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

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:

возможность графической иллюстрации;

при простоте построения — сложность поведения;

возможность изучения влияния параметров на качественные свойства моделей;

наличие межпредметных связей;

возможность реализации в различных средах моделирования;

модели должны отражать современные научные направления;

модели должны представлять различные области знаний.

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

среды Лого;

среды других языков программирования (Паскаль, Бейсик, Делфи, Визуальный Бейсик);

табличные среды (электронные таблицы, статистические пакеты) и базы данных;

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:

наличие соответствующего аппаратного и программного обеспечения;

наличие дидактических материалов: литературы, разработанных сценариев, фрагментов программ и т. д.;

соответствующая квалификация преподавателя: он должен понимать суть каждой программы и, при необходимости, сориентировать учащихся на усовершенствование программы;

задания для мини-проектов должны быть дифференцированы по сложности;

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

Примерная программа курса информатики. //Информатика и образование.-1999. –8, –с.2-11.

Селиванов В. Л. Динамические системы и фракталы в курсе информатике. Труды 2-го Конгресса ИНПРИМ, Новосибирск, 1998, т. 3, с. 254.

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.

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.