, simulare și modelare, joc. Modelele computerizate au cel mai înalt rang dintre cele de mai sus. Potrivit lui V.V. Laptev, „un model de calculator este un mediu software pentru un experiment de calcul care combină, pe baza unui model matematic al unui fenomen sau proces, mijloacele de interacțiune interactivă cu obiectul experimentului și dezvoltarea unui instrument de afișare a informațiilor. Modelele computerizate sunt obiectul principal pentru fizica computațională, a cărei metodă distinctivă este experimentul computațional în același mod în care experimentul natural este metoda distinctivă a fizicii experimentale. Academicianul V.G. Razumovsky notează că „odată cu introducerea calculatoarelor în procesul educațional cresc posibilitățile multor metode de cunoaștere științifică, în special metoda modelării, care vă permite să creșteți dramatic intensitatea învățării, întrucât însăși esența fenomenelor este evidențiată în timpul modelării. iar comunitatea lor devine clară.”

Starea actuală a învățării pe calculator este caracterizată printr-un set mare de programe de formare care diferă semnificativ în calitate. Ideea este că pe stadiul inițial Informatizarea școlilor profesorii care au folosit formarea pe calculator și-au creat propriile programe de formare, iar din moment ce nu erau programatori profesioniști, programele pe care le-au creat au fost ineficiente. Prin urmare, împreună cu programele care oferă învățare cu probleme, simulare pe computer și așa mai departe, există număr mare programe de antrenament primitive care nu afectează eficacitatea antrenamentului. Astfel, sarcina profesorului nu este dezvoltarea de programe de formare, ci capacitatea de a utiliza programe gata făcute de înaltă calitate, care îndeplinesc cerințele metodologice și psihologice și pedagogice moderne.

Unul dintre criteriile principale pentru semnificația didactică a programelor de modelare este posibilitatea de a efectua cercetări care anterior nu erau fezabile în condițiile unui laborator de fizică școlar. În conținutul educației fizice există o serie de secțiuni, în care un experiment la scară largă descrie doar calitativ fenomenul sau procesul studiat. Utilizarea modelelor computerizate ar face posibilă, de asemenea, realizarea unei analize cantitative a acestor obiecte.

Una dintre astfel de secțiuni ale fizicii școlare este fizica moleculară, starea învățării pe calculator în care vom analiza. Studiind-o, studenții se întâlnesc cu calitative formă nouă mișcarea materiei - mișcarea termică, în care, pe lângă legile mecanicii, funcționează și legile statisticii. Experimentele naturale (mișcarea browniană, difuzia, interacțiunea moleculelor, evaporarea, fenomenele de suprafață și capilare, umezirea) confirmă ipoteza structura moleculara substanțe, dar nu permit observarea mecanismului de producere a proceselor fizice. Modele mecanice: Experimentul lui Stern, placa lui Galton, o instalație pentru demonstrarea legilor gazelor fac posibilă ilustrarea legii lui Maxwell a distribuției moleculelor de gaz pe viteze și obținerea experimentală a relațiilor dintre presiune, volum și temperatură necesare pentru a deriva legile gazelor.

Utilizarea tehnologiei moderne de calcul electronice și electronice poate completa în mod semnificativ formularea și desfășurarea experimentului. Din păcate, numărul lucrărilor pe această temă este foarte mic.

Lucrarea descrie utilizarea unui computer pentru a demonstra dependența vitezei moleculelor diferitelor gaze de temperatură, calculul modificării energie interna corpuri în timpul evaporării, topirii și cristalizării, precum și utilizarea unui computer în procesare munca de laborator. De asemenea, oferă o descriere a lecției privind determinarea eficienței unui motor termic ideal pe baza ciclului Carnot.

Metodologia de realizare a unui experiment folosind calculatoare electronice și electronice este descrisă de V.V. Laptev. Schema experimentului arată astfel: valori măsurate->senzori-^convertor analog-digital-microcalculator MK-V4 sau computer Yamaha. Conform acestui principiu, a fost proiectată o instalație electromecanică universală pentru studii în curs şcolar fizica legilor gazelor.

În cartea lui A.S. Kondratiev și V.V. Laptev „Fizica și computerul”, au fost dezvoltate programe care analizează sub formă de grafice formula pentru distribuția maxwelliană a moleculelor după viteze, utilizează distribuția Boltzmann pentru a calcula înălțimea ascensiunii și studiază Ciclul Carnot.

I.V. Grebenev prezintă un program care simulează transferul de căldură prin ciocnirea particulelor a două corpuri.

În articolul „Modelarea lucrărilor de laborator a unui atelier fizic” V.T. Petrosyan și alții conține un program pentru modelarea mișcării browniene a particulelor, al cărui număr este stabilit prin experiment.

Cea mai completă și de succes dezvoltare a secțiunii de fizică moleculară este cursul educațional de informatică „Open Physics” LLP SC FISI-KON. Modelele prezentate în acesta acoperă întregul curs de fizică moleculară și termodinamică. Pentru fiecare experiment sunt prezentate animații computerizate, grafice și rezultate numerice. Programele de bună calitate, ușor de utilizat, vă permit să observați dinamica procesului atunci când modificați parametrii macro de intrare.

În același timp, în opinia noastră, acest curs de informatică este cel mai potrivit pentru consolidarea materialului acoperit, ilustrând legile fizice, muncă independentă elevi. Dar utilizarea experimentelor propuse ca demonstrații pe computer este dificilă, deoarece acestea nu au suport metodologic, este imposibil de controlat timpul procesului în desfășurare.

Trebuie remarcat că până acum „nu există o viziune stabilită cu privire la o indicație specifică: unde și când să utilizați un computer în procesul de învățare, nu s-a acumulat experiență practică în evaluarea impactului unui computer asupra eficienței învățării, nu există au stabilit cerințe de reglementare pentru tipul, tipul și parametrii hardware și software educațional”.

Întrebări cu privire la suportul metodologic al software-ului pedagogic au fost ridicate de I.V. Grebenev.

Cel mai important criteriu pentru eficacitatea învățării pe calculator ar trebui considerat probabil posibilitatea ca elevii să dobândească cunoștințe noi, importante într-o materie în dialog cu un calculator, printr-un asemenea nivel sau cu o astfel de natură. activitate cognitivă, care sunt imposibile cu învățarea fără mașini, cu condiția, desigur, ca efectul lor pedagogic să plătească timpul petrecut de profesor și elev.

Aceasta înseamnă că, pentru ca utilizarea computerelor să aducă beneficii reale, este necesar să se determine în ce fel metodologia existentă este imperfectă și să se arate ce proprietăți ale unui computer și în ce mod poate crește eficiența antrenamentului.

Analiza stării simulării pe calculator indică faptul că:

1) simularea pe calculator este reprezentată de un număr mic de programe în general și în special de cele care modelează procese fizice pe baza prevederilor teoriei cinetice moleculare (MKT);

2) în programele care modelează bazat pe MKT, nu există rezultate cantitative, ci are loc doar o ilustrare calitativă a unui proces fizic;

3) în toate programele nu este prezentată legătura dintre microparametrii unui sistem de particule și macroparametrii acestuia (presiune, volum și temperatură);

4) nu există o metodologie dezvoltată pentru desfășurarea lecțiilor folosind programe de simulare pe calculator pentru o serie de procese fizice ale MKT.

Aceasta determină relevanța studiului.

Obiectul studiului este procesul de învățare într-o școală secundară.

Obiectul cercetării este procesul de utilizare a simulării pe calculator în predarea fizicii într-o școală secundară.

Scopul studiului este de a studia posibilitățile pedagogice ale modelării pe calculator și de a dezvolta suport metodologic pentru utilizarea programelor de modelare pe calculator bazate pe materialul unui curs de fizică școlară.

Pe baza scopului studiului, în lucrare au fost stabilite următoarele sarcini:

1) efectuează o analiză holistică a posibilităților de utilizare a simulării pe calculator în procesul de învățare;

2) determina cerințele psihologice și pedagogice pentru modelele informatice educaționale;

3) analizează programe informatice interne și străine care simulează fenomene fizice și dau un efect real de învățare;

4) să dezvolte un program de simulare pe calculator bazat pe materialul conținutului fizic al mediului educatie generala(secțiunea „Fizica moleculară”);

5) verifica aplicarea unui program experimental de simulare pe calculator și evaluează rezultatul didactic și metodologic al acestuia.

Ipoteza cercetării.

Calitatea cunoștințelor, aptitudinilor și culturii informaționale a studenților poate fi îmbunătățită dacă, în procesul de predare a fizicii, se folosesc programe de simulare pe calculator, al căror suport metodologic este următorul:

În mod adecvat bazelor teoretice ale modelării computerizate în cursul sarcinilor de formare, se definesc un loc, un timp, o formă de utilizare a modelelor informatice educaționale;

Se realizează variabilitatea formelor și metodelor de conducere a activităților elevilor;

Scolarii sunt instruiti in trecerea de la obiecte reale la modele si invers.

Baza metodologică a studiului este: abordări sistemice și de activitate ale studiului fenomenelor pedagogice; teorii filozofice, cibernetice, psihologice ale modelării computerizate (A.A. Samarsky, V.G. Razumovskiy, N.V. Razumovskaya, B.A. Glinsky, B.V. Biryukov, V.A. Shtoff, V.M. Glushkov și alții); Fundamentele psihologice și pedagogice ale informatizării educației (V.V. Rubtsov, E.I. Mashbits) și conceptul de dezvoltare a educației (L.S. Vygotsky, D.B. Elkonin, V.V. Davydov, N.F. Talyzina, P. Ya. Galperin). Metode de cercetare:

Analiza științifică și metodologică a aspectelor filozofice, psihologice, pedagogice și literatura metodologica asupra problemei studiate;

Analiza experienței profesorilor, analiza propriei experiențe de predare a fizicii în liceuși metodele de fizică la universitate;

Analiza modelării programelor de calculator pe fizica moleculară a autorilor autohtoni și străini în vederea determinării conținutului programului;

Modelare fenomene fiziceîn fizica moleculară;

Experimente pe calculator bazate pe programe de simulare selectate;

Întrebare, conversație, observație, experiment pedagogic;

Metode statistici matematice.

Baza de cercetare: școlile nr. 3, 11, 17 din Vologda, Liceul de Stat Natural și Matematic Vologda, Facultatea de Fizică și Matematică a Universității Pedagogice de Stat Vologda.

Studiul a fost realizat în trei etape și a avut următoarea logică.

În prima etapă (1993-1995) au fost definite problema, scopul, sarcinile și ipoteza studiului. Literatura filozofică, pedagogică și psihologică a fost analizată pentru a identifica fundamentele teoretice ale dezvoltării și utilizării modelelor computerizate în procesul de învățare.

În a doua etapă (1995 - 1997), s-a desfășurat lucrări experimentale în cadrul problemei studiate, s-a propus evoluții metodologice utilizarea programelor de simulare pe calculator în lecţiile de fizică.

La a treia etapă (1997 - 2000) s-a efectuat analiza și generalizarea lucrărilor experimentale.

Fiabilitatea și validitatea rezultatelor obținute este garantată de: abordări teoretice și metodologice ale studiului problemei simulării pe calculator în educație; o combinație de analiză calitativă și cantitativă a rezultatelor, inclusiv utilizarea metodelor de statistică matematică; metode adecvate scopului și obiectului studiului; cerințe bazate pe știință pentru dezvoltarea unui program de simulare pe calculator.

Acesta din urmă necesită unele explicații. Am dezvoltat un program de modelare a dinamicii sistemelor multor particule, al cărui calcul se bazează pe algoritmul Werlet utilizat de H. Gould și J. Tobochnik. Acest algoritm este simplu și oferă rezultate precise chiar și pentru perioade scurte de timp, iar acest lucru este foarte important atunci când se studiază modelele statistice. Interfața originală a programului permite nu numai să vedeți dinamica procesului și să schimbați parametrii sistemului, fixând rezultatele, dar face posibilă și schimbarea timpului experimentului, oprirea experimentului, salvarea acestui cadru și începerea lucrărilor ulterioare la model din el.

Sistemul studiat este format din particule ale căror viteze sunt stabilite aleatoriu și care interacționează între ele conform legilor mecanicii newtoniene, iar forțele de interacțiune dintre molecule sunt afișate prin curba Lennard-Johnson, adică programul conține un model. a unui gaz real. Dar prin modificarea parametrilor inițiali, este posibil să aducem modelul la un gaz ideal.

Programul de simulare pe calculator prezentat de noi face posibilă obținerea de rezultate numerice în unități relative, confirmând următoarele legi și procese fizice: a) dependența forței de interacțiune și a energiei potențiale a particulelor (moleculelor) de distanța dintre ele; b) distribuția vitezei lui Maxwell; c) ecuaţia de bază a teoriei cinetice moleculare; d) legile lui Boyle-Mariotte și Charles; e) experimente ale lui Joule şi Joule-Thomson.

Experimentele de mai sus pot confirma validitatea metodei fizicii statistice, deoarece rezultatele experimentului numeric corespund rezultatelor obținute pe baza legilor statisticii.

Experimentul pedagogic a confirmat eficacitatea metodologiei de desfășurare a lecțiilor folosind programe de simulare pe calculator.

Noutatea științifică și semnificația teoretică a studiului:

1. A fost realizată o descriere cuprinzătoare a modelării computerizate utilizate în procesul de învățare (filosofic, cibernetic, pedagogic).

