Diplomová práca: Využitie edukačných a tvorivých úloh vo výučbe počítačového modelovania na rozvoj tvorivých schopností žiakov. Úloha výpočtovej techniky v procese výučby študentov dizajnu 3D modelovanie

Kapitola 1. Modely a modelovanie vo vede a vzdelávaní.

1.1 Modely a modelovanie v modernej vede.

1.2 Aplikácia modelov v procese výučby školákov.

1.3 Počítačová simulácia vo vyučovaní.

Kapitola 2. Psychologické a pedagogické základy počítačového učenia.

2.1 Psychologické a pedagogické aspekty počítačovej prípravy.

2.2 Vlastnosti vzdelávacie aktivity a jeho riadenie na základe počítačových školení.

Kapitola 3 stredná škola pri štúdiu témy „Molekulárna fyzika“ pomocou počítačovej simulácie.

3.1 Analýza stavu počítačovej simulácie v časti "Molekulárna fyzika".

3.2 Charakteristika experimentálneho programu na počítačovú simuláciu dynamiky sústav mnohých častíc a možnosti jeho využitia v edukačnom procese.

3.3 Metodika organizácie a vedenia vyučovania fyziky v 10. ročníku pri štúdiu odboru „Molekulárna fyzika“ na základe experimentálneho programu.

4.1 Úlohy experimentu a organizácia jeho realizácie.

4.2 Rozbor výsledkov pedagogického experimentu.

Úvod dizertačnej práce v pedagogike na tému „Využitie počítačového modelovania v procese učenia“

Jednou z najdôležitejších oblastí rozvoja spoločnosti je vzdelávanie. Vzdelávanie „funguje“ pre budúcnosť, určuje osobné vlastnosti každého človeka, jeho vedomosti, zručnosti, kultúru správania, svetonázor, čím vytvára ekonomický, morálny a duchovný potenciál spoločnosti. Informačné technológie sú jedným z hlavných nástrojov vzdelávania, preto je vypracovanie stratégie ich rozvoja a využitia vo vzdelávaní jedným z kľúčových problémov. V dôsledku toho má používanie výpočtovej techniky celoštátny význam. Mnohí odborníci sa domnievajú, že v súčasnosti počítač umožní kvalitatívny prelom vo vzdelávacom systéme, keďže učiteľ dostal do rúk silný učebný nástroj. Zvyčajne existujú dva hlavné smery informatizácie. Prvým cieľom je zabezpečiť univerzálnu počítačovú gramotnosť, druhým je využitie počítača ako nástroja, ktorý zvyšuje efektivitu učenia.

V systéme vzdelávania sa rozlišujú dva druhy činnosti: vyučovanie a učenie. N.F. Talyzina a T.V. Gabai navrhol zvážiť úlohu počítača pri učení z hľadiska funkcie, ktorú vykonáva.

Ak počítač plní funkciu riadenia vzdelávacích aktivít, potom ho možno považovať za učebný nástroj, ktorý nahrádza učiteľa, keďže počítač modeluje učebné činnosti, kladie otázky a odpovedá na odpovede a otázky žiaka ako učiteľa.

Ak sa počítač používa iba ako prostriedok vzdelávacej činnosti, potom sa jeho interakcia so študentmi uskutočňuje podľa typu „používateľa počítača“. V tomto prípade počítač nie je nástrojom na učenie, hoci dokáže sprostredkovať nové poznatky. Preto, keď hovoria o počítačovom učení, majú na mysli používanie počítača ako prostriedku na riadenie vzdelávacích aktivít.

Napriek tomu, že zatiaľ neexistuje jednotná klasifikácia vzdelávacích programov, mnohí autori medzi nimi rozlišujú týchto päť typov: tréning, mentoring, problémové učenie, simulácia a modelovanie, hra. Počítačové modely majú najvyššie hodnotenie medzi vyššie uvedenými. Podľa V.V. Laptev, „počítačový model je softvérové prostredie pre výpočtový experiment, ktoré na základe matematického modelu javu alebo procesu kombinuje prostriedky interaktívnej interakcie s objektom experimentu a vývoj nástroja na zobrazenie informácií. Počítačové modely sú hlavným objektom výpočtovej fyziky, ktorej charakteristickou metódou je výpočtový experiment, rovnako ako prírodný experiment je osobitnou metódou experimentálnej fyziky. Akademik V.G. Razumovsky poznamenáva, že „so zavedením počítačov do vzdelávacieho procesu sa zvyšujú možnosti mnohých metód vedeckého poznania, najmä metódy modelovania, ktorá vám umožňuje dramaticky zvýšiť intenzitu učenia, pretože pri modelovaní sa zdôrazňuje samotná podstata javov. a ich spoločné črty sa vyjasnia.“

Súčasný stav počítačového vzdelávania je charakterizovaný veľkým súborom vzdelávacích programov, ktoré sa výrazne líšia v kvalite. Ide o to, že na počiatočná fáza Informatizácia škôl učitelia, ktorí používali počítačové školenia, si vytvorili vlastné školiace programy, a keďže neboli profesionálnymi programátormi, programy, ktoré vytvorili, boli neúčinné. Preto spolu s programami, ktoré poskytujú problémové učenie, počítačová simulácia a tak ďalej, existuje veľké číslo primitívne tréningové programy, ktoré neovplyvňujú efektivitu tréningu. Úlohou učiteľa teda nie je tvorba vzdelávacích programov, ale schopnosť používať hotové kvalitné programy, ktoré spĺňajú moderné metodické a psychologické a pedagogické požiadavky.

Jedným z hlavných kritérií didaktického významu programov modelovania je možnosť realizovať výskum, ktorý bol doteraz v podmienkach školského fyzikálneho laboratória nerealizovateľný. V obsahu telesnej výchovy je množstvo sekcií, v ktorých celoplošný experiment iba kvalitatívne opisuje skúmaný jav alebo proces. Použitie počítačových modelov by tiež umožnilo vykonať kvantitatívnu analýzu týchto objektov.

Jednou z takých sekcií školskej fyziky je molekulová fyzika, stav počítačového učenia, ktorý budeme analyzovať. Jeho štúdiom sa študenti stretávajú s kvalitatívnymi nový formulár pohyb hmoty - tepelný pohyb, v ktorom okrem zákonov mechaniky fungujú aj zákony štatistiky. Prírodné experimenty (Brownov pohyb, difúzia, interakcia molekúl, vyparovanie, povrchové a kapilárne javy, zmáčanie) potvrdzujú hypotézu molekulárna štruktúra látok, ale neumožňujú pozorovať mechanizmus prebiehajúcich fyzikálnych procesov. Mechanické modely: Sternov experiment, Galtonova doska, inštalácia na demonštráciu zákonov plynu umožňuje ilustrovať Maxwellov zákon o distribúcii molekúl plynu v závislosti od rýchlosti a experimentálne získať vzťahy medzi tlakom, objemom a teplotou potrebné na odvodenie zákonov plynu.

Použitie modernej elektronickej a elektronickej výpočtovej techniky môže výrazne doplniť formuláciu a priebeh experimentu. Bohužiaľ, počet prác na túto tému je veľmi malý.

Príspevok popisuje využitie počítača na demonštráciu závislosti rýchlosti molekúl rôznych plynov od teploty, výpočet zmeny vnútornej energie telies pri vyparovaní, tavení a kryštalizácii, ako aj využitie počítača pri spracovaní laboratórne práce. Poskytuje tiež popis lekcie o určovaní účinnosti ideálneho tepelného motora na základe Carnotovho cyklu.

Metodiku nastavenia experimentu pomocou elektronických a elektronických počítačov popisuje V.V. Laptev. Schéma experimentu vyzerá takto: namerané hodnoty->snímače-^analógovo-digitálny prevodník-mikrokalkulátor MK-V4 alebo počítač Yamaha. Podľa tohto princípu bola navrhnutá univerzálna elektromechanická inštalácia na štúdium v školský kurz fyzika zákonov o plyne.

V knihe A.S. Kondratieva a V.V. Lapteva „Fyzika a počítač“ boli vyvinuté programy, ktoré vo forme grafov analyzujú vzorec pre Maxwellovu distribúciu molekúl podľa rýchlostí, používajú Boltzmannovu distribúciu na výpočet výšky vzostupu a študujú Carnotov cyklus.

I.V. Grebenev predstavuje program, ktorý simuluje prenos tepla zrážkou častíc dvoch telies.

V článku „Modelovanie laboratórnych prác fyzickej dielne“ V.T. Petrosyan a ďalší obsahuje program na modelovanie Brownovho pohybu častíc, ktorých počet je stanovený experimentom.

Najucelenejším a najúspešnejším rozvojom sekcie molekulovej fyziky je vzdelávací počítačový kurz „Otvorená fyzika“ LLP SC FISI-KON. Modely v ňom prezentované pokrývajú celý kurz molekulovej fyziky a termodynamiky. Pre každý experiment je uvedená počítačová animácia, grafy a číselné výsledky. Programy dobrej kvality, užívateľsky prívetivé, umožňujú sledovať dynamiku procesu pri zmene vstupných makro parametrov.

Zároveň je podľa nášho názoru tento počítačový kurz najvhodnejší na upevnenie preberanej látky, znázorňujúce fyzikálne zákony, samostatná prácaštudentov. Využitie navrhovaných experimentov ako počítačových demonštrácií je však náročné, keďže nemajú metodickú podporu, nie je možné kontrolovať čas prebiehajúceho procesu.

Treba poznamenať, že v súčasnosti „neexistuje žiadny ustálený názor na konkrétnu indikáciu: kde a kedy používať počítač v procese učenia, nezískali sa žiadne praktické skúsenosti s hodnotením vplyvu počítača na efektivitu učenia, neexistujú žiadne ustanovené regulačné požiadavky na typ, typ a parametre hardvéru a vzdelávacieho softvéru“.

Otázky o metodickej podpore pedagogického softvéru vzniesol I.V. Grebenev.

Za najdôležitejšie kritérium efektívnosti počítačového učenia by sa pravdepodobne mala považovať možnosť študentov získať nové, dôležité vedomosti z predmetu v dialógu s počítačom, prostredníctvom takejto úrovne alebo takého charakteru. kognitívna aktivita, ktoré sú pri bezstrojovom učení nemožné, samozrejme za predpokladu, že ich pedagogický efekt doplatí na čas strávený učiteľom a žiakom.

To znamená, že na to, aby používanie počítačov prinieslo skutočný úžitok, je potrebné zistiť, v čom je existujúca metodika nedokonalá, a ukázať, aké vlastnosti počítača a akým spôsobom môžu zvýšiť efektivitu školenia.

Analýza stavu počítačovej simulácie ukazuje, že:

1) počítačovú simuláciu predstavuje malý počet programov vo všeobecnosti a najmä tých, ktoré modelujú fyzikálne procesy na základe ustanovení teórie molekulárnej kinetiky (MKT);

2) v programoch, ktoré modelujú na základe MKT, nie sú žiadne kvantitatívne výsledky, ale prebieha iba kvalitatívna ilustrácia nejakého fyzikálneho procesu;

3) vo všetkých programoch sa neuvádza spojenie medzi mikroparametrami časticového systému a jeho makroparametrami (tlak, objem a teplota);

4) neexistuje vypracovaná metodika na vedenie vyučovacích hodín pomocou počítačových simulačných programov pre množstvo fyzikálnych procesov MKT.

To určuje relevantnosť štúdie.

Predmetom štúdia je proces učenia sa na strednej škole.

Predmetom výskumu je proces využitia počítačovej simulácie vo vyučovaní fyziky na strednej škole.

Účelom štúdia je štúdium pedagogických možností počítačového modelovania a vypracovanie metodickej podpory pre využitie programov počítačového modelovania na základe látky školského kurzu fyziky.

Na základe účelu štúdie boli v práci stanovené tieto úlohy:

1) vykonať holistickú analýzu možností využitia počítačovej simulácie v procese učenia;

2) určiť psychologické a pedagogické požiadavky na vzdelávacie počítačové modely;

3) analyzovať domáce a zahraničné počítačové programy, ktoré simulujú fyzikálne javy a poskytujú skutočný vzdelávací efekt;

4) vyvinúť počítačový simulačný program založený na materiáli fyzického obsahu média všeobecné vzdelanie(časť "Molekulárna fyzika");

5) skontrolovať aplikáciu experimentálneho počítačového simulačného programu a vyhodnotiť jeho didaktický a metodický výsledok.

Výskumná hypotéza.

Kvalitu vedomostí, zručností a informačnú kultúru študentov je možné zlepšiť, ak sa v procese výučby fyziky využívajú počítačové simulačné programy, ktorých metodická podpora je nasledovná:

Adekvátne k teoretickým základom počítačového modelovania sa v priebehu tréningových úloh vymedzuje miesto, čas, forma využitia výukových počítačových modelov;

Uskutočňuje sa variabilita foriem a metód riadenia činnosti žiakov;

Školáci sú trénovaní v prechode od reálnych predmetov k modelom a naopak.

Metodologickým základom štúdia sú: systémové a činnostné prístupy k štúdiu pedagogických javov; filozofické, kybernetické, psychologické teórie počítačového modelovania (A.A. Samarsky, V.G. Razumovskiy, N.V. Razumovskaya, B.A. Glinsky, B.V. Biryukov, V.A. Shtoff, V.M. Glushkov a ďalší) ; psychologické a pedagogické základy informatizácie vzdelávania (V.V. Rubtsov, E.I. Mashbits) a koncepcia rozvoja vzdelávania (L.S. Vygotsky, D.B. Elkonin, V.V. Davydov, N.F. Talyzina, P. Ya. Galperin). Výskumné metódy:

Vedecký a metodologický rozbor filozofického, psychologického, pedagogického a metodickej literatúry na skúmaný problém;

Rozbor skúseností učiteľov, rozbor vlastných skúseností s vyučovaním fyziky v stredná škola a metódy fyziky na univerzite;

Analýza modelovacích počítačových programov o molekulovej fyzike domácich a zahraničných autorov s cieľom určiť obsah programu;

Modelovanie fyzikálnych javov v molekulárnej fyzike;

Počítačové experimenty založené na vybraných simulačných programoch;

Pýtanie sa, rozhovor, pozorovanie, pedagogický experiment;

Metódy matematickej štatistiky.

