دانشجوی کارشناسی ارشد

موسسه آموزشی دولتی موردوویان به نام M.E. اوسویوا

گروه مهندسی انفورماتیک و کامپیوتر

Safonov V.I.، کاندیدای علوم فیزیک و ریاضی، دانشیار گروه انفورماتیک و مهندسی کامپیوتر

حاشیه نویسی:

این مقاله اهمیت مدل سازی در دوره مدرسه در انفورماتیک را نشان می دهد. مدل‌سازی و طبقه‌بندی نشان‌داده‌شده نرم‌افزار و محیط تعاملی برای تحقق شبیه‌سازی رایانه‌ای را نشان می‌دهد.

کلید واژه ها:

مدل سازی؛ علوم کامپیوتر؛ رسمی شدن؛ مدل؛ مدل ریاضی؛ مدل سازی ریاضی

مدل سازی؛ علوم کامپیوتر؛ رسمی شدن؛ مدل؛ مدل ریاضی؛ مدل سازی ریاضی

UDC 004

مطالعه الگوسازی جنبه مهمی از آمادگی دانش آموزان است. باید الگوسازی را راهی برای رشد تفکر دانش آموز و علاوه بر آن ابزاری برای حل مسائل مختلف دانست. مدل سازی یک روش مهم دانش علمی است. در دروس مختلف، علاوه بر علوم کامپیوتر، مدل سازی نیز مورد مطالعه قرار می گیرد، به عنوان مثال، در ریاضیات، فیزیک، زیست شناسی، شیمی و غیره. اما مستقیماً در درس انفورماتیک مراحل ساخت مدل، بررسی مدل، ساخت مدل در انواع برنامه های کامپیوتری در نظر گرفته می شود.

تقریباً تمامی مباحث درس کامپیوتر آموزشگاهی مربوط به مدل سازی می باشد که شامل الگوریتم و برنامه نویسی می شود. مولفان کتاب های درسی علوم کامپیوتر معتقدند مهم ترین وظیفه در آموزش مدل سازی، شکل گیری توانایی تحلیل و ساخت مدل است. با این حال، این مهارت ها در سایر بخش های انفورماتیک، به عنوان مثال، "فرایندهای اطلاعاتی" نیز مورد نیاز است. بنابراین، مدل‌سازی در بسیاری از بخش‌های درس علوم کامپیوتر وجود دارد و در مطالعه درس علوم کامپیوتر مدرسه نقش اساسی دارد.

در دوره انفورماتیک نه تنها مدل های ریاضی مورد مطالعه قرار می گیرد، بلکه مدل های اطلاعاتی نیز شامل شکل ها، جداول، برنامه ها، الگوریتم ها می شود که به انفورماتیک شخصیتی بین رشته ای می بخشد.

مدل یک شباهت ساده شده به یک شی یا فرآیند واقعی است. مفهوم کلیدی در مدل سازی هدف است. هدف مدل سازی هدف مدل آینده است. هدف، ویژگی های شی اصلی را که باید در مدل بازتولید شود، تعریف می کند. هم اشیاء مادی و هم فرآیندها را می توان مدلسازی کرد. مدل اطلاعاتی توصیفی از یک شی است که باید مدل شود. بر اساس ارائه، مدل ها به جدولی، گرافیکی، شی اطلاعاتی و ریاضی تقسیم می شوند.

رسمی سازی جایگزینی یک شی یا فرآیند واقعی با توصیف رسمی آن است، یعنی. مدل اطلاعاتی آن خط محتوای موضوع مدل سازی مهمترین وظیفه را انجام می دهد: توسعه تفکر سیستمی دانش آموزان.

صفحات گسترده رایج ترین و راحت ترین محیط ابزار برای حل مسائل مدل سازی ریاضی هستند. یک مدل ریاضی توصیفی از وضعیت رفتار هر سیستم واقعی (فرایند، شی) در زبان ریاضیات است، یعنی. با استفاده از فرمول ها، معادلات و سایر روابط ریاضی. اجرای یک مدل ریاضی استفاده از یک روش خاص برای محاسبه مقادیر پارامترهای خروجی از مقادیر پارامترهای ورودی است. فن آوری صفحه گسترده یکی از روش های پیاده سازی یک مدل ریاضی است. همچنین روش هایی برای پیاده سازی یک مدل ریاضی وجود دارد که شامل جمع آوری برنامه ها در زبان های برنامه نویسی، استفاده از بسته های ریاضی (MathCad، Mathematics، 1C: Mathematical Designer و غیره)، استفاده از سیستم های نرم افزاری تخصصی برای مدل سازی است. مدل های ریاضی ایجاد شده توسط چنین ابزاری را مدل های ریاضی کامپیوتری می نامند.

آموزش به هم پیوسته علوم کامپیوتر، ریاضیات و فیزیک این امکان را فراهم می کند که دانش آموزان با استفاده از بسته های ریاضی کاربردی به عنوان ابزاری برای حل مسائل معمولی آشنا شوند. بنابراین، بخش "مدل سازی و رسمی سازی" نقش فرا موضوعی انفورماتیک را آشکار می کند.

مدل سازی یکی از بخش های دشوار در درس علوم کامپیوتر مدرسه است. مؤلفه محتوایی-ساختاری "مدل سازی و رسمی سازی" جزء مهمی از این رشته است که به طور مداوم در حال بهبود است و در نتیجه مطالعه روش شناسی مطالعه آن هنوز کامل نشده است. در حال حاضر تعداد زیادی روش برای آموزش مدل سازی کامپیوتری وجود دارد که به طور فعال در درس های علوم کامپیوتر در مدرسه استفاده می شود.

پشتیبانی نرم افزاری و منابع مبحث "مدل سازی اطلاعات" در سطح آموزش عمومی عمومی پایه و متوسطه توسط نرم افزار و منابع اینترنتی، به ویژه منابع یک مجموعه واحد از منابع آموزشی دیجیتال ارائه شده است.

یکی از ابزارهای مدلسازی موجود، برنامه آفیس مایکروسافت اکسل است، زیرا تقریباً همه مدارس دارای بسته MS Office هستند. مایکروسافت اکسل یک برنامه صفحه گسترده است که به شما امکان تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده ها را می دهد. این برنامه از بیش از 600 تابع ریاضی، مالی، آماری و سایر توابع تخصصی استفاده می کند که با استفاده از آنها می توانید جداول مختلف را به یکدیگر پیوند دهید، قالب های دلخواه ارائه داده ها را انتخاب کنید و ساختارهای سلسله مراتبی ایجاد کنید.

Mathcad یک برنامه محاسباتی مهندسی و ریاضی، استاندارد صنعتی برای انجام، توزیع و ذخیره محاسبات است. Mathcad یک سیستم جهانی است، یعنی. می تواند در هر زمینه ای از علم و فناوری - هر جا که از روش های ریاضی استفاده شود - استفاده شود.