2. Sunt fundamentate cerințele psihologice și pedagogice pentru modelele de instruire pe calculator.

3. A fost aplicată metoda de simulare pe calculator a dinamicii multor particule, ceea ce a făcut posibilă pentru prima dată în cursul școlar de fizică moleculară crearea unui model computerizat al unui gaz ideal, ceea ce face posibilă demonstrarea relației dintre microparametrii sistemului (viteza, impulsul, cinetica, energia potentiala si totala a particulelor in miscare) cu macroparametrii (presiunea, volumul, temperatura).

4. Pe baza programelor de simulare pe calculator în metodologia fizicii s-au realizat următoarele experimente numerice: s-a obţinut ecuaţia de bază a teoriei molecular-cinetice; este prezentată relația dintre temperatură și energia cinetică a mișcării de translație a particulelor (moleculelor); Sunt modelate experimentele Joule și Joule-Thomson pentru gaze ideale și reale.

Semnificația practică a studiului constă în faptul că conținutul selectat și programele de simulare pe computer dezvoltate pot fi utilizate într-o școală secundară pentru a efectua un experiment numeric pe o serie de probleme de fizică moleculară. În experiment a fost dezvoltată și testată o tehnică de desfășurare a lecțiilor de fizică moleculară folosind programe de modelare pe calculator. Materialele și rezultatele studiului pot fi aplicate și în procesul de predare a studenților din universitățile pedagogice și de formare avansată a profesorilor de fizică și informatică.

S-a efectuat aprobarea principalelor materiale și rezultate obținute în cursul studiului

La conferinţa internaţională ştiinţifică şi tehnică electronică (Vologda, 1999);

La conferința științifică și practică interuniversitară „Aspecte sociale ale adaptării tinerilor la condițiile de viață în schimbare” (Vologda, 2000);

La a doua conferință regională științifică și metodologică " Tehnologii moderneîn înaltă și mijlocie învăţământul profesional» (Pskov, 2000);

La cea de-a șasea conferință științifico-practică din toată Rusia „Problema experimentului fizic educațional” (Glazov, 2001);

La predarea fizicii în școlile secundare ale orașului Vologda, la cursuri despre metodele de predare a fizicii cu studenții VSPU, la seminarii pentru studenții absolvenți ai VSPU și profesorii departamentului de fizică generală și astronomie.

Se depun spre apărare următoarele:

1. Abordări teoretice ale utilizării simulării pe calculator în procesul de învățare și suportul metodologic al acesteia.

3. Metodologia de organizare și desfășurare a lecțiilor de fizică în clasa a X-a a unei școli gimnaziale la studierea temei „Fizica moleculară” pe baza unui program de simulare pe calculator.

Structura disertației.

Structura disertației este determinată de logica și succesiunea rezolvării sarcinilor. Lucrarea constă din introducere, patru capitole, concluzie, bibliografie.

Concluzia disertației articol științific cu tema „Pedagogie generală, istoria pedagogiei și educației”

Ca urmare a teoreticului şi studiu pilot a reușit să determine direcțiile de îmbunătățire a predării cursului de fizică moleculară în clasa a X-a pe baza utilizării modelelor informatice educaționale ale dinamicii sistemelor de particule. O atenție deosebită a fost acordată dezvoltării instrucțiuni privind includerea lucrului cu modele în lecții și pregătirea unor scenarii exemplare pentru aceste lecții bazate pe utilizarea modelelor computerizate.

Acest lucru a făcut posibilă creșterea eficienței instruirii, implementării abordare individuală, pentru a dezvolta trăsături de personalitate precum observația, independența, pentru a forma elemente de cultură informațională.

CONCLUZIE

În conformitate cu obiectivele studiului, s-au obținut următoarele rezultate principale:

1. Analiza literaturii de specialitate privind studiul modelelor și modelării a făcut posibilă identificarea unui număr de poziții teoretice care le caracterizează din poziții epistemologice, cibernetice și altele. Modelarea este o metodă universală de cunoaștere a lumii. Iar modelele, ca rezultat al procesului de modelare, au o valoare cu mai multe fațete. Utilizarea modelelor face posibilă simplificarea fenomenelor naturale complexe, evidențiind în același timp cele mai complexe aspecte ale obiectului. Aceasta face posibilă, de regulă, utilizarea limbajului de descriere matematică cel mai potrivit pentru prelucrarea informațiilor, obținerea de rezultate cantitative accesibile verificării experimentale și corelarea acestor rezultate cu un obiect real. Procesul de învățare este un fel de analog al procesului de cunoaștere științifică. Și întrucât cunoștințele științifice tind să simplifice descrierea obiectelor reale prin intermediul reprezentărilor modelelor, utilizarea modelelor și a simulării în predare ar trebui recunoscută ca fiind justificată. Modelarea este utilizată pe scară largă în predarea la școală, în special forma sa modernă - modelarea pe computer. Modelele computerizate combină avantajele modelelor educaționale, în special precum posibilitatea de a abstractiza și studia comportamentul sistemelor dinamice, cu proprietățile de simulare ale unui calculator și diverse modalități de procesare, stocare și obținere a informațiilor. Prin urmare, îmbinarea avantajelor modelării cu capacitățile unui computer vă permite să obțineți un efect destul de puternic în învățare, pe care l-am numit rezonanță cognitivă în învățare.

2. Prevederile de mai sus au devenit baza teoretica instruire folosind simularea pe calculator. Această fundamentare are mai multe aspecte: include aspecte informaționale, psihologice și didactice.

Aspectul informațional presupune:

Oportunitatea de a obține informații noi;

Implementarea selectiei informatiilor;

Dezvoltarea culturii informaționale a elevilor.

Aspectul psihologic al implementării posibilităților modelării computerizate în educație reflectă:

Caracterul deosebit al relației elevului cu obiectele din jur (triplicitatea relației dintre elev, profesor și calculator), care face posibilă o abordare mai variabilă a construcției activităților educaționale;

Oportunități mai largi de implementare a unei abordări individuale;

Influența asupra interesului cognitiv al școlarilor;

Trăsături mentale ale percepției, memoriei, gândirii, imaginației;

Noi oportunități de organizare comunicativă a învățării.

Aspectul didactic al utilizării modelelor computerizate în școală este că devine posibil

Implementarea principiilor didactice de bază ale predării;

Utilizare diferite forme organizarea procesului de învățare;

Dezvoltarea și implementarea obiectivelor de învățare;

Selectați conținutul materialului studiat în conformitate cu modelele informatice utilizate;

Obțineți rezultate de învățare calitativ noi.

3. Pe baza studiului literaturii psihologice și pedagogice, se pot distinge trei grupe principale de probleme asociate utilizării computerelor: prima este legată de justificarea teoretică a învățării, a doua este problema creării unei tehnologii rezonabile pentru computer. învățarea, iar al treilea combină aspectele psihologice și pedagogice ale proiectării programelor de formare. O analiză a modalităților de rezolvare a acestor probleme ne-a permis să identificăm o serie de cerințe care trebuie respectate la proiectarea programelor educaționale pentru calculator. Aceste cerințe includ caracteristicile psihologice ale percepției, memoriei, gândirii elevilor, organizarea activităților educaționale, implementarea proprietăților de dialog ale unui computer. La elaborarea curriculei informatice, aspecte precum conținutul programului, scopurile didactice implementate de acesta, funcțiile didactice, locul și timpul de includere a programului în procesul de învățământ, suport metodologic, contabilitate caracteristici de vârstă dezvoltarea copiilor.

4. Studiul proprietăților programelor de modelare de producție autohtonă și străină a făcut posibilă identificarea dintre acestea pe cele potrivite pentru a fi utilizate în procesul de predare a fizicii moleculare într-o școală secundară. Cursul de computer educațional intern „Open Physics” LLP NCC PHYSICON constă într-un set de demonstrații de înaltă calitate care vă permit să observați dinamica proceselor moleculare și termodinamice. Dar cea mai completă simulare pe computer a mișcării haotice a moleculelor de gaz este prezentată în lucrarea lui X. Gould și J. Tobochnik „Simularea pe computer în fizică”. Acest program, care simulează dinamica sistemelor multor particule, va face posibilă stabilirea conexiunii dintre microparametrii particulelor în mișcare și macroparametrii unui gaz.

5. Pe baza modelului de dinamică a sistemelor multor particule, propus de H. Gould și J. Tobochnik, am dezvoltat un program de simulare pe calculator și un sistem de sarcini pentru studierea fundamentelor teoriei cinetice moleculare folosind un calculator. La crearea interfeței programului, ne-am bazat pe cerințele pentru programele de simulare pe computer care au fost luate în considerare în primul și al doilea capitol. Am selectat conținutul programului, am definit sarcini didactice, am ținut cont de posibilele greșeli ale școlarilor și am ajutat la eliminarea acestora. Modelul computerizat rezultat este dinamic, structural-sistemic, variabil și are proprietăți precum vizibilitatea, conținutul informației, ușurința de gestionare, ciclicitatea programului.

6. A fost elaborată o metodologie pentru un studiu holistic al secțiunii „Fizica moleculară”, care acoperă întregul volum de material pe o temă relativ independentă. Clasele se bazează pe variabilitatea unui model de computer, care prevede diverse forme de includere a unui program de modelare într-o lecție, diverse moduri de comunicare între un profesor, un elev și un computer și capacitatea de a schimba structura instruirii pe calculator.

7. Verificare experimentală a metodologiei elaborate pentru desfășurarea lecțiilor cu suport informatic și-a arătat eficacitatea. Sa realizat o analiză comparativă a calității cunoștințelor elevilor din orele de control și experimentale folosind metode statistice. Am constatat că calitatea cunoștințelor elevilor din grupul experimental este mai mare decât cea a elevilor din grupul de control și, prin urmare această tehnică vă permite să implementați o abordare individuală, face posibilă dezvoltarea interesului cognitiv, a activității intelectuale a elevului, a independenței, pentru a forma elemente de cultură informațională.

O măsură de asistență a profesorilor;

Contabilitatea cerințelor sanitare și igienice pentru lucrul cu un computer.

Lista referințelor disertației autor al lucrării științifice: candidat la științe pedagogice, Rozova, Natalia Borisovna, Vologda

1. Agapova, O. Proiect-model creativ de educație / O. Agapova, A. Krivosheev, A. Ushakov // Alma Mater (Vestnik vyssh. shk.). 1994 - Nr. 1. - S. 19.

2. Balykina, E.H. Noile tehnologii informaționale ale educației Stiinte Sociale/ E.N.Balykina // Modalități de utilizare a calculatoarelor electronice în domeniul științific muncă de cercetare: Sat. științific Artă. (Discuție creativă a materialelor.). - M., 1991. - S.95 - 99.

3. Balykina, E.H. Tehnologie pentru producerea de programe de formare informatică în discipline istorice / E.N. Balykina // Experiență de informatizare a educației istorice în țările CSI: Culegere de articole. / Ed.: V.N. Sidortsov, E.N. Balykina. Minsk, 1999. - S. 135-149.

4. Bellman, R. Programare dinamică / R. Bellman M., 1960. - 400s.

5. Belostotsky, P.I. Tehnologii computerizate: Sovrem, o lecție de fizică și astronomie / P.I. Belostotsky, G.Yu. Maksimova, N.N. Gomulina // First Sept. 1999 - nr. 20. - S. 3. - (Fizica).

6. Berger, N.M. Dezvoltarea conceptelor statistice în fizica moleculară / N.M.Berger // Fizica în școală. 1993. - N5. - S. 38-42.

7. Berseneva, N.B. Starea modelării computerizate în cursul de fizică moleculară și termodinamică a liceului / NB Berseneva // Sat. științific lucrări ale studenților și absolvenților VSPU. Vologda, 1996. - Numărul 4. - S. 307310.

8. Bespalko, V.P. Componente ale tehnologiei pedagogice / V.P.Bespalko - M.: Pedagogie, 1989. 192p.

9. Bill, G.A. Analiza teoretică programe de antrenament: Soob. 1: Noi cercetări în științe pedagogice / G.A.Bill, A.M.Dovchenko, E.I.Mashbits // 1965.-Iss. 4.-S.

10. Biryukov, B.V. Modelare / B.V. Biryukov // Filosof, Enciclopedie. cuvinte. -M., 1989. S.373-374.

11. Biryukov, B.V. Model / B.V. Biryukov // Philosoph.encycloped. cuvinte. M., 1989. - S.373-374.

12. Buhovtsev, B.B. Nou manual pentru clasa a 9-a / B.B. Buhovtsev, Yu.L. Klimontovich, G.Ya. Myakishev // Fizica în școală. 1971. - Nr 1. - S. 22-23.

13. Buhovtsev, B. B. Fizica-9: Proc. pentru 9 celule. medie şcoală / B.B. Buhovtsev, Yu.L. Klimontovich, G.Ya. Miakishev. -M.: Iluminismul, 1971. 271 p.

14. Buhovtsev, B.B. Fizica-9: Proc. pentru 9 celule. medie şcoală / B.B. Buhovtsev, Yu.L. Klimontovich, G.Ya. Miakishev. M.: Iluminismul, 1986. - 271 p.

15. Buhovtsev, B.B. Fizica: Proc. pentru 10 celule. medie şcoală / B.B. Buhovtsev, Yu.L. Klimontovich, G.Ya. Miakishev. -M.: Iluminismul, 1990.