Výskumná základňa: školy č. 3, 11, 17 vo Vologde, Vologdské štátne prírodné a matematické lýceum, Fyzikálna a matematická fakulta Vologdskej štátnej pedagogickej univerzity.

Štúdia prebiehala v troch etapách a mala nasledujúcu logiku.

V prvej etape (1993-1995) bol definovaný problém, účel, úlohy a hypotéza štúdie. Analyzovala sa filozofická, pedagogická a psychologická literatúra s cieľom identifikovať teoretické základy pre vývoj a využitie počítačových modelov v procese učenia.

V druhej etape (1995 - 1997) sa uskutočnili experimentálne práce v rámci skúmaného problému, bolo navrhnuté metodologický vývoj používanie počítačových simulačných programov na hodinách fyziky.

V tretej etape (1997 - 2000) sa uskutočnila analýza a zovšeobecnenie experimentálnych prác.

Spoľahlivosť a validitu získaných výsledkov zaručujú: teoretické a metodologické prístupy k štúdiu problému počítačovej simulácie vo vzdelávaní; kombinácia kvalitatívnej a kvantitatívnej analýzy výsledkov vrátane použitia metód matematickej štatistiky; metódy primerané účelu a predmetu štúdie; vedecky podložené požiadavky na vývoj počítačového simulačného programu.

To posledné vyžaduje určité vysvetlenie. Vyvinuli sme program na modelovanie dynamiky systémov mnohých častíc, ktorých výpočet pohybu je založený na Werletovom algoritme použitom H. Gouldom a J. Tobochnikom. Tento algoritmus je jednoduchý a poskytuje presné výsledky aj na krátke časové obdobia, čo je veľmi dôležité pri štúdiu štatistických vzorcov. Originálne rozhranie programu umožňuje nielen vidieť dynamiku procesu a meniť systémové parametre, fixovať výsledky, ale umožňuje aj zmeniť čas experimentu, zastaviť experiment, uložiť tento rámec a začať následnú prácu na model z nej.

Skúmaný systém pozostáva z častíc, ktorých rýchlosti sú nastavené náhodne a ktoré na seba vzájomne pôsobia podľa zákonov newtonovskej mechaniky a sily interakcie medzi molekulami sú zobrazené Lennardovou-Johnsonovou krivkou, to znamená, že program obsahuje model skutočného plynu. Ale zmenou počiatočných parametrov je možné uviesť model do ideálneho plynu.

Nami prezentovaný počítačový simulačný program umožňuje získať numerické výsledky v relatívnych jednotkách, potvrdzujúce nasledovné fyzikálne zákony a procesy: a) závislosť sily interakcie a potenciálnej energie častíc (molekúl) od vzdialenosti medzi nimi; b) Maxwellovo rozdelenie rýchlosti; c) základná rovnica molekulárnej kinetickej teórie; d) zákony Boyle-Mariotte a Charles; e) pokusy Joule a Joule-Thomsona.

Vyššie uvedené experimenty môžu potvrdiť platnosť metódy štatistickej fyziky, keďže výsledky numerického experimentu zodpovedajú výsledkom získaným na základe zákonov štatistiky.

Pedagogický experiment potvrdil účinnosť metodiky vedenia vyučovacích hodín pomocou počítačových simulačných programov.

Vedecká novinka a teoretický význam štúdie:

1. Uskutočnil sa komplexný popis počítačového modelovania používaného v procese učenia (filozofický, kybernetický, pedagogický).

2. Psychologické a pedagogické požiadavky na počítačové tréningové modely sú opodstatnené.

3. Bola aplikovaná metóda počítačovej simulácie dynamiky mnohých častíc, ktorá umožnila po prvý raz v školskom kurze molekulovej fyziky vytvoriť počítačový model ideálneho plynu, ktorý umožňuje demonštrovať vzťah medzi mikroparametre systému (rýchlosť, hybnosť, kinetická, potenciálna a celková energia pohybujúcich sa častíc) s makroparametrami (tlak, objem, teplota).

4. Na základe počítačových simulačných programov v metodológii fyziky boli realizované nasledovné numerické experimenty: bola získaná základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie; je znázornený vzťah medzi teplotou a kinetickou energiou translačného pohybu častíc (molekúl); Modelujú sa experimenty Joule a Joule-Thomsona pre ideálne a skutočné plyny.

Praktický význam štúdia spočíva v tom, že vybraný obsah a vyvinuté počítačové simulačné programy je možné využiť na strednej škole na uskutočnenie numerického experimentu z množstva problémov molekulovej fyziky. V experimente bola vyvinutá a testovaná technika na vedenie hodín molekulárnej fyziky pomocou počítačových programov na modelovanie. Materiály a výsledky štúdia je možné uplatniť aj v procese výučby študentov vysokých škôl pedagogického zamerania a zdokonaľovacej prípravy učiteľov fyziky a informatiky.

Bola vykonaná aprobácia hlavných materiálov a výsledkov získaných v priebehu štúdie

Na medzinárodnej elektronickej vedecko-technickej konferencii (Vologda, 1999);

Na medziuniverzitnej vedeckej a praktickej konferencii „Sociálne aspekty adaptácie mládeže na meniace sa životné podmienky“ (Vologda, 2000);

Na druhej regionálnej vedecko-metodickej konferencii „ Moderné technológie vo vysokej a strednej odborné vzdelanie» (Pskov, 2000);

Na šiestej celoruskej vedecko-praktickej konferencii „Problém vzdelávacieho fyzikálneho experimentu“ (Glazov, 2001);

Pri vyučovaní fyziky na stredných školách mesta Vologda, na hodinách o metódach vyučovania fyziky so študentmi VSPU, na seminároch pre postgraduálnych študentov VSPU a učiteľov katedry všeobecnej fyziky a astronómie.

Na obhajobu sa predkladajú:

1. Teoretické prístupy k využitiu počítačovej simulácie v procese učenia a jej metodická podpora.

3. Metodika organizácie a vedenia vyučovania fyziky v 10. ročníku strednej školy pri štúdiu témy "Molekulárna fyzika" na základe počítačového simulačného programu.

Štruktúra dizertačnej práce.

Štruktúru dizertačnej práce určuje logika a postupnosť riešenia úloh. Dizertačná práca pozostáva z úvodu, štyroch kapitol, záveru, bibliografie.

Záver dizertačnej práce vedecký článok na tému "Všeobecná pedagogika, dejiny pedagogiky a školstva"

V dôsledku teoretickej a pilotná štúdia podarilo určiť smery pre skvalitnenie výučby predmetu molekulová fyzika v 10. ročníku na základe využitia edukačných počítačových modelov dynamiky časticových sústav. Osobitná pozornosť bola venovaná vývoju usmernenia o zaradení práce s modelmi na vyučovacích hodinách a príprave vzorových scenárov na tieto vyučovacie hodiny na základe využitia počítačových modelov.

To umožnilo zvýšiť efektivitu školenia, realizovať individuálny prístup, rozvíjať také osobnostné črty ako pozorovanie, samostatnosť, formovať prvky informačnej kultúry.

ZÁVER

V súlade s cieľmi štúdie sa dosiahli tieto hlavné výsledky:

1. Analýza literatúry o štúdiu modelov a modelovania umožnila identifikovať množstvo teoretických pozícií, ktoré ich charakterizujú z epistemologických, kybernetických a iných pozícií. Modeling je univerzálna metóda poznávania sveta. A modely, ako výsledok procesu modelovania, majú mnohostrannú hodnotu. Použitie modelov umožňuje zjednodušiť zložité prírodné javy a zároveň zvýrazniť najzložitejšie aspekty objektu. To umožňuje spravidla použiť matematický popisný jazyk, ktorý je najvhodnejší na spracovanie informácií, získať kvantitatívne výsledky prístupné experimentálnemu overeniu a tieto výsledky korelovať s reálnym objektom. Proces učenia je akýmsi analógom procesu vedeckého poznania. A keďže vedecké poznatky majú tendenciu zjednodušovať popis reálnych objektov pomocou modelových reprezentácií, použitie modelov a simulácie vo vyučovaní by sa malo uznať za opodstatnené. Modelovanie má vo vyučovaní na škole široké využitie, najmä jeho moderná forma – počítačové modelovanie. Počítačové modely v sebe spájajú výhody vzdelávacích modelov, najmä ako možnosť abstrahovania a štúdia správania dynamických systémov, so simulačnými vlastnosťami počítača a rôznymi spôsobmi spracovania, uchovávania a získavania informácií. Preto spojenie výhod modelovania so schopnosťami počítača vám umožňuje získať pomerne silný efekt pri učení, ktorý sme nazvali kognitívna rezonancia pri učení.

2. Vyššie uvedené ustanovenia sa stali teoretický základ tréning pomocou počítačovej simulácie. Toto zdôvodnenie je mnohostranné: zahŕňa informačné, psychologické a didaktické aspekty.

Informačný aspekt zahŕňa:

Možnosť získať nové informácie;

Implementácia výberu informácií;

Rozvoj informačnej kultúry žiakov.

Psychologický aspekt implementácie možností počítačového modelovania vo vzdelávaní odráža:

Osobitý charakter vzťahu žiaka k okolitým objektom (triplicita vzťahu žiaka, učiteľa a počítača), ktorý umožňuje variabilnejší prístup ku konštrukcii edukačných aktivít;

Širšie možnosti realizácie individuálneho prístupu;

Vplyv na kognitívny záujem školákov;

Duševné črty vnímania, pamäti, myslenia, predstavivosti;

Nové príležitosti pre komunikačnú organizáciu učenia.

Didaktický aspekt používania počítačových modelov v škole spočíva v tom, že sa to stáva možným

Implementovať základné didaktické princípy vyučovania;

Použite rôzne formy organizácia vzdelávacieho procesu;

Vypracovať a implementovať vzdelávacie ciele;

Vyberte obsah študovaného materiálu v súlade s použitými počítačovými modelmi;

Získajte kvalitatívne nové výsledky vzdelávania.

3. Na základe štúdia psychologickej a pedagogickej literatúry možno rozlíšiť tri hlavné skupiny problémov spojených s používaním počítačov: prvá súvisí s teoretickým opodstatnením učenia, druhá je problém vytvorenia rozumnej technológie pre počítač. učenie a tretí spája psychologické a pedagogické aspekty navrhovania školiacich programov. Analýza spôsobov riešenia týchto problémov nám umožnila identifikovať množstvo požiadaviek, ktoré je potrebné dodržiavať pri navrhovaní vzdelávacích počítačových programov. Medzi tieto požiadavky patrí psychologická charakteristika vnímania, pamäte, myslenia školákov, organizácia vzdelávacích aktivít, realizácia dialógových vlastností počítača. Pri tvorbe počítačových učebných osnov sa berú do úvahy také aspekty ako obsah programu, ním realizované didaktické ciele, funkcie výučby, miesto a čas zaradenia programu do vzdelávacieho procesu, metodická podpora, účtovníctvo. vekové vlastnosti rozvoj detí.

4. Štúdium vlastností modelovacích programov domácej a zahraničnej produkcie umožnilo medzi nimi identifikovať tie, ktoré sú vhodné na využitie v procese výučby molekulovej fyziky na strednej škole. Domáci vzdelávací počítačový kurz „Otvorená fyzika“ LLP NCC PHYSICON pozostáva zo súboru kvalitných ukážok, ktoré umožňujú pozorovať dynamiku molekulárnych a termodynamických procesov. Ale najkompletnejšia počítačová simulácia chaotického pohybu molekúl plynu je prezentovaná v práci X. Goulda a J. Tobochnika „Počítačová simulácia vo fyzike“. Tento program, ktorý simuluje dynamiku sústav mnohých častíc, umožní nadviazať spojenie medzi mikroparametrami pohybujúcich sa častíc a makroparametrami plynu.

5. Na základe modelu dynamiky systémov mnohých častíc, ktorý navrhli H. Gould a J. Tobochnik, sme vyvinuli počítačový simulačný program a systém úloh na štúdium základov molekulárnej kinetickej teórie pomocou počítača. Pri tvorbe programového rozhrania sme vychádzali z požiadaviek na počítačové simulačné programy, ktoré boli uvažované v prvej a druhej kapitole. Vybrali sme obsah programu, zadefinovali didaktické úlohy, zohľadnili možné chyby školákov a pomohli ich odstraňovať. Výsledný počítačový model je dynamický, štruktúrno-systémový, variabilný a má také vlastnosti ako viditeľnosť, informačný obsah, jednoduchosť riadenia, cyklickosť programu.

6. Bola vyvinutá metodika pre holistické štúdium sekcie „Molekulárna fyzika“, ktorá pokrýva celý objem materiálu na relatívne nezávislú tému. Triedy sú založené na variabilite počítačového modelu, ktorý poskytuje rôzne formy zaradenia modelovacieho programu do vyučovacej hodiny, rôzne spôsoby komunikácie medzi učiteľom, žiakom a počítačom a možnosť meniť štruktúru počítačovej výučby.

7. Experimentálne overenie vypracovaná metodika vedenia vyučovacích hodín s počítačovou podporou ukázala svoju účinnosť. Štatistickými metódami bola vykonaná porovnávacia analýza kvality vedomostí žiakov kontrolných a experimentálnych tried. Zistili sme, že kvalita vedomostí žiakov v experimentálnej skupine je vyššia ako u žiakov v kontrolnej skupine, a preto túto techniku umožňuje realizovať individuálny prístup, umožňuje rozvíjať kognitívny záujem, intelektuálnu aktivitu študenta, samostatnosť, formovať prvky informačnej kultúry.

Miera pomoci učiteľov;

Účtovanie hygienických a hygienických požiadaviek na prácu s počítačom.

Zoznam referencií dizertačnej práce autor vedeckej práce: kandidát pedagogických vied, Rozova, Natalia Borisovna, Vologda

1. Agapova, O. Projektovo-kreatívny model vzdelávania / O. Agapova, A. Krivosheev, A. Ushakov // Alma Mater (Vestnik vyssh. shk.). 1994 - č.1. - S. 19.

2. Balykina, E.H. Nové informačné technológie vzdelávania spoločenské vedy/ E.N.Balykina // Spôsoby využitia elektronických počítačov vo vede výskumná práca: So. vedecký čl. (Tvorivá diskusia o materiáloch.). - M., 1991. - S.95 - 99.