KOMPAS یک سیستم طراحی به کمک کامپیوتر است. با استفاده از سیستم KOMPAS، می‌توانید مدل‌های تداعی سه‌بعدی قطعات و واحدهای منفرد را ایجاد کنید که حاوی عناصر ساختاری اصلی یا استاندارد هستند.

Blender یک نرم افزار رایگان مدل سازی سه بعدی است. ترفندی که در این برنامه وجود دارد این است که در حین ایجاد یک صحنه سه بعدی، پنجره کاربردی را می توان به قسمت هایی تقسیم کرد که هر کدام یک پنجره مستقل با نمای خاصی از صحنه سه بعدی، خط کش تایم لاین و تنظیمات آبجکت خواهند بود. تعداد این بخش ها تنها با وضوح صفحه نمایش محدود می شود. این اپلیکیشن همچنین دارای ابزارهایی برای مدل سازی spline است و منحنی های B-spline و Bezier نیز برای تولید اشیاء سه بعدی استفاده می شوند.

شبیه‌سازی رایانه‌ای تنها زمانی مزایایی دارد که از قابلیت‌های محاسباتی و گرافیکی رایانه به‌طور کامل استفاده شود، که امکان تحقق تنوع قابلیت‌های نرم‌افزار مربوطه را ممکن می‌سازد.

نمونه ای از یک راه حل گرافیکی برای یک معادله در محیط تعاملی "1C: Mathematical Designer":

معادله log1 / 16x = (1/16) x چند راه حل دارد؟ در نگاه اول، نمودارهای سمت چپ و راست تنها یک راه حل دارند که روی خط مستقیم y = x قرار دارد (شکل 1). با این حال، با استفاده از ابزارهای Zoom و Shift Sheet، می توانید بزرگنمایی کنید و درهم تنیدگی غیرمنتظره دو نمودار را کشف کنید که منجر به سه ریشه می شود، نه یک!

برنج. 1. حل معادله گرافیکی

شهود در این مورد فریب می دهد: اگر این نمودارهای معادله را با دست ترسیم کنیم، خواهیم دید که معادله یک ریشه دارد - در محل تلاقی هر دو نمودار با یک خط مستقیم. y = ایکس(یعنی ریشه معادله (1/16) ایکس = ایکس). اما به راحتی می توان با جایگزینی اعداد را متوجه و بررسی کرد ایکس= 1/2 و ایکس= 1/4 نیز ریشه هستند. آنها از کجا می آیند؟
اگر نمودارهایی را در "طراح ریاضی" بسازید، برنامه سه نقطه از تقاطع آنها را پیدا می کند (شکل 2)، اگرچه در مجاورت این نقاط در مقیاس "عادی" نمودارها "به هم می چسبند". با استفاده از ابزار تغییر مقیاسمی توانید تصویر را بزرگ کنید و ببینید که چگونه نمودارها "در هم تنیده شده اند".

برنج. 2. حل معادله گرافیکی

بنابراین، ساخت مدل‌های گرافیکی ساده، مانند حل مسائل ریاضی ساده، از قبل در دوره‌های علوم کامپیوتر پایه مناسب است. خودتوسعه مدل های گرافیکی مستلزم دانش برنامه نویسی است و این به مطالبی با مشکل افزایش یافته اشاره دارد که در یک دوره تخصصی علوم کامپیوتر یا به عنوان بخشی از یک درس انتخابی مطالعه می شود.

کتابشناسی - فهرست کتب:

1. کورولف، A. L. مدل سازی کامپیوتری / A. L. Korolev. کورولیوف - M: BINOM. آزمایشگاه دانش، 2010 - 230 ص.
2. سافونوف، V.I. مدل سازی کامپیوتری: کتاب درسی. کمک هزینه / V.I.Safonov. - موردوف دولت Ped. در - t. - سارانسک، 2009 .-- 92 ص.
3. تاراسویچ، یو.یو. مدلسازی ریاضی و کامپیوتری دوره مقدماتی: کتاب درسی. دفترچه راهنما / Yu.Yu. تاراسویچ. - م.: LIBROKOM، 2013 .-- 152 ص.

بررسی ها:

2017/11/25، 14:51 فئوفانوف الکساندر نیکولایویچ
مرور: مقاله ساختار ضعیفی دارد، مشخص نیست خواننده کیست. بگذارید تفاوت بین 1 و 2 تصویر را نشان دهند. چه چیزی باید تصور کنم و چه چیزی است - این تکرار شکل است. 1. پس از بازنگری، چاپ در مجله امکان پذیر است. دکترای علوم فنی، پروفسور فئوفانوف A.N.

2017/12/19، 20:53 فئوفانوف الکساندر نیکولایویچ
مرور: آیا اصلاحاتی در مطالب انجام داده اید؟ (در لینک چیزی وجود ندارد) - خواننده (معلم یا دانش آموز) کیست. مقاله برای چه کسی است؟ - تفاوت در انجیر. 1 و 2 - باید مقیاس های مختلف باشد. اما این کار انجام نشده است! مقیاس در شکل ها یکسان است. در شکل 1، نقاط تقاطع قابل مشاهده نبودند، در 2 آنها تنظیم شده بودند. اما این نتیجه شبیه سازی کامپیوتری نیست. - در مقاله تکرار شده است. دکترای علوم فنی، پروفسور فئوفانوف A.N.

2017/12/19 09:21 ب.ظ پاسخ به نظر نویسنده Natalya Sergeevna Rezaeva:
خواننده بیشتر یک دانش آموز است، اما تا حدی معلم است. با کمک برنامه است که می توانید این نمودار را بزرگ کنید و این تقاطع ها را ببینید، همه اینها در برنامه کم و زیاد می شود و افزایش آن در تصاویر معنی ندارد.

20.12.2017، 7:31 فئوفانوف الکساندر نیکولایویچ
مرور: بهتر و واضح تر است که یک مثال با مثلث یا دایره (تقاطع، نقاط مشترک و غیره) نشان داده شود و مقاله عملکرد مقیاس خودکار برنامه "1C: Mathematical Designer" را نشان نمی دهد. فئوفانوف A.N.

2018/01/22، 16:16 Bovtruk Natalia Sergeevna
مرور: مقاله عنوان بسیار خوبی دارد و مقاله فقط یک تحلیل کوچک از برنامه ها انجام می دهد. لازم است ماهیت برنامه ها را در مورد خود بیشتر تحلیل کنید.