16. Vagramenko, Ya.A. Cu privire la certificarea programelor de formare informatică / Ya.A. Vagramenko // Informatizarea educației umanitare de bază în învățământul superior: Proc. raport interuniversitar științific metoda, conf. - M., 1995. - S. 55 - 57.

17. Williams, F. Computers at school / F. Williams, K. McLean. M., 1998. - 164 p.

18. Probleme de informatizare proces educațional: din experienta de munca: Carte. pentru profesor / Comp. N.D. Ugrinovich; Ed. L.P. Sulă. M.: Iluminismul, 1987. - 128 p.

19. Gabay, T.V. Sistem de învățare automatizat din punctul de vedere al psihologului / T.V.Gabay // Probleme psihologice-pedagogice și psihofiziologice ale pregătirii informatice: Sat. tr. M., 1985. - S. 25-32.

20. Gabay, T.V. Psihologie educațională: Proc. indemnizaţie / T.V. Gabay. M.: Editura din Moscova. un-ta, 1995. - 160 p.

21. Gamezo, M.V. Despre rolul și funcția semnelor și modelelor iconice în management activitate cognitivă uman // Probleme teoretice ale managementului activității cognitive umane. -M., 1975.

22. Gvaramia, G. Experiență în dezvoltarea computerului mijloace didacticeîn Fizică / G. Gvaramia, I. Margvelashvili, L. Mosiashvili// INFO. 1990. - Nr. 6. - S. 79.

23. Gladysheva, N.K. Tipare statistice Formarea cunoștințelor și abilităților studenților / N.K. Gladysheva, I.I. Nurminsky. M.: Pedagogie, 1991. -221s.

24. Glinsky, B.A. Modelarea ca metodă de cercetare științifică. Analiza gnoseologică / B.A. Glinsky, B.S. Gryaznov, B.S. Dynin, E.P. Nikitin. M.: MGU, 1965. - 248s.

25. Glushkov, V.N. Natura gnoseologică a modelării informației / VN Glushkov // Questions of Philosophy. 1963.- Nr 10 - S. 13-18.

26. Glushkov, V.N. Gândire și cibernetică / V.N. Glushkov // Questions of Philosophy. 1963. -№1. - P.36-48.

27. Grebenev, I.V. Utilizarea calculatoarelor școlare pentru formarea celor mai importante concepte de fizică moleculară / I.V. Grebenev // Fizica în școală. -1990. nr. 6. -CU. 44-48.

28. Grebenev, I.V. Probleme metodice de informatizare a predării la școală / IV Grebenev // Pedagogie. 1994.-№5. - S. 46-49.

29. Gould, X. Modelare computerizată în fizică. Partea 1 / H. Gould, J. Tobochnik. -M.: Mir, 1990.-353 p.

30. Davydov, V.V. Probleme de dezvoltare a educației: experiența cercetării psihologice teoretice și experimentale / VV Davydov. M.: Pedagogie, 1986. - 240s.

31. Danilin, A.R. Aplicarea programelor educaționale la școală / A.R. Danilin, N.I. Danilina. Sverdlovsk: Editura Sverdlov.ped.in-ta, 1987. - 35 p.

32. Demushkin, A.S. Programe de formare informatică / A.S.Demushkin, A.I.Kirillov, N.A.Slivina, E.V.Chubrov //Informatică și educație. 1995. - Nr. 3. - S. 15-22.

33. Jaliașvili, 3.0. Teste computerizate în istorie cu elemente de dialog / 3.0.Dzhaliashvili, A.V.Kirillov // NIT în educație: Proceedings of the Intern. conf. T.III: Informatica istorica. Minsk, 1996. - S. 13 - 16.

34. Dusavitsky, A.K. Dezvoltare personală în activități educaționale /

35. A.K. Dusavitsky M.: Casa de Pedagogie, 1996. - 208 p.

36. Zagvyazinsky, V.I. Metodologie și metode de cercetare didactică /

37. V.I.Zagvyazinsky. -M.: Pedagogie, 1982.- anii 160.

38. Zworykin, B.S. Metode de predare a fizicii în liceu: Fizica moleculară. Fundamentele electrodinamicii / B.S. Zworykin M.: Iluminismul, 1975. - 275 p.

39. Zorina, L.Ya. Fundamente didactice pentru formarea unei cunoștințe sistematice a elevilor de liceu / L.Ya. Zorin. M., 1978. -128 p.

40. Studiul fizicii în școli și clase cu studiu aprofundat al materiei. 4.1: Metodic Recomandări / Comp. IAD. Glaser. M., 1991.

41. Ingenkamp, K. Diagnosticare pedagogică / K. Ingenkamp. M.: Pedagogie, 1991. - 240s.

42. Kabardin, O.F. Din experiența predării în clasa a IX-a a secțiunii „Fizică moleculară” / O.F.Kabardin // Fizica în școală. 1975. - Nr. 5. - S. 34; nr. 6. - S. 28.

43. Kavtrev, A.F. Programe de calculator în fizică pentru liceu / A.F. Kavtrev // Instrumente informatice în educație. 1998. - Nr. 1. - S. 42-47.

44. Kamenetsky, S.E. Modele și analogii în cursul de fizică de liceu /

45. S.E. Kamenetsky, N.A. Solodukhin. -M.: Iluminismul, 1982. anii 96.

46. Kaptelinin, V.N. Probleme psihologice formarea alfabetizării informatice a şcolarilor / V.N. Kaptelin // Vopr. psihologie. 1986. - Nr. 5. - S. 54-65.

47. Katysheva, I.A. Probleme de informatizare a educației / I.A.Katysheva // Vopr. psihologie. 1986. - Nr. 5. - S. 73.

48. Kikoin, A.K. Fizica-9: Prob. manual / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Iluminismul, 1979. - 224 p.

49. Kikoin, A.K. Fizica-9: Prob. manual / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Iluminismul, 1982. - 224 p.

50. Kikoin, A.K. Fizica-9: Prob. manual / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Iluminismul, 1984. - 224 p.

51. Kikoin, A.K. Fizica 10: Proc. pentru 10 celule. şcoală (cursuri) cu studiu aprofundat al fizicii / A.K. Kikoin, I.K. Kikoin, S.Ya. Shamash, E.E. Evenchik. M.: Iluminismul, 1992. - 189 p.

52. Kikoin, I.K. Câteva întrebări despre metoda de prezentare a fizicii moleculare în clasa a IX-a / I.K.Kikoin // Fizica în școală. 1980. - Nr. 5. - P.31-37.

53. Klaus, G. Introducere în psihologie diferentialaînvățături: Per. cu el. / G. Klaus; Ed. I.V. Ravici Șcherbo. - M.: Pedagogie, 1987. - 176 p.

54. Kozeletsky, Yu. Teoria psihologică a deciziilor / Yu. Kozeletsky. M.; 1979.- 504 p.

55. Kolpakov, A. Tehnologii informatice / A. Kolpakov // Oameni. educaţie.-2000. nr. 6. - S. 154-157.

56. Calculatorul în predare: probleme psihologice și pedagogice: Masă rotundă // Vopr. psihologie. 1986. - Nr. 6. - P.42-66.

57. Kondratiev, A.B. Fizica si calculator / A.B. Kondratiev, V.V. Laptev. L .: Editura Universității de Stat din Leningrad, 1989. - 328s.

58. Konovalets, L.S. Independența cognitivă studenți în condiții de pregătire informatică / L.S. Konovalets // Pedagogie. 1999. - Nr. 2. - S. 4650.

59. Kornev, G.P. Modele de corpuri fizice și fenomene / G.P. Kornev. Magadan, 1977.- 123 p.

60. Kochergin, A.N. Modelarea gândirii / A.N. Kochergin. M.: Politizdat, 1969. - 224p.

61. Krivosheev, A.O. Suport computerizat pentru sisteme de învățare /

62. A.O.Krivosheev // Probleme de informatizare liceu: Taur. 1998. - Nr. 1-2 (11-12).-S. 179-183.

63. Krivosheev, A.O. Concurs " Manual electronic» / A.O. Krivosheev, S.S. Fomin // Tehnologii informatice în învățământul superior M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1994.

64. Kubitsky, V.A. Demonstrație și experimente de laborator cu introducerea conceptului de temperatură / V.A. Kubitsky // Fizica în școală. 1983 - nr. 5. - S. 66-68.

65. Kuznetsova Yu.V. Curs special „Modelare pe computer în fizică” / Yu.V. Kuznetsova // Fizica în școală. 1998. - Nr. 6. - S. 41.

66. Lalle, R. Tehnologia pedagogică la universitățile din țările în curs de dezvoltare. Perspective / R. Lalle // Vopr. educaţie. 1987. - Nr. 3. - S. 25-38.

67. Laptev, V.V. Tehnologia electronică modernă în predarea fizicii la școală /

68. V.V.Laptev. Leningrad: Editura Leningrad, Ordinul Steagul Roșu al statului Muncii. ped. in-ta im. A.I. Herzen, 1988. - 84s.

69. Leontiev, A.N. Activitate. Constiinta. Personalitate / A.N.Leontiev. -M.: Politizdat, 1975. 304 p.

70. Leites, N.S. Teplov și psihologia diferențelor individuale / N.S. Leites // Vopr. psihologie. 1982. - Nr. 4.

71. Luppov, G.D. Fizică moleculară și electrodinamică în note de referință și teste: Cartea. pentru profesor / G.D.Luppov. M.: Iluminismul, 1992. -256 p.

72. Lvovsky, M.V. Predarea fizicii cu ajutorul computerelor / M.V. Lvovsky, G.F. Lvovskaya // Informatica în școală. 1999. - Nr. 5. - S. 49-54.

73. Lyaudis, V.Ya. Psihologia și practica învățării automate / V.Ya. Laudis, O.K. Tikhomirov // Întrebări de psihologie. 1983. - Nr. 6. - S. 16-27.

74. Manina, E. Experiență în utilizarea testării computerizate în lecțiile de fizică / E. Manina // Știință și școală. 1999. - Nr. 4. - S. 56-57.

75. Matyushkin, A.M. Probleme de actualitate informatizarea in invatamant /

76. A.M. Matyushkin // Vopr. psihologie. 1986. - Nr. 5. - S. 65-67.

77. Mashbits, E.I. Dialogul în sistemul de învățare / E.I. Mashbitz,

78. B.V. Andrievskaya, E.Yu. Komissarov.- Kiev: B.I., 1987. 140 p.

79. Mashbits, E.I. Dialogul în sistemul de învățare / E.I. Mashbits, V.V. Interersky, E.Yu. Kommissarova. Kiev: Liceu, 1989. - 184 p.

80. Mashbits, E.I. Despre caracteristicile modelului de rezolvare a problemelor educaționale / E.I. Mashbits // Vopr. psihologie. 1973. - Nr. 6. - S. 53-58.

81. Mashbits, E.I. Informatizarea educației: probleme și perspective / E.I. Mashbits. M.: Cunoașterea, 1986. - 80 p. - (Nou în viață, știință, tehnologie: Pedagogie și psihologie; Nr. 1).

83. Mashbits, E.I. Fundamentele psihologice ale managementului activității educaționale / E.I. Mashbits Kiev: Mai sus. scoala, 1987. - 223 p.

84. Mashbits, E.I. Aspecte psihologice și pedagogice ale informatizării / E.I. Mashbits // Vestn. superior scoala - 1986. Nr 4. - S.39-45.

85. Mashbits, E.I. Probleme psihologice și pedagogice ale informatizării educației / E.I. Mashbits- M .: Pedagogie, 1988. 192 p. - (Stiinta pedagogica - reforma scolara).

86. Minina, E.E. Condiții didactice de utilizare a tehnologiei informatice în predarea fizicii în liceu: Rezumat al tezei. dis. cand. ped. Științe / E.E. Minina.- Ekaterinburg, 1994 17 p.

87. Mikhailychev, E. Tipologia testelor didactice în desfășurare și examinare / E. Mikhalychev // Alma Mater (Vestn. vyssh. shk.). -1997.- №2 S. 16-17.

88. Molotkov, N.Ya. Aprofundarea principalelor prevederi conceptuale ale termodinamicii / N.Ya. Molotkov // Fizica în școală. 1997. - N6 - S. 50-53.

89. Monahov, V.M. Tehnologia informației educației din punctul de vedere al sarcinilor metodologice ale reformei școlare / V.M. Călugări // Vopr. psihologie-1988.-№2.-p. 27-36.

90. Multanovsky, B.B. Despre studiul conceptului de temperatură și principalele prevederi ale teoriei molecular-cinetice / V.V. Multanovsky, A.S. Vasilevsky // Fizica la școală, 1988. - Nr. 5. - S. 36-39.

91. Miakishev, G.Ya. Gazul ideal și conceptul de temperatură / G.Ya. Myakishev, N.V. Khrustal, S.Ya. Shamash, E.E. Evenchik // Fizica în școală. 1986. - Nr. 5 - S. 4546.

92. Miakishev, G.Ya. DESPRE diferite căi derivarea ecuației de stare a unui gaz ideal în cursul de fizică la o școală secundară / G.Ya. Myakishev // Fizica la scoala.- 1980.-№5.-S. 37-41.

93. Miakishev, G.Ya. Fizică. Proc. pentru 10 celule. educatie generala instituții / G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovtsev, H.H. Sotsky, - M .: Educație, 2001 - 336 p.