3. Balykina, E.H. Technológia výroby počítačových vzdelávacích programov v historických disciplínach / E.N. Balykina // Skúsenosti s informatizáciou historického vzdelávania v krajinách SNŠ: Zbierka článkov. / Ed.: V. N. Sidortsov, E. N. Balykina. Minsk, 1999. - S. 135-149.

4. Bellman, R. Dynamické programovanie / R. Bellman M., 1960. - 400. roky.

5. Belostotsky, P.I. Počítačové technológie: Sovrem, lekcia fyziky a astronómie / P.I. Belostotsky, G.Yu. Maksimova, N.N. Gomulina // Prvý sept. 1999 - č.20. - S. 3. - (Fyzika).

6. Berger, N.M. Vývoj štatistických pojmov v molekulovej fyzike / N.M.Berger // Fyzika v škole. 1993. - N5. - S. 38-42.

7. Berseneva, N.B. Stav počítačového modelovania v predmete molekulová fyzika a termodynamika SŠ / NB Berseneva // So. vedecký práce študentov a absolventov VSPU. Vologda, 1996. - 4. číslo. - S. 307310.

8. Bespalko, V.P. Komponenty pedagogickej techniky / V.P.Bespalko - M.: Pedagogika, 1989. 192s.

9. Bill, G.A. Teoretická analýza tréningové programy: Soob. 1: Nový výskum v pedagogických vedách / G.A.Bill, A.M.Dovchenko, E.I.Mashbits // 1965.-Iss. 4.-S.

10. Biryukov, B.V. Modelovanie / B.V. Biryukov // Filozof, Encyklopédia. slová. -M., 1989. S.373-374.

11. Biryukov, B.V. Model / B.V. Biryukov // Philosoph.encykloped. slová. M., 1989. - S.373-374.

12. Bukhovtsev, B.B. Nová učebnica pre 9. ročník / B.B. Bukhovtsev, Yu.L. Klimontovič, G.Ya. Myakishev // Fyzika v škole. 1971. - Číslo 1. - S. 22-23.

13. Bukhovtsev, B. B. Physics-9: Proc. pre 9 buniek. priem. školy / B.B. Bukhovtsev, Yu.L. Klimontovič, G.Ya. Myakišev. -M.: Osveta, 1971. 271 s.

14. Bukhovtsev, B.B. Fyzika-9: Proc. pre 9 buniek. priem. školy / B.B. Bukhovtsev, Yu.L. Klimontovič, G.Ya. Myakišev. M.: Osveta, 1986. - 271 s.

15. Bukhovtsev, B.B. Fyzika: Proc. pre 10 buniek. priem. školy / B.B. Bukhovtsev, Yu.L. Klimontovič, G.Ya. Myakišev. -M.: Osveta, 1990.

16. Vagramenko, Ya.A. O certifikácii počítačových tréningových programov / Ya.A.Vagramenko // Informatizácia základného humanitného vzdelávania vo vysokoškolskom vzdelávaní: Proc. správa medziuniverzitné vedecký metóda, konf. - M., 1995. - S. 55 - 57.

17. Williams, F. Počítače v škole / F. Williams, K. McLean. M., 1998. - 164 s.

18. Problematika informatizácie vzdelávací proces: z pracovných skúseností: Kniha. pre učiteľa / Comp. N.D. Ugrinovič; Ed. L.P. Awl. M.: Osveta, 1987. - 128 s.

19. Gabai, T.V. Automatizovaný systém učenia z pohľadu psychológa / T.V.Gabay // Psychologicko-pedagogické a psychofyziologické problémy počítačovej prípravy: So. tr. M., 1985. - S. 25-32.

20. Gabai, T.V. Pedagogická psychológia: Proc. príspevok / T.V. Gabay. M.: Moskovské vydavateľstvo. un-ta, 1995. - 160 s.

21. Gamezo, M.V. O úlohe a funkcii znakov a ikonických modelov v manažmente kognitívna aktivitačlovek // Teoretické problémy riadenia ľudskej kognitívnej činnosti. -M., 1975.

22. Gvaramia, G. Skúsenosti s vývojom počítača učebné pomôcky vo fyzike / G. Gvaramia, I. Margvelashvili, L. Mosiashvili// INFO. 1990. - č.6. - S. 79.

23. Gladysheva, N.K. Štatistické vzory Formovanie vedomostí a zručností študentov / N.K. Gladysheva, I.I. Nurminsky. M.: Pedagogika, 1991. -221s.

24. Glinsky, B.A. Modelovanie ako metóda vedeckého výskumu. Gnoseologická analýza / B.A. Glinsky, B.S. Gryaznov, B.S. Dynin, E.P. Nikitin. M.: MGU, 1965. - 248. roky.

25. Glushkov, V.N. Gnoseologická povaha informačného modelovania / VN Glushkov // Otázky filozofie. 1963.- Číslo 10 - S. 13-18.

26. Glushkov, V.N. Myslenie a kybernetika / V.N. Glushkov // Otázky filozofie. 1963. -№1. - S.36-48.

27. Grebenev, I.V. Využitie školských PC na formovanie najdôležitejších pojmov molekulovej fyziky / I.V. Grebenev // Fyzika v škole. -1990. č. 6. -S. 44-48.

28. Grebenev, I.V. Metodické problémy informatizácie vyučovania v škole / IV Grebenev // Pedagogika. 1994.-№5. - S. 46-49.

29. Gould, X. Počítačové modelovanie vo fyzike. 1. časť / H. Gould, J. Tobochnik. -M.: Mir, 1990.-353 s.

30. Davydov, V.V. Problémy rozvoja vzdelávania: skúsenosti z teoretického a experimentálneho psychologického výskumu / VV Davydov. M.: Pedagogika, 1986. - 240. roky.

31. Danilin, A.R. Aplikácia vzdelávacích programov v škole / A.R. Danilin, N.I. Danilina. Sverdlovsk: Vydavateľstvo Sverdlov.ped.in-ta, 1987. - 35 s.

32. Demushkin, A.S. Počítačové školiace programy / A.S.Demushkin, A.I.Kirillov, N.A.Slivina, E.V.Chubrov //Informatika a vzdelávanie. 1995. - č.3. - S. 15-22.

33. Jaliashvili, 3,0. Počítačové testy z histórie s prvkami dialógu / 3.0. Dzhaliashvili, A.V. Kirillov // NIT vo vzdelávaní: Zborník stážistov. conf. T.III: Historická informatika. Minsk, 1996. - S. 13 - 16.

34. Dusavitsky, A.K. Osobnostný rozvoj vo vzdelávacích aktivitách /

35. A.K. Dusavitsky M.: Dom pedagogiky, 1996. - 208 s.

36. Zagvjazinskij, V.I. Metodika a metódy didaktického výskumu /

37. V.I.Zagvjazinskij. -M.: Pedagogika, 1982.- 160. roky.

38. Zworykin, B.S. Metódy vyučovania fyziky na strednej škole: Molekulárna fyzika. Základy elektrodynamiky / B.S. Zworykin M.: Osvietenstvo, 1975. - 275 s.

39. Zorina, L.Ya. Didaktické základy pre formovanie systematických vedomostí stredoškolákov / L.Ya. Zorin. M., 1978. -128 s.

40. Štúdium fyziky v školách a triedach s prehĺbeným štúdiom predmetu. 4.1: Metodický Odporúčania / Comp. PEKLO. Glaser. M., 1991.

41. Ingenkamp, K. Pedagogická diagnostika / K. Ingenkamp. M.: Pedagogika, 1991. - 240. roky.

42. Kabardin, O.F. Zo skúseností vyučovania v 9. ročníku sekcie "Molekulárna fyzika" / O.F.Kabardin // Fyzika v škole. 1975. - č.5. - S. 34; č. 6. - S. 28.

43. Kavtrev, A.F. Počítačové programy z fyziky pre SŠ / A.F. Kavtrev // Počítačové nástroje vo vzdelávaní. 1998. - č.1. - S. 42-47.

44. Kamenetsky, S.E. Modely a analógie v kurze stredoškolskej fyziky /

45. S. E. Kamenetsky, N. A. Solodukhin. -M.: Osveta, 1982. 96. roky.

46. Kaptelinin, V.N. Psychologické problémy formovanie počítačovej gramotnosti školákov / V.N. Kaptelín // Vopr. psychológia. 1986. - č.5. - S. 54-65.

47. Katysheva, I.A. Problematika informatizácie vzdelávania / I.A.Katysheva // Vopr. psychológia. 1986. - č. 5. - S. 73.

48. Kikoin, A.K. Fyzika-9: Prob. učebnica / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Osveta, 1979. - 224 s.

49. Kikoin, A.K. Fyzika-9: Prob. učebnica / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Osveta, 1982. - 224 s.

50. Kikoin, A.K. Fyzika-9: Prob. učebnica / A.K.Kikoin, I.K.Kikoin, S.Ya.Shamash, E.E.Evenchik. M.: Osveta, 1984. - 224 s.

51. Kikoin, A.K. Fyzika 10: Proc. pre 10 buniek. školy (triedy) s hĺbkovým štúdiom fyziky / A.K. Kikoin, I.K. Kikoin, S.Ya. Shamash, E.E. Evenchik. M.: Osveta, 1992. - 189 s.

52. Kikoin, I.K. Niektoré otázky spôsobu prezentácie molekulovej fyziky v 9. ročníku / I.K.Kikoin // Fyzika v škole. 1980. - č.5. - S.31-37.

53. Klaus, G. Úvod do diferenciálna psychológia učenie: Per. s ním. / G. Klaus; Ed. I.V. Ravič Ščerbo. - M.: Pedagogika, 1987. - 176 s.

54. Kozeletsky, Yu. Psychologická teória rozhodnutí / Yu. Kozeletsky. M.; 1979.- 504 s.

55. Kolpakov, A. Počítačové technológie / A. Kolpakov // Ľudia. vzdelanie.-2000. č. 6. - S. 154-157.

56. Počítač vo vyučovaní: psychologické a pedagogické problémy: Okrúhly stôl // Vopr. psychológia. 1986. - č.6. - S.42-66.

57. Kondratiev, A.B. Fyzika a počítač / A.B. Kondratiev, V.V. Laptev. L .: Vydavateľstvo Leningradskej štátnej univerzity, 1989. - 328.

58. Konovalets, L.S. Kognitívna nezávislosťštudentov v podmienkach počítačovej prípravy / L.S. Konovalets // Pedagogika. 1999. - č.2. - S. 4650.

59. Kornev, G.P. Modely fyzických telies a javov / G.P. Kornev. Magadan, 1977.- 123 s.

60. Kochergin, A.N. Modelovanie myslenia / A.N. Kochergin. M.: Politizdat, 1969. - 224s.

61. Krivosheev, A.O. Počítačová podpora pre vzdelávacie systémy /

62. A.O. Krivosheev // Problémy informatizácie stredná škola: Býk. 1998. - č. 1-2 (11-12).-S. 179-183.

63. Krivosheev, A.O. súťaž" Elektronická učebnica» / A.O. Krivosheev, S.S. Fomin // Počítačové technológie vo vysokoškolskom vzdelávaní M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 1994.

64. Kubitsky, V.A. Demonštračné a laboratórne experimenty so zavedením pojmu teplota / V.A. Kubitsky // Fyzika v škole. 1983 - č.5. - S. 66-68.

65. Kuznecovová Yu.V. Špeciálny kurz "Počítačové modelovanie vo fyzike" / Yu.V. Kuznetsova // Fyzika v škole. 1998. - č.6. - S. 41.

66. Lalle, R. Pedagogická technológia na univerzitách v rozvojových krajinách. Výhľady / R. Lalle // Vopr. vzdelanie. 1987. - č.3. - S. 25-38.

67. Laptev, V.V. Moderné elektronické technológie vo vyučovaní fyziky v škole /

68. V. V. Laptev. Leningrad: Leningradské vydavateľstvo, Rád Červeného praporu štátu práce. ped. in-ta im. A.I. Herzen, 1988. - 84s.

69. Leontiev, A.N. Aktivita. Vedomie. Osobnosť / A.N.Leontiev. -M.: Politizdat, 1975. 304 s.

70. Leites, N.S. Teplov a psychológia individuálnych rozdielov / N.S. Leites // Vopr. psychológia. 1982. - č.4.

71. Luppov, G.D. Molekulárna fyzika a elektrodynamika v referenčných poznámkach a testoch: Kniha. pre učiteľa / G.D. Luppov. M.: Osveta, 1992. -256 s.

72. Ľvovský, M.V. Výučba fyziky pomocou počítačov / M.V. Ľvovský, G.F. Lvovskaya // Informatika v škole. 1999. - č.5. - S. 49-54.

73. Lyaudis, V.Ya. Psychológia a prax automatizovaného učenia / V.Ya. Laudis, O.K. Tikhomirov // Otázky psychológie. 1983. - č.6. - S. 16-27.

74. Manina, E. Skúsenosti s využitím počítačového testovania na hodinách fyziky / E. Manina // Veda a škola. 1999. - č.4. - S. 56-57.

75. Matyushkin, A.M. Aktuálne problémy informatizácia vo vzdelávaní /

76. ráno Matyushkin // Vopr. psychológia. 1986. - č.5. - S. 65-67.

77. Mashbits, E.I. Dialóg v systéme učenia / E.I. Mashbitz,

78. B.V. Andrievskaya, E.Yu. Komissarov.- Kyjev: B.I., 1987. 140 s.

79. Mashbits, E.I. Dialóg v systéme učenia / E.I. Mashbits, V.V. Interersky, E.Yu. Komisárovej. Kyjev: Stredná škola, 1989. - 184 s.

80. Mashbits, E.I. K charakteristike modelu riešenia výchovných problémov / E.I. Maškrty // Vopr. psychológia. 1973. - č.6. - S. 53-58.

81. Mashbits, E.I. Automatizácia vzdelávania: problémy a perspektívy / E.I. Maškrty. M.: Vedomosti, 1986. - 80 s. - (Novinky v živote, vede, technike: Pedagogika a psychológia; č. 1).

83. Mashbits, E.I. Psychologické základy riadenia výchovno-vzdelávacej činnosti / E.I. Mashbits Kyjev: Vyššie. škola, 1987. - 223 s.