480 روبل | 150 UAH | 7.5 دلار ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd ();"> پایان نامه - 480 روبل، تحویل 10 دقیقه، شبانه روزی، هفت روز هفته

240 روبل | UAH 75 | 3.75 دلار ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd ();"> چکیده - 240 روبل، تحویل 1-3 ساعت، از 10-19 (به وقت مسکو)، به جز یکشنبه

روزوا ناتالیا بوریسوونا. کاربرد مدل‌سازی رایانه‌ای در فرآیند یادگیری: 13.00.01، 13.00.02 Rozova, Natalia Borisovna کاربرد مدل‌سازی رایانه‌ای در فرآیند یادگیری (در مثالی از مطالعه فیزیک مولکولی در دبیرستان): Dis. ... Cand. Ped علوم: 13.00.01, 13.00.02 Vologda, 2002 163 p. RSL OD، 61: 03-13 / 523-2

معرفی

فصل 1. الگوها و الگوسازی در علم و تدریس 14

1.1 مدل ها و مدل سازی در علم مدرن 14

1.2 کاربرد الگوها در فرآیند آموزش دانش آموزان 26

1.3 شبیه سازی کامپیوتری در تدریس 33

فصل 2. مبانی روانشناختی و تربیتی یادگیری کامپیوتر 50

2.1 جنبه های روانشناختی و آموزشی یادگیری رایانه 50

2.2 ویژگی های فعالیت های یادگیری و مدیریت آنها بر اساس یادگیری کامپیوتری 58

فصل 3. روش های سازماندهی و اجرای دروس فیزیک در پایه دهم متوسطه در هنگام مطالعه مبحث "فیزیک مولکولی" با استفاده از مدل سازی کامپیوتری 74

3.1 تجزیه و تحلیل وضعیت مدل سازی کامپیوتری در بخش "فیزیک مولکولی" 74

3.2 ویژگی های برنامه آزمایشی شبیه سازی کامپیوتری دینامیک سیستم های چند ذره ای و امکان استفاده از آن در فرآیند آموزشی 83

3.3 روش های سازماندهی و اجرای دروس فیزیک در پایه دهم هنگام مطالعه بخش "فیزیک مولکولی" بر اساس برنامه تجربی 92

4.1 وظایف آزمایش و سازماندهی انجام آن 128

4.2 تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش آموزشی 140

نتیجه گیری 147

معرفی کار

یکی از مسیرهای مهم در توسعه جامعه آموزش است. آموزش برای آینده "کار می کند"، ویژگی های شخصی هر فرد، دانش، مهارت ها، عادات، فرهنگ رفتار، جهان بینی او را تعیین می کند و در نتیجه پتانسیل اقتصادی، اخلاقی و معنوی جامعه را ایجاد می کند. فناوری‌های اطلاعات یکی از ابزارهای اصلی در آموزش هستند، بنابراین تدوین استراتژی برای توسعه و استفاده از آن در آموزش یکی از مشکلات اساسی است. در نتیجه، استفاده از فناوری کامپیوتر اهمیت ملی پیدا می کند. بسیاری از کارشناسان معتقدند که در حال حاضر رایانه امکان پیشرفت کیفی در سیستم آموزشی را فراهم می کند، زیرا معلم ابزار آموزشی قدرتمندی را در اختیار دارد. معمولاً دو جهت اصلی رایانه وجود دارد. هدف اول دستیابی به سواد رایانه ای جهانی است، دومی استفاده از رایانه به عنوان وسیله ای برای افزایش اثربخشی یادگیری است.

در سیستم آموزشی دو نوع فعالیت وجود دارد: آموزش و یادگیری. N.F. Talyzina و T.V. Gabay پیشنهاد کرد که نقش کامپیوتر در یادگیری از نقطه نظر عملکردی که انجام می دهد در نظر گرفته شود.

اگر رایانه ای وظیفه کنترل فعالیت های آموزشی را انجام دهد، می توان آن را به عنوان ابزار آموزشی جایگزین معلم در نظر گرفت، زیرا رایانه فعالیت های آموزشی را شبیه سازی می کند، سؤال می پرسد و به پاسخ ها و سؤالات دانش آموز به عنوان معلم واکنش نشان می دهد.

اگر از رایانه فقط به عنوان وسیله ای برای فعالیت آموزشی استفاده شود، تعامل آن با دانش آموزان به عنوان "کاربر رایانه" انجام می شود. در این مورد، کامپیوتر یک ابزار یادگیری نیست، اگرچه می تواند دانش جدید را منتقل کند. بنابراین، هنگامی که آنها در مورد یادگیری رایانه صحبت می کنند، منظور آنها استفاده از رایانه به عنوان وسیله ای برای مدیریت فعالیت های یادگیری است.

علیرغم این واقعیت که هنوز هیچ طبقه بندی واحدی از برنامه های آموزشی وجود ندارد، بسیاری از نویسندگان در بین آنها پنج نوع زیر را تشخیص می دهند: آموزش، راهنمایی، یادگیری مشکل، تقلید و مدل سازی، بازی. مدل های کامپیوتری بالاترین رتبه را در بین موارد فوق دارند. به گفته V.V. لاپتف، "مدل کامپیوتری یک محیط نرم افزاری برای یک آزمایش محاسباتی است که بر اساس یک مدل ریاضی از یک پدیده یا فرآیند، ابزارهای تعامل تعاملی با موضوع آزمایش و توسعه ابزاری برای نمایش اطلاعات را ترکیب می کند. ... مدل های کامپیوتری شی اصلی فیزیک محاسباتی هستند که روش متمایز آن آزمایش محاسباتی است درست مانند روش متمایز فیزیک تجربی که یک آزمایش طبیعی است. آکادمیک V.G. رازوموفسکی خاطرنشان می کند که "با ورود رایانه ها به فرآیند آموزشی، امکانات بسیاری از روش های شناخت علمی افزایش می یابد، به ویژه روش مدل سازی، که می تواند شدت آموزش را به شدت افزایش دهد، زیرا ماهیت پدیده ها در طول مدل سازی و آنها برجسته می شود. کلیت روشن می شود."

وضعیت فعلی آموزش کامپیوتر با مجموعه بزرگی از برنامه های آموزشی مشخص می شود که به طور قابل توجهی از نظر کیفیت متفاوت هستند. واقعیت این است که در مرحله اولیه کامپیوتری شدن مدارس، معلمانی که از یادگیری کامپیوتری استفاده می کردند برنامه های آموزشی خود را ایجاد می کردند و از آنجایی که برنامه نویسان حرفه ای نبودند، برنامه هایی که ایجاد می کردند بی اثر بود. بنابراین، در کنار برنامه هایی که یادگیری مسئله، مدل سازی کامپیوتری و غیره را ارائه می دهند، تعداد زیادی برنامه آموزشی ابتدایی وجود دارد که تأثیری بر اثربخشی آموزش ندارند. بنابراین، وظیفه معلم توسعه برنامه های آموزشی نیست، بلکه استفاده از برنامه های آماده با کیفیت بالا است که الزامات روش شناختی، روانشناختی و آموزشی مدرن را برآورده می کند.