94. Miakishev, G.Ya. Fizica: Proc. pentru studiul aprofundat al fizicii / G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov. M.: Butarda, 1998. - 350 p.

95. Nemtsev, A.A. Modele computerizate și experiment computațional în cursul școlar de fizică: Rezumat al tezei. dis. . cand. ped. Științe / A.A. Nemţev SPb., 1992.- 17 p.

96. Novik, I.B. Caracteristicile gnoseologice ale modelelor cibernetice / I.B. Novik // Vopr. filozofie.- 1963. - Nr.8. pp. 92-103.

97. Novik, I.B. Despre modelarea sistemelor complexe: Philos. eseu / I.B. Novik-M.: Gândirea, 1965.-335 p.

98. Orlov, V.A. Teste de fizică pentru clasele 9-11 / V.A. Orlov. M.: Şcoală-Presă, 1994.-96 p.

99. Fundamentele alfabetizării informatice / E.I. Mashbits, L.P. Babenko, JI.B. Wernick; Ed. A.A. Stognia-Kiev: Mai sus. Şcoala: Editura Head, 1988.-215 p.

100. Fundamentele pedagogiei şi psihologiei învăţământului superior: Proc. indemnizație / Ed. A.B. Petrovsky-M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1986.-304 p.

101. Paderina E.V. Posibilitatea folosirii calculatorului în predarea fizicii / E.V. Paderina // Fizica în școală. 2000. - Nr. 6. - S.27-34.

102. Pedagogie: Proc. indemnizatie pentru studenti ped. universități și colegii / Ed. P.I. Pidkasistogo M.: RPA, 1996 - 604p.

103. Petrosyan, V.G. Modelarea lucrărilor de laborator a unui atelier fizic / V.G. Petrosyan, R.M. Ghazaryan, D.A. Sidorenko // Informatică și educație.- 1999. Nr. 2. - P. 59-67.

104. Pilyugin, V.V. Grafica masinii si automatizare cercetare științifică/ V.V. Pilyugin, JI.H. Sumarokov, K.V. Frolov // Vestn. Academia de Științe a URSS.- 1985.-Nr 10.-S. 50-58.

105. Programe ale liceului. Fizică. Astronomie-M.: Educaţie, 1992. 219 p.

106. Programe ale liceului. Fizică. Astronomie. Programe standard pentru școli (clase) cu studiu aprofundat al fizicii. Fizică. Matematică. Curs special de electrotehnică şi radioinginerie-M.: Educaţie, 1990 62 p.

107. Purysheva, N.S. Despre formarea reprezentărilor statistice în clase cu studiu aprofundat de fizică / N.S. Purysheva, S.I. Desnenko // Fizica în școală. 1993. - Nr. 5. - P.42-45.

108. Caietul de lucru al unui sociolog. M.: Nauka, 1976. - 512 p.

109. Razumovskaya, N.V. Computer la lecțiile de fizică / N.V. Razumovskaya // Fizica în școală. 1984. - Nr. 3. - S. 51-56.

110. Razumovskaya, N.V. Modelarea computerizată în procesul educațional: Rezumat al tezei. dis.cand. ped. Științe / N.V. Razumovskaya SPb., 1992. - 19 p.

111. Razumovsky, V.G. Computer și școală: suport științific și pedagogic / V.G. Razumovsky // Consiliu, Pedagogie. 1985. - Nr 9. - S.12-16.

112. Robert, I.V. Direcții de perspectivă de cercetare în domeniul aplicării tehnologiilor informației și comunicațiilor în educație / I.V. Robert // Mediu prof. educaţie. 1998. - Nr. 3. - S. 20-24.

113. Rozova, N.B. Modelare computerizată în lecțiile de fizică în studiul temei „Fizică moleculară și termodinamică”. Probleme ale experimentului fizic educațional: Sat. științific tr. / N.B. Rozova M., 2001.- Numărul. 13.- S. 79-81.

114. Rozova, N.B. Formarea culturii informaționale a școlarilor ca factor de adaptare la diferite tipuri de activități / N.B. Rozova // Aspecte sociale ale adaptării tineretului la condițiile de viață în schimbare: Conf. - Vologda, 2000. S. 91-92.

115. Rubtsov, V.V. Calculatorul ca mijloc de modelare educațională / V.V. Rubtsov, A. Margolis, A. Pajitnov // Informatica si educatie. 1987. -№5. - P.8-13.

116. Rubtsov, V.V. Fundamentele logice și psihologice ale utilizării instrumentelor informatice de formare în procesul de învățare / V.V. Rubtsov // Institutul de Psihologie: Publ.-M. 1990.

117. Rusan, S. Învăţarea algoritmică şi dezvoltarea intuiţiei / S. Rusan // Vestn. superior şcoală 1990. -№11. - S. 50.

118. Saveliev, A.Ya. Sisteme de învățare automatizate / A.Ya. Saveliev // Tr. MVTU (354) / Ed.: A.Ya. Savelyeva, F.I. Rybakova.- M., 1981.

119. Salmina, N.G. Tipuri și funcții de materializare în predare / N.G. Salmina.-M., 1981. 134 p.

120. Salmina, N.G. Semn și simbol în educație / N.G. Salmina M., 1988 - 287 p.

121. Culegere de sarcini didactice în fizică: Proc. manual pentru școlile tehnice / G.I. Ryabovolov, R.N. Dadasheva, P.I. Samoilenko ed. a II-a - M .: Mai înalt. şcoală, 1990.-512 p.

122. Pergamente, JI. P. Încă o dată despre temperatură, definirea ei și scara de măsurare / L.P. Pergamente //Fizica în școală. - 1986. - Nr. 5. - S. 46-48.

123. Pergamente, L.P. Studiul conceptului de temperatură / L.P. Pergamente // Fizica în școală - 1976. - Nr. 5. pp. 38-42.

124. Pergamente, L.P. Studiu de termodinamică și fizică moleculară / L.P. Svitkov-M.: Iluminismul, 1975 128 p.

125. Senko, Yu. Dialog în predare / Yu. Senko // Vestn. superior scoala 1991-№5. - P.35-40.

126. Sidortsov, V.N. Eficacitatea și limitele utilizării computerelor în predarea istoriei la universitate: rezultatele experimentului / V.N. Sidortsov, E.H. Balykin // Nar. educaţie. 1990.- Nr. 12.- S. 73-75.

127. Smirnov, A.B. Probleme socio-ecologice de informatizare a educaţiei / A.V. Smirnov // Ştiinţă şi Şcoală 1998. - Nr 2 - P. 38-43.

128. Smolyaninova, O.G. Organizarea lecțiilor de informatică de fizică în sistemul de dezvoltare a educației: Rezumat al tezei. dis. .cand. ped. Științe / O.G. Smolyaninova.- SPb., 1992. 17 p.

129. Talyzina, N.F. Introducerea calculatoarelor în procesul educațional o bază științifică / N.F. Talyzina // Sfat, Pedagogie - 1985 - Nr. 12.- P. 34-38.

130. Talyzina, N.F. Modalitati si posibilitati de automatizare a procesului de invatamant / N.F. Talyzina, T.V. Gabay.- M., 1977. 412 p.

131. Talyzina, N.F. Managementul procesului de asimilare a cunoștințelor / N.F. Talizină. -M., 1975.-343s.

132. Teoria și practica experimentului pedagogic: Proc. indemnizație / Ed.: A.I. Piskunova, G.V. Vorobyov. Moscova: Pedagogie, 1979 - 207p.

133. Tihomirov, O.K. Probleme psihologice și pedagogice de bază ale informatizării educației / O.K. Tihomirov // Vopr. psihologie 1986.- №5. - S. 67-69.

134. Tulchinsky, M.E. Sarcini calitative în fizică în liceu: Un ghid pentru profesori / M.E. Tulchinsky M.: Iluminismul, 1972 - 240 p.

135. La grade, V.V. Studiul legilor gazelor ținând cont de particularitățile nivelurilor empirice și teoretice ale cunoștințelor științifice / V.V. Demnitarii, Yu.R. Aliev, M.P. Papiev // Fizica în școală. 1984. - Nr 5. - S. 21-27.

136. Fizica: Proc. alocație pentru 10 celule. scoli si clase cu aprofundare. studiul fizicii / Ed. A.A. Pinsky. M.: Iluminismul, 1993 - 420 p.

137. Filimonov, G.A. Calculator în laboratorul de fizică educațională / G.A. Filimonov, A.N. Gorlenkov // Aplicarea noilor tehnologii informatice în educație: Proceedings. intl. conf. Troitsk, 1991.

138. Fokin, M.JI. Construirea și utilizarea modelelor computerizate ale fenomenelor fizice în procesul educațional: Rezumat al tezei. dis. .cand. ped. Științe / M.L. Fokin M, 1989. - 17 p.

139. Frolova, T.V. Posibilitățile pedagogice ale computerelor. Principalele probleme. Perspective / T.V. Frolova. Novosibirsk: Știință. Sib. Ed., 1988. - 172 p.

140. Kharitonov, A.Yu. Formarea culturii informaționale a elevilor din ciclul primar în procesul de predare a fizicii: Rezumat al tezei. dis. .cand. ped. Științe / A.Yu. Kharitonov Samara, 2000. - 13p.

141. Şahmaev, N.M. Fizica: Proc. pentru 10 celule. școală gimnazială / N.M. Şahmaev, S.N. Şahmaev, D.Sh. Chodiev. M.: Iluminismul, 1992.- 240 p.

142. Şahmaev, N.M. Curs elementar de fizică. Partea 2: Fundamentele fizicii moleculare și electrodinamică: Experiment, manual. pentru 9 celule. școală gimnazială / N.M. Şahmaev. Moscova: Educație, 1979.

143. Shenshev, JI.B. Învățare pe calculator: progres sau regresie? /L.V. Shenshev // Pedagogie. 1992. - Nr. 11-12. - S. 13-19.

144. Shtoff, V.A. Modelare și Filosofie / V.A. Stoff. M.; L.: Nauka, 1966.-301 p.

145. Shutikova, M.I. La problema clasificării modelelor / M.I. Shutikova // Știință și școală - 1998. Nr. 2. - S. 44-49.

146. Schukin, E.D. Câteva întrebări despre predarea fizicii moleculare / E.D. Shchukin // Fizica în școală. 1986. - Nr. 5. - S. 42-45.

147. Evenchik, E.E. Despre studiul teoriei molecular-cinetice a unui gaz ideal / E.E. Evenchik, S.Ya. Shamash // Fizica in scoala 1986 - Nr 5 - S. 48-50.

148. Calculatorul merge la mâine // Știință și viață. 1985. - Nr. 8. - S. 15-19.

149. Elkonin, D.B. Din cartea „Lucrări alese” / D.B. Elkonin // Vestn. MA „Dezvoltarea educației”. 1996. - Nr. 1. - P.56-63.

150. Adams, T. Computers in learning: a coat of many colors // Computer Education. 1988.V.12. -#1. p. 1-6.

151 Cohen, V.B. Criterii și evaluare a cursurilor pentru microcalculatoare // Tehnologia educațională. 1983. Nr. 1.

152. Eysenck Ereditatea și mediul: starea dezbaterii // Analiză educațională. 1982. nr 2.

153. Kulhavy R.W. Feedback în instrucțiunile scrise // Revizuirea cercetării educaționale. 1977. V. 47.

154. Papert S. Mindstorms: children, computers and power full ideas, N.Y.: Basic Book Inc., 1980.-279p.

R. P. Romansky

Universitate tehnica, Sofia, Bulgaria

Introducere

Pentru dezvoltarea tehnologiei informatice și îmbunătățirea organizării arhitecturale a sistemelor informatice (CS), este necesară formarea continuă și autoperfecționarea specialiștilor în informatică și a studenților. În desfășurarea acestei instruiri, este necesară combinarea formelor de pregătire tradițională cu oportunități de autoformare, învățământ la distanță, dezvoltarea de proiecte practice și implementarea experimentelor de cercetare . Un rol esențial în predarea în domeniul informaticii îl joacă utilizarea metodelor moderne de studiere a organizării arhitecturale și de analiză a performanței sistemului CS. În acest sens, utilizarea metodelor de modelare în procesul de studiere a structurilor de bază ale diferitelor CS-uri și organizarea proceselor computerizate face posibilă elaborarea unei descrieri matematice adecvate a obiectului studiat și crearea de software pentru efectuarea experimentelor pe calculator [Romansky, 2001, Arons, 2000]. O analiză a rezultatelor experimentale ale modelării [Bruyul, 2002] face posibilă evaluarea principalelor caracteristici ale sistemului și performanța CS-urilor studiate.

Utilizarea modelării în procesul de studiu al CS ne permite să explorăm caracteristicile arhitecturii și organizarea calculului și controlului. Acest lucru se poate realiza pe baza unui experiment model, a cărui organizare presupune proiectarea unui model computerizat ca o secvență de trei componente (model conceptual, model matematic, model software) și implementarea acestui model într-un mediu de operare adecvat. În această lucrare, luăm în considerare posibilitatea utilizării diferitelor metode de studiere a CS-urilor în procesul de studiu al acestora și, în special, aplicarea principiilor de modelare pentru studierea proceselor în desfășurare, precum și analiza performanței sistemului CS-urilor. Scopul principal este de a defini o procedură generalizată pentru modelarea computerizată ca o secvență de pași interrelaționați și de a prezenta principalele etape ale metodologiei de cercetare a modelării. Pentru a face acest lucru, partea următoare prezintă formalizarea generală a prelucrării informatice a informațiilor și caracteristicile computerului ca obiect de studiu. Aplicarea principiilor de modelare în procesul de studiere a CS este asociată cu organizarea metodologică a învățării în sens tradițional, la distanță sau distribuit.