84. Mashbits, E.I. Psychologické a pedagogické aspekty informatizácie / E.I. Maškrty // Vestn. vyššie škola - 1986. Číslo 4. - S.39-45.

85. Mashbits, E.I. Psychologické a pedagogické problémy informatizácie vzdelávania / E.I. Mashbits- M .: Pedagogika, 1988. 192 s. - (Pedagogická veda - školská reforma).

86. Minina, E.E. Didaktické podmienky pre využitie výpočtovej techniky vo vyučovaní fyziky na strednej škole: Abstrakt práce. dis. cand. ped. Vedy / E.E. Minina - Jekaterinburg, 1994 17 s.

87. Mikhailychev, E. Typológia didaktických testov vo vývoji a skúšaní / E. Mikhalychev // Alma Mater (Vestn. vyssh. shk.). -1997.- №2 S. 16-17.

88. Molotkov, N. Ya. Prehĺbenie hlavných koncepčných ustanovení termodynamiky / N.Ya. Molotkov // Fyzika v škole. 1997. - N6 - S. 50-53.

89. Monachov, V.M. Informačné technológie vzdelávania z pohľadu metodických úloh školskej reformy / V.M. Mnísi // Vopr. psychológia-1988.-№2.-s. 27-36.

90. Multanovský, B.B. O štúdiu pojmu teplota a hlavných ustanoveniach molekulárno-kinetickej teórie / V.V. Multanovský, A.S. Vasilevskij // Fyzika v škole, 1988. - č.5. - S. 36-39.

91. Myakishev, G.Ya. Ideálny plyn a pojem teploty / G.Ya. Myakishev, N.V. Khrustal, S.Ya. Shamash, E.E. Evenchik // Fyzika v škole. 1986. - č. 5 - S. 4546.

92. Myakishev, G.Ya. O rôznymi spôsobmi odvodenie stavovej rovnice ideálneho plynu v rámci fyziky na strednej škole / G.Ya. Myakishev // Fyzika v škole.- 1980.-№5.-S. 37-41.

93. Myakishev, G. Ya. fyzika. Proc. pre 10 buniek. všeobecné vzdelanie inštitúcie / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, H.H. Sotsky, - M .: Vzdelávanie, 2001 - 336 s.

94. Myakishev, G.Ya. Fyzika: Proc. pre hĺbkové štúdium fyziky / G.Ya. Myakishev, A.Z. Sinyakov. M.: Drop, 1998. - 350 s.

95. Nemcev, A.A. Počítačové modely a výpočtový experiment v školskom kurze fyziky: Abstrakt práce. dis. . cand. ped. Vedy / A.A. Nemtsev SPb., 1992.- 17 s.

96. Novik, I.B. Gnoseologické charakteristiky kybernetických modelov / I.B. Novik // Vopr. filozofia. - 1963. - č. 8. s. 92-103.

97. Novik, I.B. O modelovaní zložitých systémov: Philos. esej / I.B. Novik-M.: Myšlienka, 1965.-335 s.

98. Orlov, V.A. Testy z fyziky pre ročníky 9-11 / V.A. Orlov. M.: School-Press, 1994.-96 s.

99. Základy počítačovej gramotnosti / E.I. Mashbits, L.P. Babenko, JI.B. Wernick; Ed. A.A. Stognia-Kyjev: Vyššie. Škola: Head Publishing House, 1988.-215 s.

100. Základy pedagogiky a psychológie vysokého školstva: Proc. príspevok / Ed. A.B. Petrovsky-M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 1986.-304 s.

101. Paderina E.V. Možnosť využitia počítača vo vyučovaní fyziky / E.V. Paderina // Fyzika v škole. 2000. - č. 6. - S.27-34.

102. Pedagogika: Proc. príspevok pre študentov ped. univerzity a vysoké školy / Ed. P.I. Pidkasistogo M.: RPA, 1996 - 604 s.

103. Petrosyan, V.G. Modelovanie laboratórnych prác fyzickej dielne / V.G. Petrosyan, R.M. Ghazaryan, D.A. Sidorenko // Informatika a vzdelávanie - 1999. Číslo 2. - S. 59-67.

104. Pilyugin, V.V. Strojová grafika a automatizácia vedecký výskum/ V.V. Pilyugin, JI.H. Sumarokov, K.V. Frolov // Vestn. Akadémia vied ZSSR.- 1985.-č.10.-S. 50-58.

105. Programy strednej školy. fyzika. Astronómia-M.: Vzdelávanie, 1992. 219 s.

106. Programy strednej školy. fyzika. Astronómia. Štandardné programy pre školy (triedy) s hĺbkovým štúdiom fyziky. fyzika. Matematika. Špeciálny kurz z elektrotechniky a rádiotechniky-M.: Vzdelávanie, 1990 62 s.

107. Purysheva, N.S. O formovaní štatistických zobrazení v triedach s hĺbkovým štúdiom fyziky / N.S. Purysheva, S.I. Desnenko // Fyzika v škole. 1993. - č.5. - S.42-45.

108. Pracovný zošit sociológa. M.: Nauka, 1976. - 512 s.

109. Razumovskaya, N.V. Počítač na hodinách fyziky / N.V. Razumovskaya // Fyzika v škole. 1984. - č.3. - S. 51-56.

110. Razumovskaya, N.V. Počítačové modelovanie vo vzdelávacom procese: Abstrakt diplomovej práce. dis.cand. ped. Vedy / N.V. Razumovskaya SPb., 1992. - 19 s.

111. Razumovský, V.G. Počítač a škola: vedecká a pedagogická podpora / V.G. Razumovský // Rada, Pedagogika. 1985. - č. 9. - S.12-16.

112. Róbert, I.V. Perspektívne smery výskumu v oblasti aplikácie informačno-komunikačných technológií vo vzdelávaní / I.V. Robert // Priemer prof. vzdelanie. 1998. - č.3. - S. 20-24.

113. Rozová, N.B. Počítačové modelovanie na hodinách fyziky v rámci štúdia témy "Molekulárna fyzika a termodynamika". Problémy edukačného fyzikálneho experimentu: So. vedecký tr. / N.B. Rozova M., 2001.- Vydanie. 13.- S. 79-81.

114. Rozová, N.B. Formovanie informačnej kultúry školákov ako faktor adaptácie na rôzne typy aktivít / N.B. Rozova // Sociálne aspekty adaptácie mládeže na meniace sa podmienky života: Konf. - Vologda, 2000. S. 91-92.

115. Rubtsov, V.V. Počítač ako prostriedok vzdelávacieho modelovania / V.V. Rubtsov, A. Margolis, A. Pajitnov // Informatika a vzdelávanie. 1987. -№5. - S.8-13.

116. Rubtsov, V.V. Logické a psychologické základy využívania počítačových tréningových nástrojov v procese učenia / V.V. Rubtsov // Ústav psychológie: Publ.-M. 1990.

117. Rusan, S. Algoritmické učenie a rozvoj intuície / S. Rusan // Vestn. vyššie školy 1990. -№11. - S. 50.

118. Saveliev, A.Ya. Automatizované vzdelávacie systémy / A.Ya. Saveliev // Tr. MVTU (354) / Ed.: A.Ya. Savelyeva, F.I. Rybáková.- M., 1981.

119. Salmina, N.G. Druhy a funkcie materializácie vo vyučovaní / N.G. Salmina.-M., 1981. 134 s.

120. Salmina, N.G. Znak a symbol vo vzdelávaní / N.G. Salmina M., 1988 - 287 s.

121. Zbierka didaktických úloh z fyziky: Proc. manuál pre technické školy / G.I. Rjabovolov, R.N. Dadasheva, P.I. Samoilenko 2. vyd. - M .: Vyššie. škola, 1990.-512 s.

122. Zvitky, JI. P. Ešte raz o teplote, jej definícii a stupnici merania / L.P. Zvitky //Fyzika v škole. - 1986. - č.5. - S. 46-48.

123. Zvitky, L.P. Štúdium pojmu teplota / L.P. Zvitky // Fyzika v škole - 1976. - č.5. s. 38-42.

124. Zvitky, L.P. Štúdium termodynamiky a molekulovej fyziky / L.P. Svitkov-M.: Osveta, 1975 128 s.

125. Senko, Yu.Dialóg vo vyučovaní / Yu.Senko // Vestn. vyššie škola 1991-№5. - S.35-40.

126. Sidortsov, V.N. Efektívnosť a limity využitia počítačov vo výučbe dejepisu na univerzite: výsledky experimentu / V.N. Sidortsov, E.H. Balykin // Nar. vzdelanie. 1990.- č.12.- S. 73-75.

127. Smirnov, A.B. Sociálno-ekologické problémy informatizácie školstva / A.V. Smirnov // Veda a škola 1998. - č. 2 - S. 38-43.

128. Smolyaninová, O.G. Organizácia počítačových hodín fyziky v systéme rozvojového vzdelávania: Abstrakt práce. dis. .cand. ped. Vedy / O.G. Smolyaninova.- SPb., 1992. 17 s.

129. Talyzina, N.F. Zavedenie počítačov do vzdelávacieho procesu vedecký základ / N.F. Talyzina // Rada, Pedagogika - 1985 - č. 12.- S. 34-38.

130. Talyzina, N.F. Spôsoby a možnosti automatizácie vzdelávacieho procesu / N.F. Talyzina, T.V. Gabay.- M., 1977. 412 s.

131. Talyzina, N.F. Riadenie procesu asimilácie vedomostí / N.F. Talyzin. -M., 1975.-343s.

132. Teória a prax pedagogického experimentu: Proc. príspevok / Ed.: A.I. Piskunová, G.V. Vorobjov. Moskva: Pedagogika, 1979 - 207s.

133. Tichomirov, O.K. Základné psychologické a pedagogické problémy informatizácie školstva / O.K. Tichomirov // Vopr. psychológia 1986.- №5. - S. 67-69.

134. Tulchinsky, M.E. Kvalitatívne úlohy z fyziky na strednej škole: Príručka pre učiteľov / M.E. Tulchinsky M.: Osvietenstvo, 1972 - 240 s.

135. V radoch V.V. Štúdium zákonov o plyne s prihliadnutím na osobitosti empirickej a teoretickej úrovne vedeckého poznania / V.V. Hodnostári, Yu.R. Aliev, M.P. Papiev // Fyzika v škole. 1984. - č. 5. - S. 21-27.

136. Fyzika: Proc. príspevok na 10 buniek. školy a triedy s prehlbovaním. štúdium fyziky / Ed. A.A. Pinsky. M.: Osveta, 1993 - 420 s.

137. Filimonov, G.A. Počítač vo vzdelávacom fyzikálnom laboratóriu / G.A. Filimonov, A.N. Gorlenkov // Aplikácia nových počítačových technológií vo vzdelávaní: Zborník referátov. intl. conf. Troitsk, 1991.

138. Fokin, M.JI. Konštrukcia a využitie počítačových modelov fyzikálnych javov v edukačnom procese: Abstrakt práce. dis. .cand. ped. vedy / M.L. Fokin M, 1989. - 17 s.

139. Frolová, T.V. Pedagogické možnosti počítačov. Hlavné problémy. Vyhliadky / T.V. Frolovej. Novosibirsk: Veda. Sib. Ed., 1988. - 172 s.

140. Kharitonov, A.Yu. Formovanie informačnej kultúry žiakov základných škôl v procese vyučovania fyziky: Abstrakt práce. dis. .cand. ped. Vedy / A.Yu. Kharitonov Samara, 2000. - 13s.

141. Šachmajev, N.M. Fyzika: Proc. pre 10 buniek. stredná škola / N.M. Shakhmaev, S.N. Shakhmaev, D.Sh. Chodiev. M.: Osveta, 1992.- 240 s.

142. Šachmajev, N.M. Kurz elementárnej fyziky. 2. časť: Základy molekulovej fyziky a elektrodynamiky: Experiment, učebnica. pre 9 buniek. stredná škola / N.M. Šachmajev. Moskva: Vzdelávanie, 1979.

143. Shenshev, JI.B. Počítačové vzdelávanie: pokrok alebo regresia? /L.V. Shenshev // Pedagogika. 1992. - č.11-12. - S. 13-19.

144. Shtoff, V.A. Modelovanie a filozofia / V.A. Stoff. M.; L.: Nauka, 1966.-301 s.

145. Šutiková, M.I. K otázke klasifikácie modelov / M.I. Shutikova // Veda a škola - 1998. Číslo 2. - S. 44-49.

146. Schukin, E.D. Niektoré otázky výučby molekulovej fyziky / E.D. Shchukin // Fyzika v škole. 1986. - č.5. - S. 42-45.

147. Evenchik, E.E. O štúdiu molekulárno-kinetickej teórie ideálneho plynu / E.E. Evenchik, S.Ya. Shamash // Fyzika v škole 1986 - č. 5 - S. 48-50.

148. Počítač ide do zajtra // Veda a život. 1985. - č.8. - S. 15-19.

149. Elkonin, D.B. Z knihy "Vybrané diela" / D.B. Elkonin // Vestn. MA "Rozvoj vzdelávania". 1996. - č.1. - S.56-63.

150. Adams, T. Počítače vo vzdelávaní: kabát mnohých farieb // Počítačová výchova. 1988.V.12. -#1. p. 1-6.

151 Cohen, V.B. Kritériá a hodnotenie mikropočítačového výukového softvéru // Technológia vzdelávania. 1983. č.

152. Eysenck Dedičnosť a prostredie: stav diskusie // Vzdelávacia analýza. 1982. č.2.

153. Kulhavý R.W. Spätná väzba v písomnej výučbe // Prehľad pedagogického výskumu. 1977. V. 47.

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

R. P. Romanského

Technická univerzita, Sofia, Bulharsko

Úvod

Pre rozvoj výpočtovej techniky a zlepšenie architektonickej organizácie počítačových systémov (CS) je potrebné neustále vzdelávanie a sebazdokonaľovanie počítačových špecialistov a študentov. Pri realizácii tohto tréningu je potrebné kombinovať formy tradičného tréningu s možnosťami sebavzdelávania, dištančné vzdelávanie, praktický vývoj projektov a realizácia výskumných experimentov . Podstatnú úlohu vo výučbe v oblasti informatiky zohráva využívanie moderných metód štúdia architektonickej organizácie a analýzy výkonnosti systému CS. V tomto zmysle použitie metód modelovania v procese štúdia základných štruktúr rôznych CS a organizovania počítačových procesov umožňuje vyvinúť vhodný matematický popis skúmaného objektu a vytvoriť softvér na vykonávanie počítačových experimentov [Romansky, 2001, Arons, 2000]. Analýza experimentálnych výsledkov modelovania [Bruyul, 2002] umožňuje vyhodnotiť hlavné charakteristiky systému a výkonnosť študovaných CS.