یکی از معیارهای اصلی برای اهمیت آموزشی برنامه‌های مدل‌سازی، امکان انجام تحقیقاتی است که قبلاً در کلاس درس فیزیک مدرسه غیرممکن بود. محتوای تربیت بدنی شامل تعدادی بخش است که در آن یک آزمایش طبیعی فقط به صورت کیفی پدیده یا فرآیند مورد مطالعه را توصیف می کند. استفاده از مدل های کامپیوتری نیز امکان انجام یک تحلیل کمی از این اشیاء را فراهم می کند.

یکی از این حوزه های فیزیک مدرسه، فیزیک مولکولی است، وضعیت یادگیری کامپیوتر که در آن به تجزیه و تحلیل خواهیم پرداخت. با مطالعه آن، دانش آموزان با شکل کیفی جدیدی از حرکت ماده روبرو می شوند - حرکت حرارتی، که در آن، علاوه بر قوانین مکانیک، قوانین آمار نیز عمل می کند. آزمایش‌های طبیعی (حرکت براونی، انتشار، برهم‌کنش مولکول‌ها، تبخیر، پدیده‌های سطحی و مویرگی، خیس شدن) فرضیه ساختار مولکولی ماده را تأیید می‌کنند، اما اجازه مشاهده مکانیسم فرآیندهای فیزیکی در حال انجام را نمی‌دهند. مدل‌های مکانیکی: آزمایش استرن، تخته گالتون، نصبی برای نشان دادن قوانین گاز، توضیح قانون ماکسول در مورد توزیع مولکول‌های گاز بر روی سرعت‌ها و به دست آوردن تجربی روابط بین فشار، حجم و دمای لازم برای استخراج قوانین گاز را ممکن می‌سازد.

استفاده از فناوری مدرن محاسبات الکترونیکی و الکترونیکی این امکان را فراهم می کند که طراحی و اجرای آزمایش را به طور قابل توجهی تکمیل کند. متاسفانه تعداد آثار در این زمینه بسیار کم است.

این مقاله استفاده از رایانه را برای نشان دادن وابستگی سرعت مولکول‌های گازهای مختلف به دما، محاسبه تغییرات انرژی داخلی بدن در طول تبخیر، ذوب و تبلور و همچنین استفاده از رایانه در پردازش کارهای آزمایشگاهی در اینجا شرحی از درس تعیین بازده موتور حرارتی ایده آل بر اساس چرخه کارنو آورده شده است.

تکنیک تنظیم یک آزمایش با استفاده از فناوری محاسبات الکترونیکی و الکترونیکی توسط V.V. لپتف طرح آزمایش به این صورت است: مقادیر اندازه گیری شده - حسگرها - مبدل آنالوگ به دیجیتال - ریزمحاسبه MK-V4 یا رایانه یاماها. طبق این اصل، یک تاسیسات الکترومکانیکی جهانی برای مطالعه فیزیک قوانین گاز در یک دوره مدرسه طراحی شد.

در کتاب AS Kondrat'ev و VV Laptev "فیزیک و کامپیوتر" برنامه هایی ایجاد شده است که در قالب نمودار فرمول توزیع ماکسولی مولکول ها بر اساس سرعت را تجزیه و تحلیل می کند، از توزیع بولتزمن برای محاسبه ارتفاع صعود و مطالعه استفاده می کند. چرخه کارنو

I.V. گربنف برنامه ای ارائه می دهد که انتقال حرارت را با برخورد ذرات دو جسم شبیه سازی می کند.

در مقاله «مدل سازی کار آزمایشگاهی یک کارگاه فیزیکی» V.T. پتروسیان و دیگران دارای برنامه ای برای مدل سازی حرکت براونی ذرات هستند که تعداد آنها با آزمایش تعیین می شود.

کامل ترین و موفق ترین پیشرفت بخش فیزیک مولکولی دوره آموزشی کامپیوتر "فیزیک باز" LLP NTs PHYSICS است. مدل های ارائه شده در آن کل دوره فیزیک مولکولی و ترمودینامیک را پوشش می دهد. انیمیشن کامپیوتری، نمودارها و نتایج عددی برای هر آزمایش ارائه شده است. برنامه های با کیفیت خوب، کاربر پسند، به شما این امکان را می دهد که پویایی فرآیند را هنگام تغییر پارامترهای ماکرو ورودی مشاهده کنید.

در عین حال، به نظر ما، این دوره کامپیوتر برای ادغام مطالب تحت پوشش، به تصویر کشیدن قوانین فیزیکی و کار مستقل دانش آموزان مناسب ترین است. اما استفاده از آزمایش‌های پیشنهادی به عنوان نمایش رایانه‌ای دشوار است، زیرا از پشتیبانی روش‌شناختی برخوردار نیستند، کنترل زمان فرآیند در حال انجام غیرممکن است.

لازم به ذکر است که تا به امروز "هیچ دیدگاه ثابتی در مورد یک نشانه خاص ایجاد نشده است: مکان و زمان استفاده از رایانه در فرآیند یادگیری، هیچ تجربه عملی در ارزیابی تأثیر رایانه بر اثربخشی آموزش به دست نیامده است. هیچ الزامات قانونی مشخصی برای نوع، نوع و پارامترهای نرم افزار آموزشی سخت افزاری وجود ندارد.

سوالاتی در مورد پشتیبانی روش شناختی نرم افزار آموزشی توسط I.V. گربنف. مهمترین معیار برای اثربخشی یادگیری رایانه را احتمالاً باید امکان دستیابی دانش آموزان به دانش جدید و مهم در مورد موضوع در گفتگو با رایانه از طریق چنین سطح یا ماهیت فعالیت شناختی دانست. با یادگیری بدون ماشین غیرممکن است، البته مشروط بر اینکه اثر آموزشی آنها و زمان صرف شده توسط معلم و دانش آموز را بپردازد.

این بدان معنی است که برای اینکه استفاده از رایانه مزایای واقعی را به همراه داشته باشد، باید مشخص شود که کجا روش موجود ناقص است و نشان داده شود که چه خصوصیاتی از رایانه و چگونه می تواند اثربخشی آموزش را افزایش دهد.

تجزیه و تحلیل وضعیت مدل سازی کامپیوتری نشان می دهد که:

1) مدل سازی کامپیوتری با تعداد کمی از برنامه ها به طور کلی و به طور خاص آنهایی که فرآیندهای فیزیکی را بر اساس مفاد نظریه جنبشی مولکولی (MKT) شبیه سازی می کنند، نشان داده می شود.

2) در برنامه هایی که بر اساس MCT شبیه سازی می شوند، نتایج کمی وجود ندارد، بلکه فقط یک تصویر کیفی از هر فرآیند فیزیکی وجود دارد.

3) در همه برنامه ها ارتباط بین ریزپارامترهای سیستم ذرات و ماکروپارامترهای آن (فشار، حجم و دما) ارائه نشده است.