Sistemele informatice ca obiect de studiu și metode de cercetare

Unul dintre principalele obiective ale cursurilor de formare de specialitate în domeniul sistemelor informatice și cercetării performanței este acela de a pregăti viitorii și actualii proiectanți de calculatoare, dezvoltatori de echipamente informatice și utilizatori de CS în utilizarea corectă a capacităților tehnologice de modelare și măsurare a caracteristicilor sisteme. Aceste posibilități sunt utilizate atât în procesul de evaluare a eficacității noilor proiecte informatice, cât și pentru desfășurare analiza comparativa sistemele existente. În procesul de învățare, sarcina este de a clarifica succesiunea etapelor cercetării și posibilitatea prelucrării rezultatelor experimentale pentru a obține estimări adecvate ale indicilor de performanță. Această sarcină poate fi rafinată în funcție de domeniul specific de învățare pe calculator și de caracteristicile principiilor procesării informatice luate în considerare.

Orez. 1. Suport informațional al prelucrării computerizate.

În general, prelucrarea computerizată se preocupă de implementarea anumitor funcții pentru a transforma datele de intrare în soluții finale. Aceasta determină două niveluri de transformare funcțională a informațiilor (Fig. 1):

transformarea matematică a informației - prelucrarea datelor reale sub formă de obiecte matematice și este reprezentată de o funcție generalizată f:D®R, care înfățișează elementele setului de date D în elementele setului de rezultate R;

implementarea computerizată a prelucrării - reprezintă o implementare specifică f*:X®Y a funcției matematice f în funcție de echipamentul informatic și software bazat pe o reprezentare fizică adecvată a obiectelor informaționale reale.

Ca rezultat, putem scrie un model funcțional generalizat de procesare computerizată r = f(d)ºj 2 (f*[ 1(d)]), unde funcțiile j 1 și j 2 sunt auxiliare pentru codificarea și decodificarea informațiilor.

Considerând CS ca obiect de studiu, trebuie avut în vedere că prelucrarea computerizată este formată din procese, fiecare dintre acestea putând fi reprezentat ca o structură I = , unde: t este momentul inițial al apariției procesului; A - atribute definitorii; T - urma procesului. Ultima componentă a descrierii formale determină succesiunea temporală a evenimentelor e j pentru a adresa procesul dat elementelor resursei sistemului S=(S 1 , S 2 , …, S n ). Secvența pașilor de timp și încărcarea resurselor sistemului fac posibilă determinarea profilului procesului de calcul (Fig. 2).

Orez. 2. Profilul aproximativ al procesului informatic.

Sprijinul diferitelor procese în organizarea prelucrării computerului formează sarcina de sistem a mediului computerizat. Pentru fiecare moment (t =1,2,...) poate fi reprezentat prin vectorul V(t)=Vt= , ale căror elemente exprimă dispozitiv liber (v j =0) sau ocupat (v j =1) S j єS (j=1,2,...,n).

Când studiem CS, este necesar să se determine un set de parametri de bază ai sistemului care reflectă esența prelucrării computerului, precum și să se dezvolte o metodologie pentru studierea comportamentului unei resurse de sistem și a proceselor în curs. Ca parametri principali ai sistemului (indici de performanță), se poate studia, de exemplu, sarcina de lucru a fiecărui element al resursei sistemului, încărcarea totală a sistemului CS, timpul de răspuns la rezolvarea unui set de sarcini într-un mod multiprogram, gradul de stabilitate (persistență) echipamentului, costul procesării computerizate, eficiența programării proceselor paralele sau pseudo-paralele etc.

Un curs tipic de studiu în domeniul analizei și cercetării performanței CS ar trebui să discute principalele probleme teoretice și practice din următoarele domenii:

posibilitatea studierii performanței echipamentelor informatice și a eficienței proceselor informatice;

aplicarea metode eficiente cercetare (măsurare, modelare);

caracteristicile tehnologice ale parametrilor sistemului de măsurare (benchmark, monitorizare);

caracteristicile tehnologice și organizarea modelării (analitice, simulare etc.);

metode de analiză a rezultatelor experimentale.

Toate acestea sunt legate de aplicarea acestei metode de cercetare și de alegerea instrumentelor adecvate. În acest sens, în fig. 3 prezintă o clasificare aproximativă a metodelor de studiere a CS și a proceselor. Pot fi identificate trei grupuri principale:

Amestecuri software - reprezintă dependențe matematice pentru evaluarea performanței procesorului pe baza coeficienților de aplicație ai claselor de operare individuale. Vă permite să evaluați încărcarea procesorului prin analiză statistică după executarea programelor tipice.

Metode de numărare - vă permit să obțineți informații fiabile despre cursul proceselor computerizate pe baza înregistrării directe a anumitor valori ale parametrilor disponibili ai COP. Pentru a face acest lucru, este necesar să se utilizeze sau să se dezvolte un instrument de numărare adecvat (monitor) și să se organizeze execuția experimentului de numărare. Trebuie remarcat faptul că sistemele de operare moderne au propriile lor monitoare de sistem care pot fi utilizate la nivel de software sau firmware.

Metode de modelare – sunt folosite în cazul în care nu există un obiect real al experimentului. Studiul structurii sau al proceselor în curs în CS se realizează pe baza unui model computerizat. Acesta reflectă cele mai importante aspecte ale comportamentului parametrilor structurali și de sistem în funcție de obiectiv. Pentru a dezvolta un model, este necesar să se aleagă cea mai potrivită metodă de modelare, care să permită obținerea unei adecvare și fiabilitate maximă.

Orez. 3. Clasificarea metodelor de cercetare pentru CS și procese.

Procesul tradițional de învățare implică desfășurarea cursului principal de prelegeri împreună cu un set de exerciții la clasă și/sau atelier de laborator. În domeniul informaticii, la studierea organizării CS și a principiilor de gestionare a proceselor informatice (la joasă și la nivel inalt), precum și atunci când se analizează performanța sistemului, este adesea necesar să se dezvolte modele computerizate în timp ce efectuați sarcini de laborator în sala de clasă sau când implementați proiecte pe cont propriu. Pentru a le finaliza cu succes munca practica iar pentru a obține abilitățile practice necesare, este necesar să se determine succesiunea etapelor și să se prezinte caracteristicile tehnologice ale dezvoltării modelului. Acest lucru va permite studenților să dobândească cunoștințele necesare despre dezvoltarea unor modele informatice adecvate și fiabile pentru studiul, evaluarea și analiza comparativă a performanței sistemelor diferitelor arhitecturi de calculatoare. Ca urmare a acestui fapt, se propune în continuare o procedură generalizată de realizare a modelării, precum și o schemă metodologică de modelare a studiului CS și proceselor.

Procedura de simulare pe calculator în studiul CS și procese

POSIBILITĂȚI DE APLICARE A SIMULĂRII INFORMATICĂ ÎN PROCESUL DE AUTOACTUALIZARE A UNUI PROFESOR DE INFORMATICĂ ÎN SPAȚIUL EDUCAȚIONAL MODERN

cand. ped. Științe, conferențiar al Departamentului de Tehnologii Calculatoare și Informatizare a Educației e-mail: e [email protected] ro

Universitatea de Stat din Kursk

Articolul prezintă posibilitățile de utilizare a modelării computerizate ca una dintre metodele de implementare a autoactualizării unui profesor de informatică la toate nivelurile sistemului de învățământ superior, caracteristicile modelării computerizate ca metodă eficientă de cunoaștere într-un mediu educațional informațional. În lucrare, un loc aparte este acordat descrierii principiilor predării modelării pe calculator și etapelor modelării pe calculator, a căror implementare contribuie la autoactualizarea profesorilor de informatică.

Cuvinte cheie: metoda simulării pe calculator, model, autoactualizare profesională a unui profesor de informatică, sistem multinivel de învățământ superior, formare profesională.

Una dintre cele mai importante tendințe în învățământul profesional modern este informatizarea, care vă permite să aduceți procesul educațional la un nou nivel calitativ și să dezvăluiți potențialul personalului didactic într-un mod nou în condițiile socio-culturale moderne. Mediul informațional modern care se schimbă rapid și se dezvoltă rapid impune mari cerințe pentru autoactualizarea unui profesor modern de informatică.

Program de guvernare Federația Rusă„Societatea Informațională (2011-2020)” și Doctrina Națională a Educației a Federației Ruse până în 2025 subliniază necesitatea unor schimbări semnificative în ceea ce privește posibilele metode de modernizare a procesului educațional existent în diverse domenii bazate pe utilizarea tehnologiilor informaționale.

Una dintre cele mai eficiente metode de predare în conditii moderne modernizarea sistemului de învățământ este utilizarea simulării pe calculator. Modelarea computerizată este o metodă de cercetare destul de universală în diferite domenii. stiinta moderna. Modelarea computerizată este înțeleasă ca o metodă de cercetare bazată pe construcția și studiul unui model computerizat al unui obiect sau proces [Pikalov 2010]. Principala caracteristică specifică a simulării pe calculator este posibilitatea utilizării acesteia pentru un studiu holistic al obiectului studiat.

Atunci când se creează și se studiază un model de calculator, are loc procesul de afișare și reproducere a unui obiect analog sau substitut al unui sistem și proces din viața reală sau proiectată, nu numai structura, elementele, proprietățile, ci și relațiile și relațiile dintre elemente și se dezvăluie mediul extern. Modelarea computerizată, reprezentând un fel de modelare, vă permite să descrieți sistemul sau procesul studiat doar cu un anumit grad de aproximare la realitate, ținând cont de relațiile existente și

modele între componentele principale ale obiectului original. Rezultatul final al simulării pe calculator este obținerea de caracteristici cantitative și calitative necesare analizării sistemelor sau proceselor studiate, luării deciziilor privind optimizarea și modernizarea acestora, prezicerea comportamentului în diverse condiții.

Modelarea poate fi definită ca una dintre principalele metode de cunoaștere, care este o formă de reflectare a realității și constă în clarificarea sau reproducerea anumitor proprietăți ale obiectelor, obiectelor și fenomenelor reale folosind alte obiecte, procese, fenomene, sau folosind o descriere abstractă în forma unei imagini, plan, hărți, seturi de ecuații, algoritmi și programe [Biryukov, Gasteev, Geller 1974].

Viitorul profesor de informatică ar trebui să-și poată realiza potențialul personal și profesional în raport cu conținutul și aspectele teoretice activitate profesională. Adecvarea modernului metode pedagogice asigură productivitatea autoactualizării. Oportunități largi în rezolvarea problemelor de autoactualizare sunt oferite de metoda simulării pe calculator.

Autoactualizarea este un factor care asigură competitivitatea unui profesor modern de informatică, extinzându-și potențialul personal și profesional în fața sarcinilor complexe în continuă schimbare din spațiul educațional modern.

Autorealizarea este principala problemă de actualitate a învățământului superior. „Autorealizarea” (din latinescul asShaNB - real, real) este considerată ca dorința unei persoane pentru identificarea și dezvoltarea cât mai deplină posibilă a capacităților sale personale [Karpenko 1985].

Autoactualizarea profesională determină eficiența formării și dezvoltării unui viitor profesor de informatică în procesul de rezolvare a unor sarcini din ce în ce mai complexe la diferite niveluri învăţământul modern: V clase de profil(tehnologia informației), în învățământul secundar profesional, în sistemul de predare studenților de licență și absolvenți, în sistemul de învățământ profesional suplimentar.