Použitie modelovania v procese štúdia CS nám umožňuje preskúmať vlastnosti architektúry a organizácie výpočtov a riadenia. Dá sa to uskutočniť na základe modelového experimentu, ktorého organizácia zahŕňa navrhnutie počítačového modelu ako postupnosti troch komponentov (konceptuálny model, matematický model, softvérový model) a implementáciu tohto modelu vo vhodnom operačnom prostredí. V tomto príspevku uvažujeme o možnosti využitia rôznych metód na štúdium CS v procese ich štúdia, a to najmä o aplikácii princípov modelovania pri štúdiu prebiehajúcich procesov, ako aj pri analýze výkonnosti systému CS. Hlavným cieľom je definovať zovšeobecnený postup pre počítačové modelovanie ako postupnosť vzájomne súvisiacich krokov a predstaviť hlavné etapy metodológie výskumu modelovania. Na tento účel ďalšia časť predstavuje všeobecnú formalizáciu počítačového spracovania informácií a vlastnosti počítačovej výpočtovej techniky ako predmetu štúdia. Aplikácia princípov modelovania v procese štúdia CS je spojená s metodologickou organizáciou učenia v tradičnom, dištančnom alebo distribuovanom zmysle.

Počítačové systémy ako objekt štúdia a metódy výskumu

Jedným z hlavných cieľov špecializovaných vzdelávacích kurzov v oblasti počítačových systémov a výskumu výkonnosti je vyškoliť budúcich a súčasných konštruktérov počítačov, vývojárov výpočtovej techniky a používateľov CS v správnom využívaní technologických možností modelovania a merania charakteristík počítačov. systémov. Tieto možnosti sa využívajú ako v procese hodnotenia efektívnosti nových počítačových projektov, tak aj pri realizácii komparatívna analýza existujúce systémy. V procese učenia je úlohou objasniť postupnosť výskumných etáp a možnosti spracovania experimentálnych výsledkov s cieľom získať adekvátne odhady indexov výkonnosti. Táto úloha môže byť spresnená v závislosti od konkrétnej oblasti počítačového učenia a vlastností princípov uvažovaného počítačového spracovania informácií.

Ryža. 1. Informačná podpora počítačového spracovania.

Počítačové spracovanie sa vo všeobecnosti týka implementácie určitých funkcií na transformáciu vstupných údajov do konečných riešení. To určuje dve úrovne funkčnej transformácie informácie (obr. 1):

matematická transformácia informácií - reálne spracovanie údajov vo forme matematických objektov a je reprezentované zovšeobecnenou funkciou f:D®R, ktorá zobrazuje prvky množiny údajov D v prvkoch množiny výsledkov R;

počítačová implementácia spracovania - predstavuje špecifickú implementáciu f*:X®Y matematickej funkcie f v závislosti od počítačového a softvérového vybavenia na základe vhodnej fyzickej reprezentácie reálnych informačných objektov.

Výsledkom je, že môžeme napísať zovšeobecnený funkčný model počítačového spracovania r = f(d)ºj 2 (f*[ 1(d)]), kde funkcie j 1 a j 2 sú pomocné na kódovanie a dekódovanie informácií.

Vzhľadom na CS ako predmet štúdia je potrebné mať na pamäti, že počítačové spracovanie pozostáva z procesov, z ktorých každý môže byť reprezentovaný ako štruktúra I = , kde: t je počiatočný moment výskytu procesu; A - definovanie atribútov; T - procesná stopa. Posledná zložka formálneho popisu určuje časový sled udalostí e j na adresovanie daného procesu prvkom systémového zdroja S=(S 1 , S 2 , …, S n ). Postupnosť časových krokov a zaťaženie systémových prostriedkov umožňujú určiť profil výpočtového procesu (obr. 2).

Ryža. 2. Približný profil počítačového procesu.

Podpora rôznych procesov v organizácii počítačového spracovania tvorí systémové zaťaženie počítačového prostredia. Pre každý moment (t =1,2,...) môže byť reprezentovaný vektorom V(t)=Vt= , ktorej prvky vyjadrujú voľné (v j =0) alebo obsadené (v j =1) zariadenie S j єS (j=1,2,...,n).

Pri štúdiu CS je potrebné určiť súbor základných systémových parametrov, ktoré odrážajú podstatu počítačového spracovania, ako aj vypracovať metodiku na štúdium správania sa systémového zdroja a prebiehajúcich procesov. Ako hlavné parametre systému (výkonnostné indexy) je možné študovať napríklad pracovné zaťaženie každého prvku systémového zdroja, celkové zaťaženie systému CS, čas odozvy pri riešení súboru úloh v režime viacerých programov, stupeň stability (perzistencie) zariadení, náklady na počítačové spracovanie, efektívnosť plánovania paralelných alebo pseudoparalelných procesov a pod.

Typický študijný program v oblasti analýzy a výskumu výkonnosti CS by mal diskutovať o hlavných teoretických a praktických problémoch v nasledujúcich oblastiach:

možnosť štúdia výkonnosti počítačového vybavenia a efektívnosti počítačových procesov;

aplikácie účinných metód výskum (meranie, modelovanie);

technologické vlastnosti parametrov meracieho systému (benchmark, monitoring);

technologické vlastnosti a organizácia modelovania (analytické, simulačné atď.);

metódy analýzy experimentálnych výsledkov.

To všetko je spojené s aplikáciou tejto výskumnej metódy a výberom vhodných nástrojov. V tomto zmysle je na obr. 3 je znázornená približná klasifikácia metód na štúdium CS a procesov. Možno identifikovať tri hlavné skupiny:

Softvérové zmesi - predstavujú matematické závislosti pre hodnotenie výkonu procesora na základe aplikačných koeficientov jednotlivých prevádzkových tried. Umožňuje vyhodnotiť zaťaženie procesora štatistickou analýzou po vykonaní typických programov.

Metódy počítania - umožňujú získať spoľahlivé informácie o priebehu počítačových procesov na základe priamej registrácie určitých hodnôt dostupných parametrov COP. Na to je potrebné použiť alebo vyvinúť vhodný počítací nástroj (monitor) a zorganizovať vykonanie počítacieho experimentu. Je potrebné poznamenať, že moderné operačné systémy majú svoje vlastné systémové monitory, ktoré možno použiť na úrovni softvéru alebo firmvéru.

Metódy modelovania – používajú sa v prípade, keď neexistuje skutočný objekt experimentu. Štúdium štruktúry alebo prebiehajúcich procesov v CS sa uskutočňuje na základe počítačového modelu. Odráža najdôležitejšie aspekty správania sa konštrukčných a systémových parametrov v závislosti od cieľa. Pre vývoj modelu je potrebné zvoliť najvhodnejšiu metódu modelovania, ktorá umožňuje získať maximálnu primeranosť a spoľahlivosť.

Ryža. 3. Klasifikácia výskumných metód pre CS a procesy.

Tradičný vzdelávací proces zahŕňa vedenie hlavného kurzu prednášok v spojení so súborom cvičení v triede a / alebo laboratórna dielňa. V oblasti informatiky pri štúdiu organizácie CS a princípov riadenia počítačových procesov (na nízkej a at vysoký stupeň), ako aj pri analýze výkonu systému je často potrebné vyvíjať počítačové modely pri vykonávaní laboratórnych úloh v triede alebo pri vlastnej implementácii projektov. Aby ste ich úspešne dokončili praktická práca a na získanie potrebných praktických zručností je potrebné určiť postupnosť etáp a prezentovať technologické črty vývoja modelu. To umožní študentom získať potrebné vedomosti o vývoji adekvátnych a spoľahlivých počítačových modelov na štúdium, hodnotenie a porovnávaciu analýzu výkonnosti systémov rôznych počítačových architektúr. V dôsledku toho sa ďalej navrhuje zovšeobecnený postup vykonávania modelovania, ako aj metodická schéma na modelovanie štúdia CS a procesov.

Postup počítačovej simulácie pri štúdiu CS a procesov

MOŽNOSTI APLIKÁCIE POČÍTAČOVEJ SIMULÁCIE V PROCESE SEBAAKTUALIZÁCIE UČITEĽA POČÍTAČOV V MODERNOM VZDELÁVACOM PRIESTORE

cand. ped. vedy, docent Katedry počítačových technológií a informatizácie školstva e-mail: e [e-mail chránený] en

Štátna univerzita v Kursku

Článok prezentuje možnosti využitia počítačového modelovania ako jednej z metód realizácie sebarealizácie učiteľa informatiky na všetkých stupňoch vysokoškolského systému, charakteristiku počítačového modelovania ako efektívnej metódy poznávania v informačnom vzdelávacom prostredí. Osobitné miesto je v príspevku venované popisu princípov výučby počítačového modelovania a etapám počítačového modelovania, ktorých realizácia prispieva k sebaaktualizácii učiteľov informatiky.

Kľúčové slová: metóda počítačovej simulácie, model, profesijná sebaaktualizácia učiteľa informatiky, viacúrovňový systém vysokoškolského vzdelávania, odborná príprava.

Jedným z najdôležitejších trendov moderného odborného vzdelávania je informatizácia, ktorá umožňuje posunúť vzdelávací proces na novú kvalitatívnu úroveň a novým spôsobom odhaliť potenciál pedagogických zamestnancov v moderných spoločensko-kultúrnych podmienkach. Moderné rýchlo sa meniace a rýchlo sa rozvíjajúce informačné prostredie kladie veľké nároky na sebarealizáciu moderného učiteľa informatiky.

Vládny program Ruská federácia„Informačná spoločnosť (2011-2020)“ a Národná doktrína vzdelávania Ruskej federácie do roku 2025 zdôrazňujú potrebu výrazných zmien týkajúcich sa možných metód modernizácie existujúceho vzdelávacieho procesu v rôznych oblastiach založených na využívaní informačných technológií.

Jedna z najefektívnejších vyučovacích metód v moderné podmienky modernizácie vzdelávacieho systému je využitie počítačovej simulácie. Počítačové modelovanie je pomerne univerzálna výskumná metóda v rôznych tematických oblastiach. moderná veda. Počítačové modelovanie je chápané ako výskumná metóda založená na konštrukcii a štúdiu počítačového modelu objektu alebo procesu [Pikalov 2010]. Hlavným špecifikom počítačovej simulácie je možnosť jej využitia na holistické štúdium skúmaného objektu.

Pri tvorbe a štúdiu počítačového modelu prebieha proces zobrazovania a reprodukovania analógového alebo náhradného objektu reálneho alebo projektovaného systému a procesu, a to nielen štruktúry, prvkov, vlastností, ale aj vzťahov a vzťahov medzi prvkami a procesmi. vonkajšie prostredie je odhalené. Počítačové modelovanie, predstavujúce určitý druh modelovania, umožňuje popísať skúmaný systém alebo proces len s určitým stupňom priblíženia sa realite, berúc do úvahy existujúce vzťahy a

vzory medzi hlavnými komponentmi pôvodného objektu. Konečným výsledkom počítačovej simulácie je získanie kvantitatívnych a kvalitatívnych charakteristík potrebných na analýzu skúmaných systémov alebo procesov, rozhodovanie o ich optimalizácii a modernizácii, predpovedanie správania v rôznych podmienkach.

Modelovanie možno definovať ako jednu z hlavných metód poznávania, ktoré je formou odrazu reality a spočíva v objasňovaní alebo reprodukovaní určitých vlastností reálnych predmetov, predmetov a javov pomocou iných predmetov, procesov, javov, alebo pomocou abstraktného popisu v forma obrazu, plánu, máp, množín rovníc, algoritmov a programov [Biryukov, Gasteev, Geller 1974].

Budúci učiteľ informatiky by mal vedieť realizovať svoj osobnostný a odborný potenciál vo vzťahu k obsahovej a teoretickej stránke odborná činnosť. Primeranosť moderného pedagogické metódy zabezpečuje produktivitu sebarealizácie. Široké možnosti pri riešení problémov sebarealizácie poskytuje metóda počítačovej simulácie.

Sebaaktualizácia je faktorom, ktorý zabezpečuje konkurencieschopnosť moderného učiteľa informatiky, rozširuje jeho osobnostný a profesionálny potenciál pri neustále sa meniacich zložitých úlohách v modernom vzdelávacom priestore.

Sebaaktualizácia je hlavným aktuálnym problémom vysokoškolského vzdelávania. „Sebaaktualizácia“ (z lat. asShaNB – skutočný, skutočný) sa považuje za túžbu človeka po čo najplnšej identifikácii a rozvoji svojich osobných schopností [Karpenko 1985].

Profesionálna sebarealizácia určuje efektivitu formovania a rozvoja budúceho učiteľa informatiky v procese riešenia stále zložitejších úloh na rôznych úrovniach. moderné vzdelávanie: V profilové triedy(informačné technológie), v strednom odbornom školstve, v systéme výučby študentov pregraduálneho a magisterského štúdia, v systéme ďalšieho odborného vzdelávania.