4) هیچ روش توسعه یافته ای برای اجرای دروس با استفاده از برنامه های شبیه سازی رایانه ای برای تعدادی از فرآیندهای فیزیکی MCT وجود ندارد.

این موضوع ارتباط مطالعه را تعیین می کند.

هدف پژوهش، فرآیند یادگیری در یک مدرسه متوسطه آموزش عمومی است.

موضوع تحقیق، فرآیند استفاده از مدل سازی کامپیوتری در آموزش فیزیک در مدارس راهنمایی می باشد.

هدف از این تحقیق بررسی امکانات آموزشی مدل سازی کامپیوتری و توسعه پشتیبانی روش شناختی برای استفاده از برنامه های مدل سازی کامپیوتری بر اساس مواد دوره فیزیک مدرسه است.

بر اساس هدف مطالعه، وظایف زیر در کار تعیین شد:

1) تجزیه و تحلیل جامع از احتمالات استفاده از مدل سازی کامپیوتری در فرآیند یادگیری انجام دهید.

2) تعیین الزامات روانشناختی و آموزشی برای مدل های کامپیوتری آموزشی.

3) تجزیه و تحلیل برنامه های کامپیوتری داخلی و خارجی که پدیده های فیزیکی را شبیه سازی می کنند و یک اثر یادگیری واقعی می دهند.

4) توسعه یک برنامه شبیه سازی کامپیوتری بر اساس محتوای فیزیکی آموزش عمومی متوسطه (بخش "فیزیک مولکولی").

5) کاربرد برنامه شبیه سازی کامپیوتری تجربی را بررسی کرده و نتیجه آموزشی- روشی آن را ارزیابی کنید.

فرضیه تحقیق.

در صورتی که در فرآیند آموزش فیزیک از برنامه های شبیه سازی کامپیوتری استفاده شود که پشتوانه روش شناختی آن به شرح زیر است، کیفیت دانش، مهارت و فرهنگ اطلاعاتی دانش آموزان افزایش می یابد:

با توجه به مبانی نظری مدل سازی کامپیوتری در فرآیند یادگیری، وظایف، مکان، زمان، شکل استفاده از مدل های کامپیوتری آموزشی مشخص می شود.

تغییر شکل ها و روش های مدیریت فعالیت های دانش آموزان انجام می شود.

دانش‌آموزان آموزش دیده‌اند که از اشیاء واقعی به مدل‌ها و مدل‌ها برگردند.

مبنای روش شناختی تحقیق عبارت است از: رویکردهای سیستمی و مبتنی بر فعالیت برای مطالعه پدیده های آموزشی. نظریه های فلسفی، سایبرنتیک، روانشناختی مدل سازی کامپیوتری (A.A. Samarsky، V.G. Razumovsky، N.V. Razumovskaya، B.A.Glinsky، B.V.Biryukov، V.A. دیگران)؛ مبانی روانشناختی و آموزشی کامپیوتری کردن آموزش (V.V. Rubtsov، E.I. Mash-bits) و مفهوم توسعه آموزش (L.S.Vygotsky، D.B. Elkonin، V.V. P.Ya. Halperin).

روش های پژوهش:

تحلیل علمی و روش شناختی ادبیات فلسفی، روانشناختی، آموزشی و روش شناختی در مورد مسئله مورد مطالعه؛

تجزیه و تحلیل تجربیات معلمان، تجزیه و تحلیل تجربه خود در تدریس فیزیک در دبیرستان و روش های فیزیک در دانشگاه؛

تحلیل مدل سازی برنامه های کامپیوتری فیزیک مولکولی توسط نویسندگان داخلی و خارجی به منظور تعیین محتوای برنامه.

مدل سازی پدیده های فیزیکی در فیزیک مولکولی.

آزمایش های کامپیوتری بر اساس برنامه های شبیه سازی انتخاب شده.

پرسش، گفتگو، مشاهده، آزمایش آموزشی.

روش های آمار ریاضی.

پایه تحقیق: مدارس شماره 3، 11، 17 ولوگدا، دبیرستان طبیعی و ریاضی دولتی ولوگدا، دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه آموزشی دولتی ولوگدا.

این تحقیق در سه مرحله و منطق زیر انجام شد.

در مرحله اول (1993-1995)، مسئله، هدف، اهداف و فرضیه پژوهش تعیین شد. ادبیات فلسفی، آموزشی و روان‌شناختی به منظور شناسایی مبانی نظری برای توسعه و استفاده از مدل‌های کامپیوتری در فرآیند یادگیری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

در مرحله دوم (1995 - 1997)، کار تجربی در چارچوب مسئله مورد مطالعه انجام شد، پیشرفت های روش شناختی برای استفاده از برنامه های مدل سازی کامپیوتری در دروس فیزیک پیشنهاد شد.

در مرحله سوم (1997 - 2000)، تجزیه و تحلیل و تعمیم کار تجربی انجام شد.

پایایی و اعتبار نتایج به‌دست‌آمده توسط: رویکردهای نظری و روش‌شناختی برای مطالعه مشکل مدل‌سازی کامپیوتری در تدریس تضمین می‌شود. ترکیبی از تجزیه و تحلیل کیفی و کمی نتایج، از جمله استفاده از روش های آمار ریاضی. روشهای مناسب با هدف و موضوع تحقیق؛ الزامات مبتنی بر علمی برای توسعه یک برنامه شبیه سازی کامپیوتری.

مورد دوم نیاز به توضیح دارد. ما برنامه‌ای برای مدل‌سازی دینامیک سیستم‌های بسیاری از ذرات ایجاد کرده‌ایم که محاسبه حرکت آن بر اساس الگوریتم Verlet است که توسط H. Gould و J. Tobochnik استفاده شده است. این الگوریتم ساده است و نتایج دقیقی را حتی در بازه های زمانی کوتاه می دهد که در مطالعه الگوهای آماری بسیار مهم است. رابط اصلی برنامه نه تنها به دیدن پویایی فرآیند و تغییر پارامترهای سیستم، رفع نتایج، بلکه امکان تغییر زمان آزمایش، توقف آزمایش، ذخیره این فریم و شروع را می دهد. کار بعدی بر روی مدل از آن.

سیستم مورد مطالعه متشکل از ذراتی است که سرعت آنها به طور تصادفی تنظیم شده است و طبق قوانین مکانیک نیوتنی با یکدیگر برهمکنش می کنند و نیروهای برهمکنش بین مولکول ها توسط منحنی لنارد-جانسون نمایش داده می شود، یعنی برنامه حاوی یک مدل است. از یک گاز واقعی اما با تغییر پارامترهای اولیه می توان مدل را به گاز ایده آل رساند.

برنامه شبیه سازی کامپیوتری ارائه شده توسط ما به ما امکان می دهد تا نتایج عددی را در واحدهای نسبی بدست آوریم که قوانین و فرآیندهای فیزیکی زیر را تأیید می کند:

الف) وابستگی نیروی برهمکنش و انرژی پتانسیل ذرات (مولکول ها) به فاصله بین آنها.