Organizarea procesului de învățare pe bază de simulare pe calculator, care vizează autoactualizarea unui profesor de informatică, se bazează pe un sistem de principii didactice care se reflectă în lucrările autorilor clasici și moderni - I.P. Podlasogo, Yu.K. Babansky, L.V. Zankova, V.A. Slastenina si altele.Toate principiile didactice reprezinta sistem unicși au ca scop realizarea unor sarcini educaționale, cognitive, de dezvoltare, a căror rezolvare contribuie la autoactualizarea cuprinzătoare a unui profesor de informatică în diferite etape ale formării și dezvoltării sale. A fost dezvăluit un sistem de principii definitorii pentru implementarea simulării pe calculator în procesul de autoactualizare a unui viitor profesor de informatică, care reflectă principalele modele ale procesului educațional. Pare oportun să evidențiem următoarele principii în procesul de autoactualizare a viitorului profesor:

1) principiul caracterului științific, care prevede utilizarea în proces educațional ultimele realizări în domeniul aplicării modelării computerizate pentru organizarea activităților de cercetare și cercetare ale studenților;

2) principiul accesibilității, care presupune adecvarea materialului studiat după vârstă și caracteristici individuale studenți și nivelul pregătirii lor teoretice și practice;

3) principiul vizibilității, care asigură construirea unui model informatic într-o formă vizuală care să dezvăluie cel mai adecvat conexiunile și relațiile esențiale ale sistemelor sau proceselor studiate;

4) principiul sistematicității, care implică luarea în considerare a diferitelor tipuri de competențe, cunoștințe dobândite și abilități și abilități formate în sistemul de construire a tuturor cursuri de pregatireși întregul conținut al educației ca sisteme incluse unul în celălalt și în sistem comun cultura informațională și necesită o divizare rațională material educativ asupra fragmentelor semantice și stăpânirea treptată a acestora cu referire constantă la întreg;

5) principiul succesiunii, care constă în planificarea conținutului care se dezvoltă în linie ascendentă, unde fiecare cunoaștere nouă se sprijină pe cea anterioară și decurge din aceasta;

6) principiul conexiunii dintre teorie și practică, care presupune că cunoștințele dobândite de elevi interacționează cu viața, sunt aplicate în practică, utilizate pentru studierea, cunoașterea și transformarea proceselor și fenomenelor din jur; conștientizarea importanței cunoștințelor dobândite contribuie la creșterea interesului pentru învățare, ceea ce afectează pozitiv motivația și eficacitatea activităților educaționale;

7) principiul activității, care prevede o înțelegere clară a materialului educațional studiat. Pentru a organiza asimilarea activă a cunoștințelor de către elevi și dezvoltarea independenței acțiunilor mentale în timpul procesului de învățământ, este necesară propunerea unei sarcini cognitive, a cărei soluție permite motivarea căutării creative și a activității mentale;

8) principiul flexibilității modelelor informatice, înțeles ca corespondența acestora cu un obiect real și coerența lor cu alte modele care formează un sistem de cunoștințe într-o anumită disciplină și în conținutul educației în general, precum și posibilitatea de a modernizarea promptă a modelului informatic studiat în cursul lucrărilor experimentale;

9) principiul integrității, care prevede posibilitatea integrării modelelor dezvoltate în diverse condiții ale spațiului educațional; acest principiu prevede şi integrarea diverselor discipline, sfere şi domenii de activitate în vederea rezolvării unor probleme pedagogice specifice;

10) principiul deschiderii, care oferă posibilitatea modificării permanente a modelului informatic creat, în funcție de nevoile și condițiile de pregătire.

Organizarea procesului educațional bazat pe utilizarea calculatorului

modelare care vizează autoactualizarea unui profesor de informatică,

ar trebui să urmeze următorii pași [Kelton, Lowe 2004]:

Formularea sarcinilor;

Colectarea datelor (informațiilor) și definirea modelului conceptual;

Determinarea adecvării modelului conceptual;

Formalizarea sau crearea unui model matematic;

Crearea unui model de calculator;

Verificarea modelului calculatorului;

Planificarea experimentelor;

Efectuarea de experimente cu un model de calculator;

Analiza și interpretarea datelor de ieșire;

Utilizarea rezultatelor.

Etapele identificate sunt efectuate iterativ, adică există o întoarcere la

etapele anterioare si reexecutarea lor pentru a clarifica unele

parametrii modelului dezvoltat. Secvența de etape prezentată reflectă abordarea generală a efectuării simulării pe calculator asupra obiectelor studiate și vă permite să urmați metodologia simulării pe calculator atunci când organizați procesul de învățare.

Este important de subliniat că etapele simulării pe calculator corespund aproape în totalitate etapelor învățării exploratorii. În forma sa extinsă, învățarea exploratorie presupune că elevul:

Identifică și pune o problemă de rezolvat;

promoții solutii posibile;

Verifică aceste posibile soluții;

Pe baza datelor, trage concluzii în conformitate cu rezultatele;

Aplică inferențe la date noi; face generalizări.

Potrivit susținătorilor educației în cercetare, procesul educațional ar trebui să modeleze în mod ideal procesul cercetării științifice, căutarea de noi cunoștințe [Klarin 1998]. Corespondența etapelor, precum și metodologia de modelare pe calculator și de formare în cercetare, face posibilă introducerea activă a acestei metode în procesul de învățare ca modalitate de dezvoltare a abilităților de cercetare ale studenților, ceea ce contribuie la autoactualizarea viitorului. profesori de informatică.

Ca rezultat al simulării pe calculator, elevii creează un model pe computer. Un model de computer este înțeles ca [Lychkina 2000]:

□ o imagine condiționată a unui obiect sau a unui sistem, descrisă cu ajutorul unor tabele computerizate interconectate, organigrame, diagrame, grafice, desene, fragmente de animație, hipertexte etc. și care arată structura și relațiile dintre elementele obiectului - o structura structurală. -model functional;

□ un program separat, un set de programe, un pachet software care permite, folosind o secvență de calcule și o afișare grafică a rezultatelor acestora, să reproducă (simuleze) procesele de funcționare a unui obiect sub influența diverșilor factori (inclusiv aleatorii) pe el - modele de simulare. În opera lui I.Yu. Pikalova determină că utilizarea simulării pentru analiza sistemelor complexe se bazează pe dezvoltarea unor metode de testare statistică (metoda Monte Carlo), care permit modelarea factorilor aleatorii folosind tehnologia computerizată, ceea ce duce la calcule și experimente mai rapide cu sisteme complexe [Pikalov 2014 ].

Conceptul de model oferă metodei de utilizare a simulării pe calculator în procesul educațional o gamă largă comunicări între subiecte, a cărei formare este una dintre sarcinile principale de autoactualizare a unui profesor de informatică. Însăși activitatea de construire a unui model - modelarea - este un tip generalizat de activitate care caracterizează informatica [Kasprazhak 2004]. În plus, conceptele și metoda de modelare sunt studiate pe modele din diferite domenii, dezvăluind caracterul lor comun. Contabilitatea comunicărilor între subiecte este conditie necesaraînvățare cu succes. Dezvoltarea gândirii și a perspectivei studenților depinde de modul în care se realizează această conexiune. În plus, implementarea corectă a conexiunilor interdisciplinare contribuie la formarea unei viziuni științifice asupra lumii, îi ajută pe elevi să descopere relația dintre obiecte și fenomene din lumea din jurul lor și creează o viziune holistică asupra fenomenelor și proceselor studiate din lumea reală. Volodin 2005].

Organizarea procesului de învățământ pe baza conexiunilor interdisciplinare contribuie la implicarea elevilor în activitatea disciplinei-practice, care presupune însuşirea activă a cunoştinţelor, utilizarea lor creativă, dezvoltarea capacităţii cognitive.

activitate și independență, formarea unei viziuni științifice asupra lumii. Formarea legăturilor interdisciplinare bazate pe modelare este determinată de utilizarea unui număr de metode de obținere a cunoștințelor și aptitudinilor (analiza, sinteza, inducția, deducția etc.).

La rândul său, A.V. Yastrebov în cercetarea sa de disertație [Yastrebov 2003] notează că „cel mai înalt obiectiv al educației este de a pregăti un specialist care este capabil să formuleze în mod independent probleme în domeniul activității profesionale și să le rezolve...”, „... învățământul superior ar trebui să educați un specialist cu conștiința de sine a unui cercetător, indiferent dacă va fi un om de știință în sensul restrâns al cuvântului, un om de știință-inginer sau un om de știință-profesor.

Procesul de creare a modelelor informatice are un potențial de dezvoltare uriaș și contribuie la un flux mai eficient al procesului de autoactualizare în toate etapele formării și dezvoltării unui profesionist în domeniul predării informaticii. Cunoașterea elementelor de bază ale modelării computerizate este un canal pentru implementarea educației pentru dezvoltare, care vă permite să aduceți profesorul la un nou nivel calitativ și să atingeți nu numai culmi competențe profesionale ci dezvoltarea personală.

Lista bibliografică

Biryukov B.V., Gasteev Yu.A., Geller E.S. Modelare. M.: BSE, 1974.

Volodin A.A. Modelarea prin simulare pe calculator în studiul bazelor tehnologiei digitale de către viitorii profesori de tehnologie: dis. ... cand. ped. Științe: 13.00.02. M., 2005

Kelton W., Lowe A. Modelare prin simulare. CS clasic. a 3-a ed. Sankt Petersburg: Petru; Kiev: BHV Publishing Group, 2004. 847 p.: ill.

Klarin M.V. Inovații în pedagogia mondială: Învățare bazată pe cercetare, jocuri, discuții, analiza experienței străine. M., Riga: Centrul Pedagogic „Experiment”, SPC „Experiment”, 1998. 180 p.: ill.

Dicționar psihologic scurt / comp. LA. Karpenko; sub total ed. A.V. Petrovsky, M.G. Yaroshevsky. M.: Politizdat, 1985. 431 p.

Lychkina N.N. Tendințe moderne în modelarea prin simulare // Buletinul Universității. Seria „Sisteme de management al informației”. M.: GUU, 2000. Nr. 2.

Pikalov I.Yu. Studiul modelării computerizate în cadrul cursului „Informații și tehnologii de comunicareîn știință și producție” // Știință și modernitate. 2010. Nr 6-1. pp. 307-312.

Pikalov I.Yu. Aplicarea modelării de simulare și a sistemelor expert în analiza economică // Auditorium. Jurnalul științific electronic al lui Kursky universitate de stat. 2014. Nr 4 (4). pp. 93-95. URL: http://auditorium.kursksu.ru/pdf/004-017.pdf

Cursuri opționale în pregătire de specialitate: Domeniul educaţional „Informatică” / sub general. ed. A.G. Kasprazhak, Ministerul Educației al Federației Ruse - Fondul Național de Formare. M.: Vita-Press, 2004. 112 p.

Yastrebov A.V. Modelarea cercetării științifice ca mijloc de optimizare a pregătirii unui student al unei universități pedagogice: dis. doc. ped. Științe: 13.00.08. M., 2003.

Lewy A. Planificarea curriculum-ului școlar. Paris, 1977.

Aplicarea simulării în educația informatică

R. P. Romansky

Universitatea Tehnică, Sofia, Bulgaria

Introducere

Pentru dezvoltarea tehnologiei informatice și îmbunătățirea organizării arhitecturale a sistemelor informatice (CS), este necesară formarea continuă și autoperfecționarea specialiștilor în informatică și a studenților. Această formare ar trebui să combine forme de învățare tradițională cu oportunități de auto-studiu, învățământ la distanță, dezvoltare de proiecte practice și experimente de cercetare. Un rol esențial în predarea în domeniul informaticii îl joacă utilizarea metodelor moderne de studiere a organizării arhitecturale și de analiză a performanței sistemului CS. În acest sens, utilizarea metodelor de modelare în procesul de studiere a structurilor de bază ale diferitelor CS-uri și organizarea proceselor computerizate face posibilă elaborarea unei descrieri matematice adecvate a obiectului studiat și crearea de software pentru efectuarea experimentelor pe calculator [Romansky, 2001, Arons, 2000]. O analiză a rezultatelor experimentale ale modelării [Bruyul, 2002] face posibilă evaluarea principalelor caracteristici ale sistemului și performanța CS-urilor studiate.

Sistemele informatice ca obiect de studiu și metode de cercetare

Unul dintre principalele obiective ale cursurilor de formare de specialitate în domeniul sistemelor informatice și cercetării performanței este acela de a pregăti viitorii și actualii proiectanți de calculatoare, dezvoltatori de echipamente informatice și utilizatori de CS în utilizarea corectă a capacităților tehnologice de modelare și măsurare a caracteristicilor sisteme. Aceste posibilități sunt utilizate atât în procesul de evaluare a eficacității noilor proiecte informatice, cât și pentru efectuarea unei analize comparative a sistemelor existente. În procesul de învățare, sarcina este de a clarifica succesiunea etapelor cercetării și posibilitatea prelucrării rezultatelor experimentale pentru a obține estimări adecvate ale indicilor de performanță. Această sarcină poate fi rafinată în funcție de domeniul specific de învățare pe calculator și de caracteristicile principiilor procesării informatice luate în considerare.

Orez. 1. Suport informațional al prelucrării computerizate.

Orez. 2. Profilul aproximativ al procesului informatic.

Un curs tipic de studiu în domeniul analizei și cercetării performanței CS ar trebui să discute principalele probleme teoretice și practice din următoarele domenii:

posibilitatea studierii performanței echipamentelor informatice și a eficienței proceselor informatice;

aplicarea unor metode eficiente de cercetare (măsurare, modelare);

caracteristicile tehnologice ale parametrilor sistemului de măsurare (benchmark, monitorizare);

caracteristicile tehnologice și organizarea modelării (analitice, simulare etc.);

metode de analiză a rezultatelor experimentale.

Orez. 3. Clasificarea metodelor de cercetare pentru CS și procese.

Procesul de învățare tradițional implică desfășurarea cursului principal de prelegeri împreună cu un set de exerciții la clasă și/sau practică de laborator. În domeniul informaticii, la studierea organizării unui CS și a principiilor de gestionare a proceselor informatice (la nivel scăzut și înalt), precum și la analiza performanței sistemului, devine adesea necesară dezvoltarea modelelor computerizate în timpul îndeplinirii sarcinilor de laborator. în sala de clasă sau la implementarea proiectelor în mod independent. Pentru implementarea cu succes a acestor lucrări practice și pentru a obține abilitățile practice necesare, este necesar să se determine succesiunea etapelor și să se prezinte caracteristicile tehnologice ale dezvoltării modelului. Acest lucru va permite studenților să dobândească cunoștințele necesare despre dezvoltarea unor modele informatice adecvate și fiabile pentru studiul, evaluarea și analiza comparativă a performanței sistemelor diferitelor arhitecturi de calculatoare. Ca urmare a acestui fapt, se propune în continuare o procedură generalizată de realizare a modelării, precum și o schemă metodologică de modelare a studiului CS și proceselor.