Organizácia vzdelávacieho procesu založená na počítačovej simulácii, zameraná na sebarealizáciu učiteľa informatiky, je založená na systéme didaktických princípov, ktoré sa odrážajú v dielach klasických a moderných autorov - I.P. Podlasogo, Yu.K. Babanský, L.V. Žanková, V.A. Slastenina a iné.Všetky didaktické zásady predstavujú jednotný systém a sú zamerané na dosiahnutie vzdelávacích, poznávacích, vývinových úloh, ktorých riešenie prispieva ku komplexnej sebaaktualizácii učiteľa informatiky v rôznych fázach jeho formovania a rozvoja. Bol odhalený systém definovania princípov implementácie počítačovej simulácie v procese sebaaktualizácie budúceho učiteľa informatiky, ktoré odrážajú hlavné zákonitosti vzdelávacieho procesu. V procese sebaaktualizácie budúceho učiteľa sa javí ako vhodné zdôrazniť nasledovné princípy:

1) princíp vedeckého charakteru, ktorý zabezpečuje použitie v vzdelávací proces najnovšie úspechy v oblasti aplikácie počítačového modelovania pre organizáciu výskumných a výskumných aktivít študentov;

2) princíp prístupnosti, ktorý znamená primeranosť študovaného materiálu podľa veku a individuálnych charakteristíkštudentov a úroveň ich teoretickej a praktickej prípravy;

3) princíp viditeľnosti, ktorý zabezpečuje konštrukciu počítačového modelu vo vizuálnej podobe, ktorá čo najprimeranejšie odhaľuje podstatné súvislosti a vzťahy skúmaných systémov alebo procesov;

4) princíp systematickosti, ktorý zahŕňa zohľadnenie rôznych druhov kompetencií, získaných vedomostí a formovaných zručností a schopností v systéme budovania všetkých školenia a celý obsah vzdelávania ako systémov zaradených do seba a do spoločný systém informačnej kultúry a vyžadujúce racionálne rozdelenie vzdelávací materiál na sémantických fragmentoch a ich postupnom osvojovaní s neustálym odkazom na celok;

5) princíp postupnosti, ktorý spočíva v plánovaní obsahu, ktorý sa rozvíja vo vzostupnej línii, kde sa každý nový poznatok opiera o predchádzajúci a vyplýva z neho;

6) princíp prepojenia teórie a praxe, z ktorého vyplýva, že poznatky získané žiakmi interagujú so životom, uplatňujú sa v praxi, využívajú sa na štúdium, poznávanie a pretváranie okolitých procesov a javov; uvedomenie si dôležitosti získaných vedomostí prispieva k zvýšeniu záujmu o učenie, čo pozitívne ovplyvňuje motiváciu a efektivitu vzdelávacích aktivít;

7) princíp činnosti, ktorý zabezpečuje jasné pochopenie študovaného vzdelávacieho materiálu. Na organizáciu aktívnej asimilácie vedomostí študentmi a rozvoj nezávislosti mentálnych akcií počas vzdelávacieho procesu je potrebné predložiť kognitívnu úlohu, ktorej riešenie umožňuje motivujúce tvorivé hľadanie a duševnú aktivitu;

8) princíp flexibility počítačových modelov, chápaný ako ich súlad s reálnym objektom a ich súlad s inými modelmi, ktoré tvoria systém poznatkov v danej tematickej oblasti a v obsahu vzdelávania vo všeobecnosti, ako aj možnosť rýchla modernizácia študovaného počítačového modelu v priebehu experimentálnych prác;

9) princíp integratívnosti, ktorý poskytuje možnosť integrácie vyvinutých modelov v rôznych podmienkach vzdelávacieho priestoru; tento princíp zabezpečuje aj integráciu rôznych disciplín, sfér a oblastí činnosti s cieľom riešiť špecifické pedagogické problémy;

10) princíp otvorenosti, ktorý poskytuje možnosť trvalej modifikácie vytvoreného počítačového modelu v závislosti od potrieb a podmienok školenia.

Organizácia vzdelávacieho procesu založená na používaní počítača

modelovanie zamerané na sebarealizáciu učiteľa informatiky,

mali by ste postupovať podľa nasledujúcich krokov [Kelton, Lowe 2004]:

Formulácia úlohy;

Zber údajov (informácií) a definícia koncepčného modelu;

Stanovenie primeranosti koncepčného modelu;

Formalizácia alebo vytvorenie matematického modelu;

Tvorba počítačového modelu;

Kontrola modelu počítača;

Plánovanie experimentov;

Vykonávanie experimentov s počítačovým modelom;

Analýza a interpretácia výstupných údajov;

Použitie výsledkov.

Identifikované fázy sa vykonávajú iteratívne, to znamená, že dochádza k návratu k

predchádzajúce etapy a ich opätovné vykonanie s cieľom objasniť niektoré

parametre vyvinutého modelu. Prezentovaná postupnosť etáp odráža všeobecný prístup k vykonávaniu počítačovej simulácie na študovaných objektoch a umožňuje vám pri organizácii vzdelávacieho procesu postupovať podľa metodológie počítačovej simulácie.

Je dôležité zdôrazniť, že štádiá počítačovej simulácie takmer úplne zodpovedajú štádiám exploratívneho učenia. Vo svojej rozšírenej forme prieskumné učenie predpokladá, že študent:

Identifikuje a predstavuje problém, ktorý treba vyriešiť;

Ponuky možné riešenia;

Kontroluje tieto možné riešenia;

Na základe údajov vyvodzuje závery v súlade s výsledkami;

Aplikuje závery na nové údaje; robí zovšeobecňovanie.

Vzdelávací proces by mal podľa priaznivcov výskumného vzdelávania ideálne modelovať proces vedeckého bádania, hľadania nových poznatkov [Klarin 1998]. Zhoda etáp, ako aj metodológia počítačového modelovania a tréningu výskumu umožňuje aktívne zaviesť túto metódu do vzdelávacieho procesu ako spôsob rozvoja výskumných schopností študentov, čo prispieva k sebaaktualizácii budúcnosti. učitelia informatiky.

Výsledkom počítačovej simulácie je vytvorenie počítačového modelu. Počítačový model sa chápe ako [Lychkina 2000]:

□ podmienený obraz objektu alebo nejakého systému, popísaný pomocou vzájomne prepojených počítačových tabuliek, vývojových diagramov, diagramov, grafov, nákresov, fragmentov animácií, hypertextov atď. a zobrazujúci štruktúru a vzťahy medzi prvkami objektu - štrukturálny -funkčný model;

□ samostatný program, súbor programov, softvérový balík, ktorý umožňuje pomocou postupnosti výpočtov a grafického zobrazenia ich výsledkov reprodukovať (simulovať) procesy fungovania objektu pod vplyvom rôznych (vrátane náhodných) faktorov na ňom - simulačné modely. V diele I.Yu. Pikalová určuje, že využitie simulácie na analýzu zložitých systémov je založené na vývoji štatistických testovacích metód (metóda Monte Carlo), ktoré umožňujú modelovanie náhodných faktorov pomocou výpočtovej techniky, čo vedie k rýchlejším výpočtom a experimentom s komplexnými systémami [Pikalov 2014 ].

Pojem model dáva metóde využitia počítačovej simulácie vo vzdelávacom procese široký rozsah medzipredmetové komunikácie, ktorej formovanie je jednou z hlavných úloh sebaaktualizácie učiteľa informatiky. Samotná činnosť budovania modelu – modelovanie – je zovšeobecnený typ činnosti, ktorý charakterizuje informatiku [Kasprazhak 2004]. Okrem toho sa koncepty a metóda modelovania študujú na modeloch rôznych tematických oblastí, čím sa odhaľuje ich zhoda. Účtovanie medzipredmetovej komunikácie je nevyhnutná podmienkaúspešné učenie. Rozvoj myslenia a rozhľadu študentov závisí od toho, ako sa toto spojenie uskutočňuje. Okrem toho správna implementácia interdisciplinárnych súvislostí prispieva k formovaniu vedeckého svetonázoru, pomáha študentom objavovať vzťahy medzi objektmi a javmi vo svete okolo nich a vytvára holistický pohľad na skúmané javy a procesy reálneho sveta [ Volodin 2005].

Organizácia výchovno-vzdelávacieho procesu na báze interdisciplinárnych súvislostí prispieva k zapojeniu žiakov do predmetovo-praktickej činnosti, ktorá zahŕňa aktívne získavanie poznatkov, ich tvorivé využitie, rozvoj kognitívnych poznatkov.

činnosť a samostatnosť, formovanie vedeckého svetonázoru. Formovanie interdisciplinárnych súvislostí na základe modelovania je podmienené využitím množstva metód získavania vedomostí a zručností (analýza, syntéza, indukcia, dedukcia atď.).

Na druhej strane A.V. Yastrebov vo svojom dizertačnom výskume [Yastrebov 2003] poznamenáva, že „najvyšším cieľom vzdelávania je vychovať odborníka, ktorý je schopný samostatne formulovať problémy v oblasti odbornej činnosti a riešiť ich ...“, „... vysokoškolské vzdelanie by malo vychovať odborníka so sebauvedomením výskumníka, bez ohľadu na to, či to bude vedec v užšom zmysle slova, vedec-inžinier alebo vedec-učiteľ.

Proces tvorby počítačových modelov má obrovský rozvojový potenciál a prispieva k efektívnejšiemu toku procesu sebaaktualizácie vo všetkých fázach formovania a rozvoja profesionála v oblasti výučby informatiky. Znalosť základov počítačového modelovania je kanálom na implementáciu rozvojového vzdelávania, ktorý vám umožní posunúť učiteľa na novú kvalitatívnu úroveň a dosiahnuť nielen výšky. odborná spôsobilosť ale osobný rozvoj.

Bibliografický zoznam

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

Volodin A.A. Počítačové simulačné modelovanie pri štúdiu základov digitálnej techniky budúcimi učiteľmi techniky: dis. ... cukrík. ped. Vedy: 13.00.02. M., 2005

Kelton W., Lowe A. Simulačné modelovanie. CS klasika. 3. vyd. Petrohrad: Peter; Kyjev: BHV Publishing Group, 2004. 847 s.: ill.

Klarin M.V. Inovácie vo svetovej pedagogike: Učenie na základe výskumu, hier, diskusií, analýzy zahraničných skúseností. M., Riga: Pedagogické centrum "Experiment", SPC "Experiment", 1998. 180 s.: chor.

Stručný psychologický slovník / komp. L.A. Karpenko; pod celkom vyd. A.V. Petrovský, M.G. Jaroševskij. M.: Politizdat, 1985. 431 s.

Lychkina N.N. Moderné trendy v simulačnom modelovaní // Bulletin univerzity. Séria "Systémy riadenia informácií". M.: GUU, 2000. č. 2.

Pikalov I.Yu. Štúdium počítačového modelovania v kurze „Informácie a komunikačných technológií vo vede a výrobe” // Veda a modernita. 2010. Číslo 6-1. 307-312.

Pikalov I.Yu. Aplikácia simulačného modelovania a expertných systémov v ekonomickej analýze // Auditorium. Elektronický vedecký časopis Kursky štátna univerzita. 2014. Číslo 4 (4). s. 93-95. URL: http://auditorium.kursksu.ru/pdf/004-017.pdf

Voliteľné predmety v špecializované školenie: Vzdelávací odbor „Informatika“ / pod všeobecn. vyd. A.G. Kasprazhak, Ministerstvo školstva Ruskej federácie - Národný vzdelávací fond. M.: Vita-Press, 2004. 112 s.

Yastrebov A.V. Modelovanie vedeckého výskumu ako prostriedku optimalizácie prípravy študenta vysokej školy pedagogickej: dis. doc. ped. Vedy: 13.00.08. M., 2003.

Lewy A. Plánovanie školských osnov. Paríž, 1977.

Aplikácia simulácie na vzdelávanie v oblasti informatiky

R. P. Romanského

Technická univerzita, Sofia, Bulharsko

Úvod

Pre rozvoj výpočtovej techniky a zlepšenie architektonickej organizácie počítačových systémov (CS) je potrebné neustále vzdelávanie a sebazdokonaľovanie počítačových špecialistov a študentov. Táto odborná príprava by mala spájať formy tradičného vzdelávania s možnosťami samoštúdia, dištančného vzdelávania, praktických projektov a výskumných experimentov. Podstatnú úlohu vo výučbe v oblasti informatiky zohráva využívanie moderných metód štúdia architektonickej organizácie a analýzy výkonnosti systému CS. V tomto zmysle použitie metód modelovania v procese štúdia základných štruktúr rôznych CS a organizovania počítačových procesov umožňuje vyvinúť vhodný matematický popis skúmaného objektu a vytvoriť softvér na vykonávanie počítačových experimentov [Romansky, 2001, Arons, 2000]. Analýza experimentálnych výsledkov modelovania [Bruyul, 2002] umožňuje vyhodnotiť hlavné charakteristiky systému a výkonnosť študovaných CS.

Počítačové systémy ako objekt štúdia a metódy výskumu

Jedným z hlavných cieľov špecializovaných vzdelávacích kurzov v oblasti počítačových systémov a výskumu výkonnosti je vyškoliť budúcich a súčasných konštruktérov počítačov, vývojárov výpočtovej techniky a používateľov CS v správnom využívaní technologických možností modelovania a merania charakteristík počítačov. systémov. Tieto možnosti sa využívajú ako v procese hodnotenia efektívnosti nových počítačových projektov, tak aj pri vykonávaní porovnávacej analýzy existujúcich systémov. V procese učenia je úlohou objasniť postupnosť výskumných etáp a možnosti spracovania experimentálnych výsledkov s cieľom získať adekvátne odhady indexov výkonnosti. Táto úloha môže byť spresnená v závislosti od konkrétnej oblasti počítačového učenia a vlastností princípov uvažovaného počítačového spracovania informácií.

Ryža. 1. Informačná podpora počítačového spracovania.

Ryža. 2. Približný profil počítačového procesu.

Typický študijný program v oblasti analýzy a výskumu výkonnosti CS by mal diskutovať o hlavných teoretických a praktických problémoch v nasledujúcich oblastiach:

možnosť štúdia výkonnosti počítačového vybavenia a efektívnosti počítačových procesov;

aplikácia efektívnych výskumných metód (meranie, modelovanie);

technologické vlastnosti parametrov meracieho systému (benchmark, monitoring);

technologické vlastnosti a organizácia modelovania (analytické, simulačné atď.);

metódy analýzy experimentálnych výsledkov.

Ryža. 3. Klasifikácia výskumných metód pre CS a procesy.