ب) توزیع سرعت ماکسول.

ج) معادله اصلی نظریه جنبشی مولکولی.

د) قوانین بویل ماریوت و چارلز.

ه) آزمایش های ژول و ژول تامسون.

آزمایش های فوق می تواند اعتبار روش فیزیک آماری را تأیید کند، زیرا نتایج آزمایش عددی با نتایج به دست آمده بر اساس قوانین آمار مطابقت دارد.

آزمایش آموزشی اثربخشی روش درس را با استفاده از برنامه های شبیه سازی رایانه ای تأیید کرد.

تازگی علمی و اهمیت نظری تحقیق:

1. شرح جامعی از مدل سازی کامپیوتری مورد استفاده در فرآیند یادگیری (فلسفی، سایبرنتیکی، آموزشی) انجام شده است.

2. الزامات روانشناختی و آموزشی برای مدل های آموزش کامپیوتری اثبات شده است.

3. روش شبیه سازی کامپیوتری دینامیک بسیاری از ذرات به کار گرفته شد که برای اولین بار در دوره مدرسه فیزیک مولکولی امکان ایجاد یک مدل کامپیوتری از گاز ایده آل را فراهم کرد که امکان نشان دادن رابطه بین ریزپارامترهای سیستم (سرعت، تکانه، جنبشی، پتانسیل و انرژی کل ذرات متحرک) با پارامترهای کلان (فشار، حجم، دما).

4. بر اساس برنامه های شبیه سازی کامپیوتری در روش فیزیک، آزمایش های عددی زیر انجام شده است: معادله پایه نظریه جنبشی مولکولی به دست آمده است. رابطه بین دما و انرژی جنبشی حرکت انتقالی ذرات (مولکول ها) نشان داده شده است. آزمایش‌های ژول و ژول تامسون برای گازهای ایده‌آل و واقعی شبیه‌سازی شده‌اند.

اهمیت عملی مطالعه در این واقعیت نهفته است که محتوای انتخاب شده و برنامه های شبیه سازی کامپیوتری توسعه یافته را می توان در مدارس متوسطه برای انجام یک آزمایش عددی بر روی تعدادی از مسائل در فیزیک مولکولی استفاده کرد. روشی برای اجرای دروس فیزیک مولکولی با استفاده از برنامه های کامپیوتری شبیه سازی توسعه یافته و در یک آزمایش آزمایش شده است. مواد و نتایج تحقیق می تواند در فرآیند آموزش دانشجویان دانشگاه های آموزشی و ارتقای صلاحیت معلمان فیزیک و انفورماتیک نیز کاربرد داشته باشد.

تأیید مواد اصلی و نتایج «به‌دست‌آمده در جریان مطالعه» انجام شد

در کنفرانس بین المللی علمی و فنی الکترونیکی (Vologda, 1999)؛

در کنفرانس علمی-عملی بین دانشگاهی "جنبه های اجتماعی سازگاری جوانان با شرایط زندگی در حال تغییر" (ولوگدا، 2000).

در دومین کنفرانس علمی و روش شناختی منطقه ای "فناوری های مدرن در آموزش عالی و متوسطه حرفه ای" (پسکوف، 2000).

در ششمین کنفرانس علمی-عملی همه روسی "مشکل آزمایش فیزیکی آموزشی" (گلازوف، 2001).

هنگام تدریس فیزیک در مدارس متوسطه شهر ولوگدا، در کلاس درس در مورد روش های آموزش فیزیک با دانش آموزان VSPU، در سمینارهای دانشجویان فارغ التحصیل VSPU و معلمان گروه فیزیک عمومی و نجوم.

موارد زیر برای دفاع ارائه می شود:

1. رویکردهای نظری به کاربرد مدل سازی کامپیوتری در فرآیند یادگیری و پشتیبانی روش شناختی آن.

3. روش های سازماندهی و اجرای دروس فیزیک در پایه دهم متوسطه آموزش عمومی در هنگام مطالعه مبحث "فیزیک مولکولی" بر اساس برنامه شبیه سازی کامپیوتری.

ساختار پایان نامه.

ساختار پایان نامه با منطق و توالی حل وظایف تعیین می شود. پایان نامه شامل یک مقدمه، چهار فصل، یک خاتمه و یک کتابشناسی است.

مدل ها و شبیه سازی در علم مدرن

در حال حاضر مدل سازی و الگوسازی به عنوان یکی از روش های شناخت دنیای پیرامون، کاربرد گسترده ای در علم، فناوری و آموزش دارد.

اصطلاح "مدل" از کلمه لاتین modulus گرفته شده است که به معنای اندازه گیری، الگو، هنجار است. نگاه کل نگر یک فرد به جهان در بیشتر موارد در آگاهی او به شکل یک مدل فیزیکی خاص منعکس می شود.

در فلسفه مدرن، تعاریف زیر از مفاهیم مدل و مدل سازی ارائه شده است.

«مدل (مدل فرانسوی) در منطق و روش شناسی علم، آنالوگ (طرح، ساختار، نظام نشانه) بخشی معین از واقعیت طبیعی یا اجتماعی، محصول فرهنگ انسانی، آموزش مفهومی و نظری و غیره است. مدل اصلی این آنالوگ برای ذخیره و گسترش دانش (اطلاعات) در مورد اصل، خواص و ساختارهای آن، تغییر یا کنترل آن است. از منظر معرفت‌شناختی، یک مدل «نماینده»، «معاون» اصل در شناخت و عمل است. نتایج پردازش و تحقیق مدل تحت شرایط معین که در منطق و روش شناسی مشخص شده و مختص حوزه ها و انواع مدل ها است به نسخه اصلی منتقل می شود. «مدل‌سازی روشی برای مطالعه موضوعات دانش بر روی مدل‌های آنهاست. ساخت و مطالعه مدل ها، اشیاء و پدیده های واقعی (سیستم های آلی و معدنی، دستگاه های مهندسی، فرآیندهای مختلف - فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی، اجتماعی) و اشیاء ساخته شده برای تعیین یا بهبود ویژگی های آنها، منطقی کردن روش های ساخت و کنترل آنها. آنها، و غیره. NS." ... مدل سازی موضوع و نشانه بسته به نوع مدل ها از هم متمایز می شوند. در مدل‌سازی موضوع، تحقیق بر روی مدلی انجام می‌شود که ویژگی‌های هندسی، فیزیکی یا عملکردی خاص را بازتولید می‌کند. به عنوان مثال، در مدل سازی آنالوگ، پدیده های مکانیکی، صوتی، هیدرودینامیکی و سایر پدیده ها با استفاده از مدل های انرژی مورد مطالعه قرار می گیرند، زیرا عملکرد مدل و مدل اصلی با معادلات دیفرانسیل یکسان توصیف می شود.

