Geum.ru

Компьютерное моделирование в курсе информатики селиванов В. Л., Селиванова Э. Т

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ


Селиванов В. Л., Селиванова Э. Т.

Новосибирский государственный педагогический университет

vseliv@nspu.ru, ert_s@ngs.ru


Компьютерное моделирование является неотъемлемой составной частью информатики. В существующей научно-методической литературе встречаются различные подходы к изучению данного раздела, используются различные понятия и классификации моделей [3]. При этом никак не аргументируется тот или иной подход, не обосновывается подбор моделей.

В докладе кратко характеризуется авторская методика обучения основам компьютерного моделирования, сформированная и апробированная на математическом факультете педагогического университета и на уроках информатики в школе. Формулируются принципы отбора моделей, особенности работы в различных программных средах, приводятся изучаемые классы моделей и особенности использования метода проектов.

Сформулируем основные принципы, по которым подбираются модели:

  1. возможность графической иллюстрации;
  2. при простоте построения — сложность поведения;
  3. возможность изучения влияния параметров на качественные свойства моделей;
  4. наличие межпредметных связей;
  5. возможность реализации в различных средах моделирования;
  6. модели должны отражать современные научные направления;
  7. модели должны представлять различные области знаний.

Для реализации моделей используем различное программное обеспечение, которые можно разбить на 4 группы:

  1. среды Лого;
  2. среды других языков программирования (Паскаль, Бейсик, Делфи, Визуальный Бейсик);
  3. табличные среды (электронные таблицы, статистические пакеты) и базы данных;
  4. среды специализированных математических программ (Mathcad, Mathematica, Matlab, Maple).

При реализации моделей в упомянутых выше средах работы лучше оформлять в виде мини-проектов [4]. Нами разработаны дидактические материалы по реализации таких проектов для описанных ниже классов моделей. Сформулируем условия применения мини-проектов и требования к ним:

  1. наличие соответствующего аппаратного и программного обеспечения;
  2. наличие дидактических материалов: литературы, разработанных сценариев, фрагментов программ и т. д.;
  3. соответствующая квалификация преподавателя: он должен понимать суть каждой программы и, при необходимости, сориентировать учащихся на усовершенствование программы;
  4. задания для мини-проектов должны быть дифференцированы по сложности;
  5. проекты должны быть сформированы в нескольких, последовательно усложняющихся вариантах.

Работа с использованием проектов требует большой гибкости. Так, например, если учащийся пропустил много занятий по болезни или другим причинам, можно позволить ему работу только с предлагаемыми фрагментами программ или предложить проект, соответствующий его возможностям и наличию аудиторного времени. Работа над мини-проектом занимает обычно 4-8 часов (в зависимости от учебного плана и уровня подготовки учащихся). Допускается как реализация программы по сценарию, так и реализация ее в усложненном или упрощенном виде.

В следующей таблице расположены предлагаемые типы моделей и номера сред, которые используем для их реализации.



№ п.п
Модели
Среда

1
Натурные
1, 2

2
Фрактальных кривых
1, 2

3
Роста растений
1, 2

4
Физических процессов
2, 3, 4

5
Динамики популяций
2, 3, 4

6
С использованием случайных чисел
1, 2 4

7
Динамики комплексных рациональных функций
2, 4

8
Информационные
2, 3

9
Линейного программирования
3, 4

10
Трехмерной графики
2, 4


Важными с точки зрения практического применения являются информационные компьютерные модели. Первое знакомство с ними происходит при изучении языков программирования в темах “Записи” и “Файлы”. Нами разработаны проекты с использованием данных, хранящихся в файлах. Более полное представление об информационных моделях и работе с ними можно получить в средах Excel и Access.

Резюмируя, характерные основные черты разработанной методики можно описать следующим образом:

моделирование рассматривается как интегрирующее звено всего курса информатики;

принципы подбора моделей и сред моделирования способствуют установлению межпредметных и внутрипредметных связей;

используемый вариант метода проектов и гибкость предлагаемой методики стимулирует индивидуальное и коллективное творчество студентов (школьников).

Нами сформулированы различные варианты построения курса компьютерного моделирования в зависимости от учебного плана. Об одной из реализованных нами траекторий обучения моделированию в школьном курсе информатики сообщалось в [4]. В предложенном подходе изучение моделирования служит одновременно средством для обучения основам программирования. Такой подход, на наш взгляд, может оказаться особенно актуальным в том случае, когда изучение информатики начинается с 10 класса и на моделирование отведено 8 или 12 часов при общем числе часов соответственно 68 и 136 [1]. На алгоритмизацию — 16 или 26 соответственно.

В последнее время все чаще в процессе обучения используются математические пакеты. Подбор моделей для реализации в средах этих пакетов должен быть хорошо продуман, технология реализации моделей не должна сводиться лишь к вычислению встроенных функций.

Более подробно изложенная методика описана в книге, готовящейся к публикации.


Литература
  1. Примерная программа курса информатики. //Информатика и образование.-1999. –8, –с.2-11.
  2. Селиванов В. Л. Динамические системы и фракталы в курсе информатике. Труды 2-го Конгресса ИНПРИМ, Новосибирск, 1998, т. 3, с. 254.
  3. Селиванова Э. Т. О различных подходах к изучению моделирования в курсе информатики. //Аспирантский сборник НГПУ, под редакцией А.Ж. Жафярова. –Новосибирск: НГПУ, 2000, ч.3, –с. 170-179.
  4. Селиванова Э. Т. Метод мини-проектов в обучении основам математического и компьютерного моделирования. //Материалы Международной научно-методической конференции “Новые информационные технологии в университетском образовании”. –Томск: ТГТУ, 2000, –с.112-113.