Tradičný vzdelávací proces zahŕňa vedenie hlavného kurzu prednášok v spojení so súborom cvičení v triede a/alebo laboratórnych cvičení. V oblasti informatiky je pri štúdiu organizácie CS a princípov riadenia počítačových procesov (na nízkej a vysokej úrovni), ako aj pri analýze výkonu systému často potrebné vyvíjať počítačové modely pri vykonávaní laboratórnych úloh. v triede alebo pri samostatnej realizácii projektov. Pre úspešnú realizáciu týchto praktických prác a získanie potrebných praktických zručností je potrebné určiť postupnosť etáp a prezentovať technologické črty vývoja modelu. To umožní študentom získať potrebné vedomosti o vývoji adekvátnych a spoľahlivých počítačových modelov na štúdium, hodnotenie a porovnávaciu analýzu výkonnosti systémov rôznych počítačových architektúr. V dôsledku toho sa ďalej navrhuje zovšeobecnený postup vykonávania modelovania, ako aj metodická schéma na modelovanie štúdia CS a procesov.

Postup počítačovej simulácie pri štúdiu CS a procesov

Hlavnou úlohou počítačovej simulácie pri štúdiu CS a procesov je získavanie informácií o výkonnostných indexoch. Plánovanie modelového experimentu v procese učenia sa vykonáva na základe nasledujúcich krokov:

zber empirických údajov pre konkrétne hodnoty základné parametre systému;

štruktúrovanie a spracovanie empirických informácií a vývoj funkčného diagramu modelu;

určenie apriórnych informácií a definičných oblastí prevádzkových parametrov pre vypracovanie vhodného matematického modelu pôvodného objektu;

implementácia modelových experimentov, akumulácia modelových informácií a ich následná analýza.

Zovšeobecnený formalizovaný postup modelového výskumu pre organizáciu modelového experimentu je znázornený na obr. 4.

Ryža. 4. Postup modelovej štúdie.

Počiatočný cieľ je určený potrebou študovať skutočný objekt (systém alebo proces). Hlavné kroky postupu sú nasledovné:

Definovanie základného konceptu budovania modelu rozkladom objektu na subsystémy a zavedením prijateľnej miery idealizácie pre niektoré aspekty správania sa systémových procesov.

Matematická formalizácia štruktúry a vzťahov v skúmanom objekte na základe vhodného formálneho systému.

Matematický popis fungovania reálneho systému a vývoj vhodného funkčného modelu v závislosti od účelu modelovania.

Implementácia matematického modelu pomocou najvhodnejšej modelovacej metódy.

Popis vytvoreného matematického modelu pomocou vhodného softvérového prostredia (špecializovaného alebo univerzálneho).

Vykonávanie experimentov na základe vytvoreného modelu a následné spracovanie a interpretácia modelových informácií na vyhodnotenie parametrov predmetu štúdia.

Hlavné metódy počítačovej simulácie sú nasledovné:

Analytické metódy – využívajú matematické nástroje na popis komponentov reálneho systému a prebiehajúcich procesov. Na základe zvoleného matematického prístupu je matematický model zvyčajne zostavený ako systém rovníc, ktorý uľahčuje programovanie, implementácia si však vyžaduje vysokú presnosť formulácií a prijatých pracovných hypotéz, ako aj významné overenie.

Simulačné (imitačné) metódy - správanie reálneho objektu napodobňuje softvérový simulátor, ktorý pri svojej práci využíva reálnu záťaž (emulácia) alebo softvérový model záťaže (simulácia). Takéto modely umožňujú štúdium zložitých systémov a získavanie spoľahlivých výsledkov, ale vykonávajú sa včas, čo určuje hlavnú nevýhodu metódy - značnú spotrebu počítačového času.

Empirické metódy sú kvantitatívne metódy na registráciu, akumuláciu a analýzu informácií o fungovaní reálneho objektu, na základe ktorých je možné zostaviť štatistický model pre jeho štúdium. Na vyjadrenie vzťahu vybraných parametrov (napríklad zo súboru primárnych faktorov) a na výpočet štatistických charakteristík sa zvyčajne používajú lineárne alebo nelineárne rovnice.

Hlavnou úlohou počítačovej simulácie je vytvorenie adekvátneho modelu, pomocou ktorého je možné presne znázorniť štruktúru skúmaného systému a prebiehajúce procesy. Vývoj počítačového modelu zahŕňa tri po sebe nasledujúce úrovne - konceptuálny model (ideologický koncept štruktúrovania modelu), matematický model (obraz konceptuálneho modelu pomocou matematického formálneho systému) a programový model (implementácia softvéru). matematického modelu s vhodným jazykovým prostredím). Na každej úrovni počítačovej simulácie je potrebné skontrolovať primeranosť modelu, aby bola zabezpečená spoľahlivosť výsledného modelu a presnosť výsledkov modelových experimentov. Špecifickosť jednotlivých etáp postupu modelovania určuje aplikované prístupy a prostriedky hodnotenia primeranosti. Tieto vlastnosti si našli miesto vo vyvinutej metodológii počítačového modelovania, ktorá je uvedená nižšie.

Metodológia modelového výskumu

V procese počítačového modelovania, bez ohľadu na použitú metódu, je možné určiť zovšeobecnenú matodologickú schému modelovej štúdie (obr. 5). Navrhovaná formalizovaná metodická postupnosť poskytuje niekoľko hlavných fáz, ktoré sú uvedené nižšie. V podstate predstavuje iteratívny postup na získanie potrebnej spoľahlivosti vyvinutého počítačového modelu na základe formulácie hypotézy počiatočného modelu a jej postupnej modifikácie. Tento prístup je úspešný pri štúdiu zložitých systémov, ako aj pri absencii dostatočných a priori informácií pre skúmaný objekt.

Fáza "formulácia"

V prvej fáze vývoja modelu je potrebné presne a jasne definovať objekt modelovania, podmienky a hypotézy štúdie, ako aj kritériá hodnotenia efektívnosti modelu. To umožní vyvinúť koncepčný model a definovať ho v abstraktných termínoch a konceptoch. Abstraktný popis zvyčajne definuje počiatočné princípy tvorby modelu (základné aproximácie, definičné rozsahy premenných, výkonnostné kritériá a typy očakávaných výsledkov). V tejto fáze je možné definovať tieto čiastkové fázy:

Definícia a analýza úlohy. Zahŕňa jasne definovanú podstatu výskumnej úlohy a plánovanie potrebných aktivít. Na základe analýzy problému sa určí objem očakávaných akcií a potreba dekompozície úloh.

Určenie typu počiatočných informácií. Tieto informácie umožňujú získať správne výstupné výsledky simulácie, a preto je potrebné poskytnúť potrebnú úroveň spoľahlivosti odhadov.

Zavedenie predpokladov a hypotéz. Je to potrebné, keď nie je dostatok informácií na implementáciu modelu. Predpoklady nahrádzajú chýbajúce údaje alebo chýbajúce údaje úplne. Hypotézy sa týkajú typu možných výsledkov alebo prostredia implementácie skúmaných procesov. Počas procesu modelovania je možné tieto hypotézy a predpoklady prijať, zamietnuť alebo upraviť.

Definícia hlavného obsahu modelu. Na základe použitej metódy modelovania sa uvádza charakteristika reálneho objektu, úloha a spôsob jej riešenia. Výsledkom tejto čiastkovej etapy je formulácia základnej koncepcie modelu, formalizovaný popis reálnych procesov a výber vhodnej aproximácie.

Stanovenie parametrov modelu a výber kritérií účinnosti. V tejto čiastkovej fáze sa určujú primárne a sekundárne faktory, vstupné akcie a očakávané výstupné odozvy modelu, čo je obzvlášť dôležité na dosiahnutie požadovanej presnosti matematického popisu. S definíciou je spojené spresnenie výkonnostných kritérií funkčné závislosti posúdenie odozvy systému pri zmene parametrov modelu.

Abstraktný popis modelu. Všeobecná formulačná fáza konceptuálneho modelu završuje konštrukciu abstraktného modelu vo vhodnom prostredí abstraktných pojmov – napríklad vo forme blokového diagramu, ako vývojového diagramu (Data Flow Diagram), vo forme grafického diagram (Štátna prechodová sieť) atď. Táto abstraktná reprezentácia uľahčuje zostavenie matematického modelu.

Ryža. 5. Metodologická schéma modelovej štúdie.

Fáza "dizajn"

Návrh počítačového modelu je spojený s vývojom matematického modelu a jeho softvérovým popisom.

Matematický model je znázornením štruktúry skúmaného objektu a prebiehajúcich procesov vo vhodnej matematickej forme Y=Ф(X, S, A, T), kde: X je množina vonkajších vplyvov; S - súbor parametrov systému; A - odráža funkčné správanie (fungujúce algoritmy); T - doba chodu. Správanie (reakcia) objektu Y teda modeluje súbor funkčných vplyvov Ф, reprezentujúcich analytické závislosti (deterministické alebo pravdepodobnostné). V tomto zmysle je matematický model popisom abstraktného modelu pomocou zvoleného matematického systému, ktorý hodnotí prijaté hypotézy a aproximácie, počiatočné podmienky a definované parametre štúdie. Pri vývoji matematického modelu je možné aplikovať známe matematické vzorce, závislosti resp matematické zákony(napríklad rozdelenia pravdepodobnosti), ako aj ich kombinovať a dopĺňať. Najbežnejšie teoretické matematické systémy pre účely modelovania poskytujú možnosť prezentovať matematický model v grafickej podobe - Petriho siete, Markovove reťazce, systémy radenia atď. Na základe kritérií stanovených v predchádzajúcej fáze musí vytvorený matematický model byť vyhodnotený, aby sa dosiahol požadovaný stupeň spoľahlivosti a primeranosti, a potom ho môžete schváliť alebo zamietnuť.

Softvérový model je implementácia matematického popisu v programovom jazyku - na to sa vyberajú vhodné technické a technologické prostriedky. V procese implementácie softvéru sa na základe matematického modelu vypracuje logická štruktúrno-funkčná schéma modelu. Na zostavenie tohto obvodu môžete použiť tradičné blokové schémy alebo grafické nástroje, ktoré sú reprezentované špecializovaným simulačným prostredím - napríklad v GPSS (General Purpose Simulation System) . Softvérová implementácia modelu je úlohou vývoja softvéru a v tomto zmysle podlieha princípom programovacej technológie.

Fáza "objasnenie"

Ryža. 6. Iteračný postup pre spresnenie modelu.

Hlavným účelom kontroly spoľahlivosti modelu je určiť úroveň presnosti zhody pri reprezentácii procesov reálneho objektu a mechanizmu na registráciu výsledkov modelu. Vo všeobecnosti počítačový model predstavuje súbor jednotlivých komponentov a v tomto zmysle je obzvlášť dôležité správne naplánovať testy primeranosti.

Fáza "Vykonanie"

Ide o fázu implementácie vytvoreného modelu (riešenie numerickou metódou alebo realizácia v čase). Hlavným cieľom je získať maximum informácií za minimálne množstvo strojového času. Existujú dve čiastkové etapy:

Plánovanie modelového experimentu - určenie hodnoty kontrolovaných faktorov a pravidiel registrácie pozorovaných faktorov pri realizácii modelu. Výber konkrétneho experimentálneho dizajnu závisí od cieľa štúdie pri optimalizácii času realizácie. Na získanie efektívneho plánu sa zvyčajne používajú štatistické metódy (úplný plán, jednofaktorový plán, randomizovaný plán atď.), ktoré umožňujú odstrániť kombinovaný vplyv pozorovaných faktorov a odhadnúť prípustnú experimentálnu chybu.

Realizácia experimentu - príprava vstupných údajov, počítačová realizácia plánu experimentu a uloženie výsledkov experimentu. Realizáciu experimentu je možné vykonať nasledujúcim spôsobom: simulácia riadenia (na kontrolu výkonu a citlivosti modelu a odhad času modelu); pracovná simulácia (skutočná realizácia vypracovaného experimentálneho plánu).

Etapa "Analýza a interpretácia výsledkov modelu"

Pri realizácii plánu modelového experimentu sa zhromažďujú informácie (výsledky simulácie), ktoré je potrebné analyzovať, aby sa získalo hodnotenie a závery o správaní sa skúmaného objektu. To určuje dva aspekty – výber metód na analýzu experimentálnych informácií a použitie vhodných metód na interpretáciu získaných odhadov. Posledne menovaný je obzvlášť dôležitý pre vytvorenie správnych záverov štúdie. V zmysle prvého aspektu sa zvyčajne používajú štatistické metódy - deskriptívne analýzy (výpočet hraničných hodnôt parametrov, matematické očakávanie, rozptyl a stredná kvadratická chyba; určenie zväzku pre vybraný faktor; výpočet histogramu atď.); korelačná analýza (určenie úrovne faktoriálneho vzťahu); regresná analýza (štúdium kauzálneho vzťahu v skupine faktorov); analýza rozptylu (na stanovenie relatívneho vplyvu určitých faktorov na základe experimentálnych výsledkov).

Výsledky analýzy modelových dát môžu byť prezentované v numerickej alebo tabuľkovej forme pomocou grafických závislostí, diagramov, histogramov atď. Pre výber vhodných grafických prostriedkov je nevyhnutná použitá metóda analýzy, ako aj subjektívne schopnosti experimentátora. prezentovať výsledky experimentu.

Záver

Hlavným cieľom organizácie každého simulačného experimentu je implementácia efektívnej simulácie. Je to spojené so strojovým časom – značné množstvo spracovania v modeli zvyšuje náklady na modelovanie a znižuje efektivitu. Rýchla validácia modelu a dosiahnutie konvergencie sú nevyhnutné pre efektívnosť štúdie. Pre každý reálny systém je často potrebné vytvoriť veľa rôznych modelov, ktoré sa líšia spôsobom dekompozície a mierou detailov, spôsobom modelovania, nástrojmi na implementáciu softvéru atď. V procese výberu najlepšej možnosti je nedostatočné len posúdenie presnosti a primeranosti. Z množiny konvergentných modelov je potrebné vybrať najefektívnejšiu možnosť, ktorá strávi implementáciou minimum času.

Použitý jazyk implementácie softvéru, ako aj úplnosť formálneho systému abstraktnej reprezentácie konceptuálneho modelu, jednoduchosť podmienok popisu, vypracovanie optimálneho plánu a pod. sú nevyhnutné na dosiahnutie dostatočnej efektívnosti Použitie univerzálnych softvérových systémov sa vyznačuje absenciou špecifických jazykových operátorov, a preto sú vhodné predovšetkým na analytické modelovanie. Na implementáciu simulačných modelov je dobrou praxou používať špecializované jazykové prostredia.