«در مدل‌سازی نشانه، مدل‌ها طرح‌ها، نقشه‌ها، فرمول‌هایی هستند که با الفبای خاصی (زبان طبیعی یا مصنوعی) پیشنهاد می‌شوند.» ... مدل‌سازی یکی از روش‌های مهم شناخت است، بنابراین در دسته معرفت‌شناختی قرار می‌گیرد. نتایج به‌دست‌آمده در طول مطالعه مدل‌ها در صورتی که مدل ویژگی‌های مدل اصلی را منعکس کند، می‌تواند به نسخه اصلی منتقل شود.

این طبقه بندی بر اساس روش بازتولید ویژگی های اصلی در مدل است. همه مدل ها به دو دسته متریال و ایده آل تقسیم می شوند. مدل‌های مادی شامل مدل‌هایی هستند که به‌طور عینی وجود دارند و توسط انسان برای بازتولید ساختار و ماهیت فرآیند یا پدیده مورد مطالعه ایجاد شده‌اند.

برای مدل های مشابه فضایی، یک پیش نیاز شباهت هندسی به اصلی آنها است، زیرا آنها خصوصیات فضایی و روابط جسم را منعکس می کنند. این گروه شامل چیدمان های مختلف، مدل های دستگاه های فنی، شبکه های کریستالی و ... می باشد.

در مدل های مشابه فیزیکی، شباهت ماهیت فیزیکی آن با اصل و هویت قوانین حرکت ضروری است. چنین مدل هایی با ماهیت نمایش داده شده توسط آنها فقط با تغییر در مقیاس مکانی یا زمانی متفاوت هستند. این گروه شامل مدل های عملیاتی دستگاه های فنی مختلف، به عنوان مثال، موتورهای الکتریکی و ژنراتورها، کشتی ها، هواپیماها و غیره است.

مدل های مشابه ریاضی عملکرد اشیاء تحقیق باید با معادلات ریاضی مشابه توصیف شوند و قاعدتاً شباهت فیزیکی و هندسی با نسخه اصلی ندارند. مدل های ریاضی شامل مدل های آنالوگ، ساختاری، دیجیتال، سایبرنتیک می باشد.

جنبه های روانشناختی و تربیتی یادگیری کامپیوتر

در سال های اخیر روانشناسان داخلی و خارجی به نقش ویژگی های فردی دانش آموزان در فرآیند یادگیری توجه کرده اند. جستجوی راه هایی برای حفظ و توسعه بیشتر فردیت کودک، پتانسیل، توانایی های او منجر به توسعه مفاهیم فردی سازی یادگیری شد. کمک از طریق فردی سازی در اجرای برنامه های درسی توسط هر دانش آموز، جلوگیری از شکست دانش آموزان. شکل گیری مهارت ها و توانایی های آموزشی عمومی بر اساس منطقه رشد نزدیک هر دانش آموز. بهبود انگیزه یادگیری و توسعه علایق شناختی؛ شکل گیری ویژگی های شخصی: استقلال، سخت کوشی، خلاقیت - جوهر فردی سازی آموزش. مزیت اصلی این است که فردی سازی به شما امکان می دهد محتوا، روش ها و سرعت فعالیت یادگیری کودک را به طور کامل با ویژگی های او تطبیق دهید، اقدامات او را در هر مرحله از حل مشکل زیر نظر بگیرید، فعالیت های دانش آموز و معلم را به موقع تنظیم کنید، وفق دهید. آنها را به موقعیت های دائماً در حال تغییر، اما کنترل شده از سوی دانش آموز و معلم، نشان می دهند. همه اینها به دانش آموز اجازه می دهد تا از نظر اقتصادی کار کند، هزینه نیروهای خود را کنترل کند و به نتایج بالاتری دست یابد.

فن آوری فردی سازی آموزش همه پیوندهای فرآیند آموزشی - اهداف، محتوا، روش ها و وسایل را پوشش می دهد. ویژگی های یادگیری فردی در مبنای فلسفی خود انسان گرایانه است. عوامل رشد: زیستی، اجتماعی و روانی. اصل مدیریت سیستم "مربی" است، رویکرد به کودک انسانی و شخصی است، اشکال سازمانی آکادمیک، فردی و گروهی است. روش غالب برنامه ریزی شده، خود در حال توسعه، خلاق است. یکی از گزینه‌های فردی کردن یادگیری، توسعه ایده‌های یادگیری تطبیقی ​​است. هم سن و هم ویژگی های فردی دانش آموزان را در نظر می گیرد. انطباق می تواند بر اساس اطلاعات جمع آوری شده از تجربه یادگیری هر دانش آموز یا از قبل برنامه ریزی شده باشد. یک سیستم تطبیقی ​​که از قبل برنامه ریزی شده است، معمولاً آموزش را طبق یک برنامه شاخه ای اجرا می کند، که در آن بسته به ماهیت خطای ایجاد شده، مشخص می شود که کدام اقدامات کمکی صادر می شود. سیستم های آموزشی تطبیقی، به عنوان یک قاعده، موارد زیر را در نظر می گیرند: الف) صحت پاسخ، ب) دلایلی که باعث ایجاد مشکلات در تکمیل وظایف آموزشی شده است.

توسعه فن آوری، توسعه انواع مختلف دستگاه های فنی، ترکیب امکانات فن آوری فردی سازی آموزش با استفاده از فناوری مدرن کامپیوتری را ممکن می سازد.

آموزش رایانه مبتنی بر انطباق انعطاف پذیر و عملیاتی با ویژگی های فردی هر دانش آموز قادر است از بروز ناراحتی های روانی، کاهش عزت نفس، کاهش انگیزه آموزشی جلوگیری کند، زیرا می تواند فردیت دانش آموز را در نظر بگیرد. تا حد امکان

L.V. شنشو سه گزینه را برای یادگیری تطبیقی ​​توصیف می کند. اولین گزینه مفهوم حداکثر سازگاری سایبرنتیک انگلیسی G. Pask است. دوم نظریه سازگاری جزئی روانشناس آمریکایی N. Crowder است. سومین مفهوم سازگاری حداقلی توسط B. Skinner است. نویسندگان نظریه های یادگیری تطبیقی ​​در ارزیابی دلایل اثربخشی پایین یادگیری سنتی و در انتخاب حذف این دلایل مشابه هستند. مفاهیم یادگیری تطبیقی ​​الزامات خاصی را بر فرآیند آموزشی تحمیل می کند:

1. سازگاری سریع با ویژگی های فردی دانش آموزان، با در نظر گرفتن سرعت یادگیری، تشخیص علل مشکلات، تنظیم به موقع مطالب آموزشی.

2. مدیریت مستمر و هدفمند حوزه عاطفی- انگیزشی دانش آموز، تثبیت وضعیت وی. 3. حفظ گفتگوی مستمر، تحریک فعالیت دانش آموزان.