Procedura de simulare pe calculator în studiul CS și procese

Sarcina principală a simulării pe calculator în studiul CS și al proceselor este de a obține informații despre indici de performanță. Planificarea unui experiment model în procesul de învățare se realizează pe baza următorilor pași:

culegere de date empirice pentru valori specifice parametrii de bază ai sistemului;

structurarea si prelucrarea informatiilor empirice si dezvoltarea unei diagrame functionale a modelului;

determinarea informațiilor a priori și a zonelor definitorii ale parametrilor de funcționare pentru elaborarea unui model matematic adecvat al obiectului original;

implementarea experimentelor model, acumularea de informații despre model și analiza ulterioară a acestuia.

Procedura generalizată formalizată a cercetării modelului pentru organizarea experimentului model este prezentată în fig. 4.

Orez. 4. Procedura de studiu model.

Scopul inițial este determinat de necesitatea studierii unui obiect real (sistem sau proces). Principalii pași ai procedurii sunt următorii:

Definirea conceptului de bază al construirii unui model prin descompunerea unui obiect în subsisteme și introducerea unui grad acceptabil de idealizare pentru unele aspecte ale comportamentului proceselor sistemului.

Formalizarea matematică a structurii și relațiilor din obiectul investigat pe baza unui sistem formal adecvat.

Descrierea matematică a funcționării unui sistem real și dezvoltarea unui model funcțional adecvat în funcție de scopul modelării.

Implementarea modelului matematic folosind cea mai adecvată metodă de modelare.

Descrierea modelului matematic creat prin intermediul unui mediu software adecvat (specializat sau universal).

Efectuarea de experimente pe baza modelului creat și prelucrarea și interpretarea ulterioară a informațiilor modelului pentru evaluarea parametrilor obiectului de studiu.

Principalele metode de simulare pe calculator sunt următoarele:

Metode analitice - folosiți instrumente matematice pentru a descrie componentele unui sistem real și procesele în desfășurare. Pe baza abordării matematice alese, modelul matematic este de obicei construit ca un sistem de ecuații care îl face ușor de programat, dar implementarea necesită o precizie ridicată a formulărilor și ipotezelor de lucru acceptate, precum și o verificare semnificativă.

Metode de simulare (imitare) - comportamentul unui obiect real este imitat de un simulator software, care, în activitatea sa, folosește o sarcină de lucru reală (emulare) sau un model de volum de lucru software (simulare). Astfel de modele permit studiul sistemelor complexe și obținerea de rezultate fiabile, dar sunt executate în timp, iar acest lucru determină principalul dezavantaj al metodei - un consum semnificativ de timp de calculator.

Metodele empirice sunt metode cantitative de înregistrare, acumulare și analiză a informațiilor despre funcționarea unui obiect real, pe baza cărora se poate construi un model statistic pentru studiul acestuia. De obicei, ecuațiile liniare sau neliniare sunt utilizate pentru a reprezenta relația parametrilor selectați (de exemplu, dintr-un set de factori primari) și pentru a calcula caracteristicile statistice.

Sarcina principală a simulării pe computer este crearea unui model adecvat, cu ajutorul căruia este posibilă reprezentarea cu exactitate a structurii sistemului studiat și a proceselor în curs. Dezvoltarea unui model de calculator include trei niveluri succesive - un model conceptual (un concept ideologic de structurare a unui model), un model matematic (o imagine a unui model conceptual prin intermediul unui sistem formal matematic) și un model de program (o implementare software). a unui model matematic cu un mediu de limbaj adecvat). La fiecare nivel de simulare pe calculator, este necesar să se verifice caracterul adecvat al modelului pentru a asigura fiabilitatea modelului final și acuratețea rezultatelor experimentelor cu model. Specificul etapelor individuale ale procedurii de modelare determină abordările și mijloacele aplicate de evaluare a adecvării. Aceste caracteristici și-au găsit un loc în metodologia dezvoltată de modelare pe computer, care este prezentată mai jos.

Metodologie de cercetare model

În procesul de modelare computerizată, indiferent de metoda utilizată, se poate determina schema matodologică generalizată a studiului modelului (Fig. 5). Secvența metodologică formalizată propusă prevede câteva faze principale, prezentate mai jos. Practic, reprezintă o procedură iterativă pentru obținerea fiabilității necesare a modelului computerizat dezvoltat pe baza formulării ipotezei modelului inițial și a modificării sale secvențiale. Această abordare are succes în studiul sistemelor complexe, precum și în absența unor informații a priori suficiente pentru obiectul studiat.

Etapa „Formulare”

În prima etapă a dezvoltării modelului, este necesar să se definească cu acuratețe și clar obiectul modelării, condițiile și ipotezele studiului, precum și criteriile de evaluare a eficacității modelului. Acest lucru va permite dezvoltarea unui model conceptual și definirea lui în termeni și concepte abstracte. De obicei, descrierea abstractă definește principiile inițiale ale construirii modelului (aproximații de bază, intervale definiționale de variabile, criterii de performanță și tipuri de rezultate așteptate). În această etapă, pot fi definite următoarele subetape:

Definirea si analiza sarcinii. Include o esență clar definită a sarcinii de cercetare și planificarea activităților necesare. Pe baza analizei problemei se determină volumul acțiunilor așteptate și necesitatea descompunerii sarcinilor.

Specificarea tipului de informații inițiale. Aceste informații fac posibilă obținerea rezultatelor corecte de ieșire ale simulării și, prin urmare, este necesar să se asigure nivelul necesar de fiabilitate al estimărilor.

Introducerea de ipoteze și ipoteze. Acest lucru este necesar atunci când nu există suficiente informații pentru a implementa modelul. Ipotezele înlocuiesc datele lipsă sau datele lipsă complet. Ipotezele se referă la tipul de rezultate posibile sau la mediul de implementare a proceselor studiate. În timpul procesului de modelare, aceste ipoteze și ipoteze pot fi acceptate, respinse sau modificate.

Definirea conținutului principal al modelului. Pe baza metodei de modelare aplicată, se raportează caracteristica obiectului real, sarcina și mijloacele de soluționare a acestuia. Rezultatele acestei sub-etape includ formularea conceptului de bază al modelului, o descriere formalizată a proceselor reale și alegerea unei aproximări adecvate.

Determinarea parametrilor modelului și selectarea criteriilor de eficiență. În această sub-etapă, sunt determinați factorii primari și secundari, acțiunile de intrare și răspunsurile așteptate de ieșire ale modelului, ceea ce este deosebit de important pentru a obține acuratețea necesară a descrierii matematice. Rafinarea criteriilor de performanță este asociată cu definiția dependențe funcționale evaluarea răspunsului sistemului atunci când parametrii modelului se modifică.

Descrierea abstractă a modelului. Faza generală de formulare a modelului conceptual completează construcția modelului abstract într-un mediu adecvat de termeni abstracti - de exemplu, sub forma unei diagrame bloc, sub formă de diagramă de flux (Data Flow Diagram), sub forma unui grafic diagramă (State Transition Network), etc. Această reprezentare abstractă facilitează construirea unui model matematic.

Orez. 5. Schema metodologică a modelului de studiu.

Scena „Design”

Proiectarea unui model de calculator este asociată cu dezvoltarea unui model matematic și cu descrierea software-ului acestuia.

Modelul matematic este o reprezentare a structurii obiectului studiat și a proceselor în desfășurare într-o formă matematică adecvată Y=Ф(X, S, A, T), unde: X este mulțimea influențelor externe; S - set de parametri de sistem; A - reflectă comportamentul funcțional (algoritmi de funcționare); T - timpul de rulare. Astfel, comportamentul (reacția) obiectului Y modelează un set de influențe funcționale Ф, reprezentând dependențe analitice (deterministe sau probabiliste). În acest sens, un model matematic este o descriere a unui model abstract prin intermediul unui sistem matematic ales, evaluând ipoteze și aproximări acceptate, condiții inițialeși parametrii de studiu definiți. La dezvoltarea unui model matematic, este posibil să se aplice formule matematice cunoscute, dependențe sau legi matematice(de exemplu, distribuții de probabilitate), precum și să le combine și să le completeze. Cele mai comune sisteme matematice teoretice în scopul modelării oferă o oportunitate de a prezenta un model matematic într-o formă grafică - rețele Petri, lanțuri Markov, sisteme de așteptare etc. Pe baza criteriilor determinate în etapa anterioară, modelul matematic creat trebuie fi evaluat pentru a atinge gradul necesar de fiabilitate și adecvare, iar apoi îl puteți aproba sau respinge.

Un model de software este o implementare a unei descrieri matematice într-un limbaj de program - pentru aceasta, sunt selectate mijloace tehnice și tehnologice adecvate. În procesul de implementare a software-ului, pe baza unui model matematic este dezvoltată o schemă structural-funcțională logică a modelului. Pentru a construi acest circuit, puteți utiliza diagrame bloc tradiționale sau instrumente grafice care sunt reprezentate de un mediu de simulare specializat - cum ar fi GPSS (General Purpose Simulation System) . Implementarea software a modelului este sarcina dezvoltării software și, în acest sens, este supusă principiilor tehnologiei de programare.

Etapa „Clarificare”

Orez. 6. Procedura iterativă pentru rafinarea modelului.

Scopul principal al verificării fiabilității modelului este de a determina nivelul de acuratețe al corespondenței la reprezentarea proceselor unui obiect real și mecanismul de înregistrare a rezultatelor modelului. În termeni generali, un model de calculator reprezintă o colecție de componente individuale și, în acest sens, este deosebit de importantă planificarea corectă a testelor de adecvare.

Etapa „Execuție”

Aceasta este etapa de implementare a modelului creat (rezolvare prin metoda numerica sau executie in timp). Scopul principal este de a obține informații maxime pentru timpul minim al mașinii. Există două substadii:

Planificarea unui experiment model - determinarea valorii factorilor controlați și a regulilor de înregistrare a factorilor observați la executarea modelului. Alegerea unui design experimental specific depinde de scopul studiului, optimizând în același timp timpul de execuție. Pentru a obține un plan eficient se folosesc de obicei metode statistice (plan complet, plan unifactorial, plan randomizat etc.), care permit înlăturarea influenței combinate a factorilor observați și estimarea erorii experimentale admisibile.

Implementarea experimentului - pregătirea datelor de intrare, implementarea computerizată a planului experimental și stocarea rezultatelor experimentale. Implementarea experimentului se poate face în felul următor: simularea controlului (pentru a verifica performanța și sensibilitatea modelului și estimarea timpului modelului); simulare de lucru (implementarea efectivă a planului experimental elaborat).

Etapa „Analiza și interpretarea rezultatelor modelului”

La implementarea planului unui experiment model se acumulează informații (rezultatele simulării), care trebuie analizate pentru a obține o evaluare și concluzii despre comportamentul obiectului studiat. Aceasta determină două aspecte - alegerea metodelor de analiză a informațiilor experimentale și utilizarea unor metode adecvate de interpretare a estimărilor obținute. Acesta din urmă este deosebit de important pentru formarea concluziilor corecte ale studiului. În sensul primului aspect, se folosesc de obicei metode statistice - analize descriptive (calculul valorilor limită ale parametrilor, așteptări matematice, varianța și eroarea pătratică medie; determinarea pachetului pentru factorul selectat; calculul histogramei etc.); analiza corelației (determinarea nivelului de relație factorială); analiza de regresie (studiul unei relații cauzale într-un grup de factori); analiza varianței (pentru a stabili influența relativă a anumitor factori pe baza rezultatelor experimentale).

Rezultatele analizei datelor modelului pot fi prezentate sub formă numerică sau tabelară, folosind dependențe grafice, diagrame, histograme etc. Pentru selectarea mijloacelor grafice adecvate este esențială metoda de analiză folosită, precum și abilitățile subiective ale experimentatorului pentru a prezenta rezultatele experimentului.

Concluzie

Scopul principal al organizării fiecărui experiment de simulare este implementarea unei simulări eficiente. Este asociat cu timpul mașinii - o cantitate semnificativă de procesare în model crește costul modelării și reduce eficiența. Validarea rapidă a modelului și realizarea convergenței sunt esențiale pentru eficacitatea studiului. Pentru fiecare sistem real, este adesea necesar să se creeze mai multe modele diferite care diferă prin modul de descompunere și nivelul de detaliu, metoda de modelare, instrumentele de implementare a software-ului etc. În procesul de alegere a celei mai bune opțiuni, doar evaluarea acurateței și adecvării este insuficientă. Din setul de modele convergente, este necesar să alegeți cea mai eficientă opțiune care alocă timp minim implementării.

Limbajul aplicat al implementării software, precum și completitudinea sistemului formal de reprezentare abstractă a modelului conceptual, simplitatea termenilor descrierii, elaborarea unui plan optim etc., sunt esențiale pentru realizarea unei eficiențe suficiente a model.Utilizarea sistemelor software universale se distinge prin absența operatorilor specifici de limbaj și, prin urmare, sunt potrivite în primul rând pentru modelarea analitică. Pentru a implementa modele de simulare, este o bună practică să folosiți medii de limbaj specializate.

Bibliografie

[Bruyul 2002] Bruyul A. SPSS: arta procesării informaţiei. Analiza datelor statistice. Saint Petersburg: DiaSoft, 2002, - 608 p.

[Romansky, 2001] Romansky R. Modelarea matematică și studiul caracteristicilor timpului stocastic ale procesării datelor pe computer // Tehnologii informaționale. - Moscova, Rusia, 2001, nr. 2, - S. 51 - 55.