Bibliografia

[Bruyul 2002] Bruyul A. SPSS: umenie spracovania informácií. Analýza štatistických údajov. Saint Petersburg: DiaSoft, 2002, - 608 s.

[Romansky, 2001] Romansky R. Matematické modelovanie a štúdium stochastických časových charakteristík spracovania počítačových dát // Informačné technológie. - Moskva, Rusko, 2001, č. 2, - S. 51 - 55.

Arons H., van Asperen E. Počítačová asistencia pri definícii modelu // Zborník z 32. zimnej simulačnej konferencie. - Florida, USA, december 2000. - S. 399-408.

Benveniste A., Fabre E., Haar St. Markovove siete: pravdepodobnostné modely pre distribuované a súbežné systémy // IEEE Transactions on Automatic Control. November 2003, roč. 48, č. 11. - S. 1936-1950.

Butler J.E., Brockman J. B. Webový vzdelávací nástroj, ktorý simuluje jednoduchú počítačovú architektúru // Bulletin ACM SIGCSE. Jún 2001, roč. 33, č. 2. - S. 47-50.

Crosbie R. E. Modelové kurikulum v modelovaní a simulácii: Potrebujeme to? Dokážeme to? // Zborník referátov z 32. zimnej simulačnej konferencie. December 2000.-P. 1666-1668.

Fabre E., Pigourier V. Monitorovanie distribuovaných systémov s distribuovanými algoritmami // Zborník zo 41. konferencie IEEE o rozhodovaní a riadení. - zv. 1. 10.-13. december 2002 - S. 411-416.

Ibbett R.N. WWW Vizualizácia simulácií počítačovej architektúry // Procedings of the 7th Annual Conf. o inováciách a technológiách vo vzdelávaní informatiky. Jún 2002. - S. 247.

Lilja D.J. Porovnanie vyučovacích metód pre analýzu výkonnosti počítačových systémov // IEEE Trans. o vzdelávaní. Február 2001, roč. 44, č. 1, - str. 35-40.

Music G., Zupancic B., Matko D. Petri sieťové modelovanie a návrh supervízneho riadenia v Matlabe // Zborník z konferencie IEEE EUROCON 2003 "Počítače ako nástroj". - zv. 1. 22.-24. sept. 2003. - Slovinsko. - S. 362-366.

Pandey S., Ramamritham K., Chakrabarti S. Monitorovanie dynamického webu s cieľom reagovať na neustále otázky // Zborník z 12. medzinárodnej konferencie o World Wide Web. - Maďarsko, máj 2003, - S. 659-668.

Pockec P., Mardini W. Modelovanie s frontami: empirická štúdia // Zborník z kanadskej konferencie o elektrotechnike a počítačovom inžinierstve. - zv. 1. 13. - 16. máj 2001. - S. 685-689.

Romansky R. a kol. Organizácia informačnej siete InfoNet pre distribuovaný e-Learning // Zborník príspevkov z 3. medzinárodnej konferencie o počítačových systémoch a technológiách (e-Learning). 20. - 21. jún 2002. Sofia, Bulharsko. - P. IV.4-1 - IV.4-6.

Sargent R.G. Verifikácia a validácia simulačných modelov // Zborník zo Zimnej simulačnej konferencie 2003. - zv. 1. 7.-10. decembra 2003. - S. 27.-48.

Stahl, I. GPSS: 40 years of development // Proceedings of the 33th Winter Simulation Conference. December 2001. - S. 577-585.

Ye D, Xiaofer Xu, Yuliu Chen. Integrovaná metodika modelovania pre virtuálne podniky // Zborník príspevkov z 10. konferencie o počítačoch, komunikáciách, riadení a energetike. - zv. 3. október 2002. - S. 1603-1606.

Študent magisterského štúdia

Mordovský štát Pedagogický inštitút pomenovaný po M.E. Evsevyeva

Katedra informatiky a počítačového inžinierstva

Safonov V.I., kandidát fyzikálnych a matematických vied, docent Katedry informatiky a počítačového inžinierstva

Anotácia:

Článok ukazuje dôležitosť modelovania v školskom kurze informatiky. Demonštrované modelovacie a klasifikačné modely predvedené softvérové a interaktívne prostredie na realizáciu počítačovej simulácie.

Kľúčové slová:

modelovanie; informatika; formalizácia; Model; matematický model; matematické modelovanie.

modelovanie; počítačová veda; formalizácia; Model; matematický model; matematické modelovanie.

MDT 004

Štúdium modelingu je významnou súčasťou prípravy školákov. Modelovanie je potrebné považovať za spôsob rozvoja myslenia žiaka a navyše aj za nástroj riešenia rôzne úlohy. Modelovanie je dôležitou metódou vedeckého poznania. V rôznych predmetoch sa okrem informatiky študuje modelovanie napríklad v matematike, fyzike, biológii, chémii atď. Priamo na hodinách informatiky sa však zvažujú kroky stavby modelu, kontrola modelu, tvorba modelov v rôznych počítačových programoch.

Takmer všetky témy školského kurzu informatiky súvisia s modelovaním, vrátane takých tém, ako je algoritmizácia a programovanie. Autori učebníc informatiky sa domnievajú, že najdôležitejšou úlohou pri výučbe modelovania je formovanie schopnosti analyzovať a zostavovať modely. Tieto zručnosti sú však potrebné aj v iných odboroch informatiky, napr. Informačné procesy". Modelovanie je teda prítomné v mnohých častiach kurzu informatiky a je základom pri štúdiu školského kurzu informatiky.

V kurze informatiky sa neštudujú len matematické modely, ale aj informačné, medzi ktoré patria výkresy, tabuľky, programy, algoritmy, čo dáva informatike interdisciplinárny charakter.

Model je zjednodušená podobnosť skutočného objektu alebo procesu. Kľúčovým pojmom v modelovaní je cieľ. Účelom modelovania je účelom budúceho modelu. Cieľ definuje vlastnosti pôvodného objektu, ktorý sa má reprodukovať v modeli. Môžete modelovať materiálne objekty aj procesy. Informačný model je popis objektu modelovania. Na základe znázornenia sa modely delia na tabuľkové, grafické, objektovo-informačné a matematické.

Formalizácia je nahradenie reálneho objektu alebo procesu jeho formálnym popisom, t.j. jeho informačný model. Informatívna téma línie modelovania vykonáva najdôležitejšia úloha: rozvoj systémového myslenia žiakov.

Tabuľky sú najbežnejším a najpohodlnejším nástrojovým prostredím na riešenie problémov. matematické modelovanie. Matematický model je popis stavu správania akéhokoľvek reálneho systému (procesu, objektu) v jazyku matematiky, t.j. pomocou vzorcov, rovníc a iných matematických vzťahov. Implementácia matematického modelu je využitie určitá metóda výpočet hodnôt výstupných parametrov podľa hodnôt vstupných parametrov. Technológia tabuľkového procesora je jednou z metód implementácie matematického modelu. Existujú aj metódy implementácie matematického modelu, ktoré zahŕňajú programovanie v programovacích jazykoch, využitie matematických balíkov (MathCad, Mathematics, 1C: Mathematical Designer a pod.), využitie špecializovaných softvérových systémov na modelovanie. Matematické modely vytvorené takýmito prostriedkami sa nazývajú počítačové matematické modely.

Vzájomne prepojené vyučovanie informatiky, matematiky a fyziky poskytuje možnosť oboznámiť študentov s využívaním aplikovaných matematických balíkov ako nástroja na riešenie typických problémov. Preto sa v časti „Modelovanie a formalizácia“ prejavuje metapredmetová úloha informatiky.

Modelovanie je jednou z najťažších častí školského kurzu informatiky. Obsahovo-štrukturálna zložka „Modelovanie a formalizácia“ je dôležitou zložkou disciplíny, ktorá sa neustále zdokonaľuje, v dôsledku čoho ešte nie je ukončené štúdium metodiky jej štúdia. V súčasnosti existuje veľké množstvo metódy výučby počítačového modelovania, ktoré sa aktívne využívajú na hodinách informatiky v škole.

Softvérovú a zdrojovú podporu témy „Informačné modelovanie“ na úrovni základného všeobecného a stredného všeobecného vzdelávania predstavujú softvérové a internetové zdroje, najmä zdroje jednej kolekcie digitálnych vzdelávacích zdrojov.

Jedným z dostupných modelovacích nástrojov je kancelárska aplikácia Microsoft Excel, keďže takmer všetky školy majú MS Office. Microsoft Excel je tabuľkový procesor, ktorý vám umožňuje analyzovať veľké množstvo údajov. Tento program využíva viac ako 600 matematických, finančných, štatistických a iných špecializovaných funkcií, pomocou ktorých môžete navzájom prepájať rôzne tabuľky, vyberať ľubovoľné formáty prezentácie údajov a vytvárať hierarchické štruktúry.

Mathcad je aplikácia pre inžinierske a matematické výpočty, priemyselný štandard pre vykonávanie, distribúciu a ukladanie výpočtov. Mathcad je univerzálny systém, t.j. možno použiť v akejkoľvek oblasti vedy a techniky - všade tam, kde sa uplatňujú matematické metódy.

KOMPAS je počítačom podporovaný návrhový systém. Pomocou systému KOMPAS môžete vytvárať 3D asociatívne modely dielcov a jednotlivých celkov, ktoré obsahujú originálne alebo štandardizované konštrukčné prvky.

Blender je bezplatný softvér na 3D modelovanie. Trik v tomto programe je v tom, že pri vytváraní 3D scény je možné obslužné okno rozdeliť na časti, z ktorých každá bude samostatným oknom s určitým typom 3D scény, pravítkom časovej osi, nastaveniami objektu. Počet takýchto častí je obmedzený iba rozlíšením obrazovky. Aplikácia má aj nástroje na modelovanie spline a na vytváranie 3D objektov sa používajú aj Bezierove krivky a B-spline.

Počítačové modelovanie má množstvo výhod len pri plnom využití výpočtových a grafických možností počítača, čo umožní realizovať rôznorodosť možností príslušného softvéru.

Príklad grafického riešenia rovnice v interaktívnom prostredí „1C: Mathematical Constructor“:

Koľko riešení má rovnica log1/16x = (1/16)x? Grafy ľavej a pravej časti majú na prvý pohľad len jedno riešenie, ktoré leží na priamke y = x (obr. 1). Pomocou nástrojov Zoom a Move Sheet však môžete priblížiť a objaviť nečakané prepletenie dvoch grafov, ktoré vedie k trom, nie jednému, koreňom!

Ryža. 1. Riešenie grafickej rovnice

Intuícia v tomto prípade klame: ak nakreslíme tieto grafy rovnice ručne, potom uvidíme, že rovnica má jeden koreň - v priesečníku oboch grafov s priamkou r = X(t. j. koreň rovnice (1/16) X = X). Ale je ľahké vidieť a overiť si to substitúciou, že čísla X= 1/2 a X= 1/4 sú tiež korene. Odkiaľ prišli?
Ak zostavíte grafy v „Matematickom konštruktore“, potom program nájde tri body ich priesečníka (obr. 2), hoci v blízkosti týchto bodov v „normálnej“ mierke sa grafy „zlepia“. Pomocou nástroja Zmeniť priblíženie môžete zväčšiť obrázok a vidieť, ako sú grafy "prepletené".

Ryža. 2. Riešenie grafickej rovnice

Konštrukcia jednoduchých grafických modelov, ako napríklad riešenie jednoduchých matematických úloh, je teda vhodná už v základnom kurze informatiky. Samovývoj grafických modelov si vyžaduje znalosť programovania, a to sa týka materiálu so zvýšenou náročnosťou, ktorý sa študuje v r. profilový kurz informatika alebo ako súčasť voliteľného predmetu.

Bibliografický zoznam:

1. Korolev, A.L. Počítačové modelovanie / A.L. Korolev. - M: BINOM. Vedomostné laboratórium, 2010 - 230 s.
2. Safonov, V.I. Počítačové modelovanie: učebnica. príspevok / V. I. Safonov. - Mordov. Štát. Ped. in–t. - Saransk, 2009. - 92 s.
3. Tarasevič, Yu.Yu. Matematické a počítačové modelovanie. Úvodný kurz: učebnica. príspevok / Yu.Yu. Tarasevič. - M. : LIBROKOM, 2013. - 152 s.

Recenzie:

25.11.2017, 14:51 Feofanov Alexander Nikolajevič
Preskúmanie: Článok je zle štruktúrovaný, nie je jasné, kto je čitateľ. Nechajte ich ukázať rozdiel medzi obrázkami 1 a 2. Čo by si mal predstaviť, a čo je, je opakovanie obr. 1.Po revízii je možná publikácia v časopise. Doktor technických vied prof. Feofanov A.N.

19.12.2017, 20:53 Feofanov Alexander Nikolaevič
Preskúmanie: Boli urobené nejaké úpravy v materiáli? (na odkaze nič nie je) - kto je čitateľ (učiteľ alebo študent). Pre koho je článok určený? - rozdiel na obr. 1 a 2 - by mala byť iná mierka. Ale toto sa nestalo! Mierka na obrázkoch zostáva rovnaká. Na 1. obrázku neboli priesečníky viditeľné, na 2. boli umiestnené. Ale to nie je výsledok počítačových simulácií. - v článku sú opakovania. Doktor technických vied prof. Feofanov A.N.

19.12.2017 21:21 Reakcia na recenziu autora Rezaeva Natalya Sergeevna:
Čitateľ je väčšinou študent, ale čiastočne aj učiteľ. Práve pomocou programu môžete tento graf zväčšiť a vidieť tieto priesečníky, toto všetko sa v programe zväčšuje a zmenšuje a nemá zmysel to zväčšovať na obrázkoch.

20.12.2017, 7:31 Feofanov Alexander Nikolajevič
Preskúmanie: Je lepšie a prehľadnejšie ukázať príklad s trojuholníkmi alebo kružnicami (priesečník, spoločné body atď.) A článok neprezrádza funkčnosť automatizovaného škálovania programu „1C: Mathematical Designer“. Feofanov A.N.

22.01.2018, 16:16 Bovtruk Natalia Sergeevna
Preskúmanie: clanok ma velmi dobry nadpis, ale clanok urobil len mensi rozbor programov. Je potrebné viac rozobrať podstatu programov vo vašom prípade.