Arons H., van Asperen E. Asistență computerizată pentru definirea modelului // Proceedings of the 32nd Winter Simulation Conference. - Florida, SUA, decembrie 2000. - P. 399-408.

Benveniste A., Fabre E., Haar St. Rețele Markov: modele probabilistice pentru sisteme distribuite și concurente // IEEE Transactions on Automatic Control. noiembrie 2003, vol. 48, nr 11. - P. 1936-1950.

Butler J.E., Brockman J. B. Un instrument de învățare bazat pe web care simulează o arhitectură simplă a computerului // Buletinul ACM SIGCSE. iunie 2001, vol. 33, nr. 2. - P. 47-50.

Crosbie R. E. Un curriculum-model în modelare și simulare: avem nevoie de el? Putem sa o facem? // Lucrările celei de-a 32-a conferințe de simulare de iarnă. decembrie 2000.-P. 1666-1668.

Fabre E., Pigourier V. Monitorizarea sistemelor distribuite cu algoritmi distribuiti // Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control. - vol. 1. 10-13 decembrie 2002 - p. 411-416.

Ibbett R.N. WWW Vizualizarea simulărilor de arhitectură computerizată // Proceedings of the 7th Annual Conf. privind inovația și tehnologia în educația informatică. iunie 2002. - p. 247.

Lilja D.J. Comparing Instructional Delivery Methods for Teaching Computer Systems Performance Analysis // IEEE Trans. pe Educație. februarie 2001, vol. 44, nr 1, - P. 35-40.

Music G., Zupancic B., Matko D. Petri, modelare bazată pe rețea și proiectare de control de supraveghere în Matlab // Proceedings of the IEEE Conference EUROCON 2003 "Computers as a Tool". - vol. 1. 22-24 sept. 2003. - Slovenia. - P. 362-366.

Pandey S., Ramamritham K., Chakrabarti S. Monitorizarea web-ului dinamic pentru a răspunde la interogări continue // Proceedings of the 12th International Conference on World Wide Web. - Ungaria, mai 2003, - P. 659-668.

Pockec P., Mardini W. Modelarea cu cozi: un studiu empiric // Proceedings of the Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. - vol. 1. 13-16 mai 2001. - p. 685-689.

Romansky R. ş.a. O organizație a rețelei informaționale InfoNet pentru e-Learning distribuit // Proceedings of the 3rd International Conference on Computer Systems and Technologies (e-Learning). 20-21 iunie 2002. Sofia, Bulgaria. - P. IV.4-1 - IV.4-6.

Sargentul R.G. Verificarea și validarea modelelor de simulare // Proceedings of the Winter Simulation Conference 2003 Winter Simulation Conference. - vol. 1. 7-10 decembrie 2003. - P. 27-48.

Stahl, I. GPSS: 40 de ani de dezvoltare // Proceedings of the 33rd Winter Simulation Conference. decembrie 2001. - P. 577-585.

Ye D, Xiaofer Xu, Yuliu Chen. Metodologie de modelare integrată pentru întreprinderi virtuale // Proceedings of the 10th Conference on Computers, Communications, Control and Power Engineering. - vol. 3. octombrie 2002. - P. 1603-1606.

Student masterand

Statul Mordovian Institutul Pedagogic numit după M.E. Evsevieva

Departamentul de Informatică și Inginerie Calculatoare

Safonov V.I., Candidat la Științe Fizice și Matematice, Conferențiar al Departamentului de Informatică și Inginerie Calculatoare

Adnotare:

Articolul arată importanța modelării în cursul școlar de Informatică. Modelare demonstrate și modele de clasificare prezentate software și mediu interactiv pentru realizarea simulării pe computer.

Cuvinte cheie:

modelare; Informatica; formalizare; model; model matematic; modelare matematică.

modelare; informatică; formalizare; model; model matematic; modelare matematică.

UDC 004

Studiul modelării este un aspect semnificativ al pregătirii elevilor. Este necesar să se ia în considerare modelarea ca o modalitate de dezvoltare a gândirii elevului și, în plus, ca un instrument de rezolvare. diverse sarcini. Modelarea este o metodă importantă de cunoaștere științifică. La diverse discipline, pe lângă informatică, modelarea este studiată, de exemplu, la matematică, fizică, biologie, chimie etc. Totuși, direct la lecțiile de informatică se iau în considerare etapele construirii unui model, verificării modelului, creării modelelor în diverse programe de calculator.

Aproape toate subiectele cursului școlii de informatică sunt legate de modelare, inclusiv subiecte precum algoritmizarea și programarea. Autorii manualelor de informatică consideră că cea mai importantă sarcină în predarea modelării este formarea capacității de a analiza și construi modele. Cu toate acestea, aceste abilități sunt necesare și în alte secțiuni ale informaticii, de exemplu, " Procesele informaționale". Astfel, modelarea este prezentă în multe secțiuni ale cursului de informatică, fiind fundamentală în studiul cursului școlar de informatică.

La cursul de informatică se studiază nu doar modelele matematice, ci și cele informaționale, care includ desene, tabele, programe, algoritmi, ceea ce conferă informaticii un caracter interdisciplinar.

Un model este o asemănare simplificată a unui obiect sau proces real. Conceptul cheie în modelare este scopul. Scopul modelării este scopul viitorului model. Ținta definește proprietățile obiectului original care urmează să fie reprodus în model. Puteți modela atât obiecte materiale, cât și procese. Un model de informare este o descriere a unui obiect de modelare. Pe baza reprezentării, modelele sunt împărțite în tabelare, grafice, obiect-informații și matematice.

Formalizarea este înlocuirea unui obiect sau proces real cu descrierea sa formală, adică. modelul său informaţional. Linia subiectului informativ de modelare efectuează cea mai importantă sarcină: dezvoltarea gândirii sistemice a elevilor.

Foile de calcul sunt cel mai comun și convenabil mediu de instrumente pentru rezolvarea problemelor. modelare matematică. Un model matematic este o descriere a stării de comportament a oricărui sistem real (proces, obiect) în limbajul matematicii, i.e. folosind formule, ecuații și alte relații matematice. Implementarea unui model matematic este utilizarea anumită metodă calcularea valorilor parametrilor de ieșire în funcție de valorile parametrilor de intrare. Tehnologia foilor de calcul este una dintre metodele de implementare a unui model matematic. Există și metode de implementare a unui model matematic, care includ programarea în limbaje de programare, utilizarea pachetelor matematice (MathCad, Mathematics, 1C: Mathematical Designer etc.), utilizarea sistemelor software specializate pentru modelare. Modelele matematice create prin astfel de mijloace se numesc modele matematice computerizate.

Predarea interconectată a informaticii, matematicii și fizicii oferă o oportunitate de a introduce studenții în utilizarea pachetelor de matematică aplicată ca instrument pentru rezolvarea problemelor tipice. Prin urmare, în secțiunea „Modelare și formalizare” se manifestă rolul meta-subiect al informaticii.

Modelarea este una dintre cele mai dificile secțiuni din cursul școlar de informatică. Componenta de conținut-structură „Modelare și formalizare” este o componentă importantă a disciplinei, care este în continuă perfecționare, drept urmare studiul metodologiei pentru studiul acesteia nu a fost încă finalizat. Momentan exista un numar mare de metode de predare a modelării computerizate, care sunt utilizate activ în lecțiile de informatică de la școală.

Suportul software și al resurselor temei „Modelare informațională” la nivelul învățământului general de bază și secundar general este reprezentat de resurse software și de Internet, în special, resursele unei singure colecții de resurse educaționale digitale.

Unul dintre instrumentele de modelare disponibile este aplicația de birou Microsoft Excel, deoarece aproape toate școlile au MS Office. Microsoft Excel este un program pentru foi de calcul care vă permite să analizați cantități mari de date. Acest program folosește peste 600 de funcții matematice, financiare, statistice și alte funcții specializate, cu ajutorul cărora puteți lega diferite tabele între ele, puteți selecta formate arbitrare de prezentare a datelor și puteți crea structuri ierarhice.

Mathcad este o aplicație pentru inginerie și calcule matematice, standardul industrial pentru efectuarea, distribuirea și stocarea calculelor. Mathcad este un sistem universal, adică poate fi folosit în orice domeniu al științei și tehnologiei – oriunde sunt aplicate metode matematice.

KOMPAS este un sistem de proiectare asistată de calculator. Folosind sistemul KOMPAS, puteți crea modele asociative 3D de piese și unități individuale care conțin elemente structurale originale sau standardizate.

Blender este un software gratuit de modelare 3D. Trucul din acest program este că în timpul creării unei scene 3D, fereastra de utilitate poate fi împărțită în părți, fiecare dintre acestea va fi o fereastră independentă cu un anumit tip de scenă 3D, riglă cronologică, setări obiect. Numărul de astfel de părți este limitat doar de rezoluția ecranului. Aplicația are, de asemenea, instrumente de modelare spline, iar curbele Bezier și B-splines sunt, de asemenea, folosite pentru a forma obiecte 3D.

Modelarea computerizată are o serie de avantaje numai atunci când capacitățile de calcul și grafice ale computerului sunt utilizate pe deplin, ceea ce va face posibilă realizarea varietății de posibilități ale software-ului corespunzător.

Un exemplu de soluție grafică a unei ecuații în mediul interactiv „1C: Constructor matematic”:

Câte soluții are ecuația log1/16x = (1/16)x? La prima vedere, graficele părților din stânga și din dreapta au o singură soluție, care se află pe linia dreaptă y = x (Fig. 1). Cu toate acestea, folosind instrumentele Zoom și Move Sheet, puteți mări și descoperi împletirea neașteptată a celor două grafice care duce la trei, nu una, rădăcini!

Orez. 1. Rezolvarea ecuației grafice

Intuiția în acest caz este înșelătoare: dacă desenăm aceste grafice ale ecuației cu mâna, atunci vom vedea că ecuația are o rădăcină - la intersecția ambelor grafice cu o linie dreaptă y = X(adică rădăcina ecuației (1/16) X = X). Dar este ușor să vezi și să verifici prin înlocuire că numerele X= 1/2 și X= 1/4 sunt și rădăcini. De unde vin ei?
Dacă construiți grafice în „Constructorul matematic”, atunci programul va găsi trei puncte de intersecție a acestora (Fig. 2), deși în vecinătatea acestor puncte la o scară „normală”, graficele „se lipesc împreună”. Folosind instrumentul Schimbați zoom-ul puteți mări imaginea și puteți vedea cum se „împletesc” graficele.

Orez. 2. Rezolvarea ecuaţiei grafice

Astfel, construirea unor modele grafice simple, cum ar fi rezolvarea unor probleme matematice simple, este deja adecvată într-un curs de bază de informatică. Autodezvoltarea modelelor grafice necesită cunoștințe de programare, iar acest lucru se aplică materialului cu dificultate crescută, care este studiat în curs de profil informatică sau ca parte a unui curs opțional.

Lista bibliografica:

1. Korolev, A.L. Computer modeling / A.L. Korolev. - M: BINOM. Laboratorul de cunoștințe, 2010 - 230 p.
2. Safonov, V.I. Modelare pe calculator: manual. indemnizaţie / V. I. Safonov. - Mordov. Stat. Ped. în–t. - Saransk, 2009. - 92 p.
3. Tarasevici, Yu.Yu. Modelare matematică și computerizată. Curs introductiv: manual. alocație / Yu.Yu. Tarasevici. - M. : LIBROKOM, 2013. - 152 p.

Recenzii:

25.11.2017, 14:51 Feofanov Alexandru Nikolaevici
Revizuire: Articolul este prost structurat, nu este clar cine este cititorul. Lasă-i să arate diferența dintre figurile 1 și 2. Ce ar trebui să fie îmi imaginez, și ceea ce este este o repetare a fig. 1.După revizuire, este posibilă publicarea în jurnal. Doctor în științe tehnice, prof. Feofanov A.N.

19.12.2017, 20:53 Feofanov Alexander Nikolaevici
Revizuire: S-au făcut corecturi la material? (nu este nimic pe link) - cine este cititorul (profesor sau student). Pentru cine este articolul? - diferența din fig. 1 și 2 - ar trebui să fie o scară diferită. Dar asta nu s-a făcut! Scara din cifre a rămas aceeași. În figura 1 punctele de intersecție nu erau vizibile, în a 2-a au fost plasate. Dar acesta nu este rezultatul simulărilor pe computer. - sunt repetari in articol. Doctor în științe tehnice, prof. Feofanov A.N.

19.12.2017 21:21 Răspuns la recenzia autorului Rezaeva Natalya Sergeevna:
Cititorul este în mare parte un student, dar și parțial un profesor. Cu ajutorul programului puteți crește acest grafic și puteți vedea aceste intersecții, toate acestea cresc și scad în program și nu are rost să-l măriți în imagini.

20.12.2017, 7:31 Feofanov Alexander Nikolaevici
Revizuire: Este mai bine și mai clar să arăți un exemplu cu triunghiuri sau cercuri (intersecție, puncte comune etc.) Iar articolul nu dezvăluie funcționalitatea de scalare automată a programului „1C: Mathematical Designer”. Feofanov A.N.

22.01.2018, 16:16 Bovtruk Natalia Sergeevna
Revizuire: articolul are un titlu foarte bun, dar articolul tocmai a făcut o mică analiză a programelor. Este necesar să analizezi mai mult esența programelor în cazul tău.