4. اتوماسیون آموزش.

برآورده کردن الزامات ذکر شده را می توان به راحتی به یادگیری رایانه نسبت داد، زیرا معلم نمی تواند به طور همزمان با دانش آموزان مختلف سازگار شود، در حالی که دستگاه بی طرف، صبور و خستگی ناپذیر است.

مفاهیم فوق از یادگیری تطبیقی ​​به سرعت وارد عمل اصلی شدند و باعث ایجاد سرگرمی مد روز برای آموزش دستگاه ها و برنامه ها برای رایانه شد. آماتور و بدوی در توانایی های آموزشی خود، ایده اصلی در نظر گرفتن ویژگی های فردی و تثبیت خلق و خوی عاطفی مثبت دانش آموزان را نادیده گرفتند. در ارتباط با این وضعیت، اثربخشی آموزش کامپیوتر زیر سوال می رود. مورد فعلی برای استفاده از رایانه، منعکس کننده یافته های توسعه دهندگان یادگیری تطبیقی ​​است. این هم اهمیت در نظر گرفتن پویایی جذب و هم اتوماسیون تدریس است که به معلم اجازه می دهد تا با وظایف سازمانی منحرف نشود.

تجزیه و تحلیل وضعیت مدل سازی کامپیوتری در بخش "فیزیک مولکولی"

در فصل اول و دوم به بررسی مسائل استفاده از مدل سازی کامپیوتری در تدریس از منظر معرفت شناسی، تربیتی و روانشناسی پرداخته و جایگاه و کارکرد آنها را نیز مشخص کردیم. استفاده از مدل های کامپیوتری در آموزش فیزیک نشان دادن اهمیت مدل سازی به عنوان روشی برای شناخت دنیای اطراف، به شکل گیری تفکر انتزاعی، توسعه علاقه شناختی و تسلط بر عناصر فرهنگ اطلاعات کمک می کند. در عین حال، برای درک کامل مزایایی مانند امکان یادگیری فردی، مدیریت فعالیت های آموزشی، دیده شدن، ویژگی های تقلید مدل های کامپیوتری، لازم است شاخه ای از فیزیک را شناسایی کرد که استفاده از مدل سازی کامپیوتری در آن خواهد بود. یک اثر آموزشی واقعی بدهد و تکنیک های روش شناختی را برای گنجاندن آن در درس تعیین کند.

دشواری مطالعه درس "فیزیک مولکولی و ترمودینامیک" در مقطع متوسطه ابتدایی این است که در اینجا دانش آموزان با شکل کیفی جدیدی از حرکت ماده - حرکت حرارتی روبرو می شوند که در آن علاوه بر قوانین مکانیک، قوانین آمار نیز وجود دارد. نیز عمل کنند. علاوه بر این، آزمایش‌های طبیعی (حرکت براونی، انتشار، برهم‌کنش مولکول‌ها، تبخیر، پدیده‌های سطحی و مویرگی، خیس شدن) تنها فرضیه ساختار مولکولی ماده را تأیید می‌کنند، اما اجازه مشاهده مکانیسم فرآیندهای فیزیکی در حال انجام را نمی‌دهند. مدل‌های مکانیکی: آزمایش استرن، تخته گالتون، دستگاهی برای نشان دادن قوانین گاز به ما اجازه می‌دهد قانون توزیع سرعت مولکولی ماکسول را نشان دهیم و روابط بین فشار، حجم و دمای لازم برای استخراج قوانین گاز را به‌طور تجربی به‌دست آوریم. افزایش اثربخشی درس می تواند باعث گسترش و بهبود آزمایشات نمایشی یا آزمایشگاهی با استفاده از رایانه شود (به اهمیت مدل های رایانه ای در مطالعه فیزیک در دانشگاه اشاره کردیم). چنین ابزارهای نرم افزاری برای انجام یک آزمایش نمایشی در دوره مدرسه فیزیک مولکولی و ترمودینامیک در دسترس هستند، البته به تعداد کم. ما تعدادی از کارها را بررسی کرده‌ایم و در اینجا تحلیلی از تمام برنامه‌های رایانه‌ای که برای مطالعه فیزیک مولکولی و ترمودینامیک استفاده می‌شوند را ارائه می‌کنیم.

استفاده از فناوری مدرن محاسبات الکترونیکی و الکترونیکی می تواند به طور قابل توجهی طراحی و اجرای آزمایش را بهبود بخشد. این مقاله استفاده از کامپیوتر را برای نشان دادن وابستگی سرعت مولکول های نیتروژن، هیدروژن، آرگون و هوا به دما، محاسبه تغییرات انرژی داخلی بدن در حین ذوب و تبلور، در حین تبخیر و حالت گازی توصیف می کند. و همچنین استفاده از کامپیوتر در پردازش نتایج کار آزمایشگاهی.

در همین کتاب شرح یک درس در مورد تعیین بازده موتور حرارتی ایده آل بر اساس چرخه کارنو آورده شده است. رایانه ای به عنوان مدلی از چرخه کارنو عمل می کند که به صورت برنامه ای آدیابات ها و ایزوترم ها را روی صفحه نمایشگر پیاده سازی می کند و به صورت گرافیکی چرخه کارنو را نشان می دهد.

تکنیک تنظیم یک آزمایش با استفاده از فناوری الکترونیک و کامپیوتر توسط V.V. لپتف او از تطبیق پذیری سیگنال الکتریکی استفاده کرد که نه تنها حاوی اطلاعات لازم است، بلکه می تواند توسط رایانه های الکترونیکی نیز پردازش شود. بنابراین، لازم است تمام مقادیر غیر الکتریکی شرکت کننده در آزمایش را با استفاده از مبدل های اولیه - حسگرها به الکتریکی تبدیل کنید، که در خروجی آنها یک سیگنال آنالوگ الکتریکی، معمولاً به شکل ولتاژ الکتریکی ظاهر می شود. V.V. Laptev چندین حسگر برای اندازه گیری روشنایی، دما و زمان با کارمندان توسعه و تولید شده است. سیگنال های حسگر را می توان با اشاره گر یا دستگاه های اندازه گیری دیجیتال ضبط کرد. برای استفاده از تجهیزات محاسباتی الکترونیکی دیجیتال در پردازش نتایج آزمایش، لازم است سیگنال آنالوگ را با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال و با استفاده از ریزمدارهای مناسب برای این کار به دیجیتال تبدیل کنیم. بنابراین، طرح آزمایش به این صورت است: مقادیر اندازه گیری شده - حسگرها - مبدل آنالوگ به دیجیتال - ریزمحاسبه MK-64 یا رایانه یاماها. این اصل برای ساختن یک تاسیسات نمایشی الکترومکانیکی جهانی برای مطالعه فیزیک قوانین گاز در یک دوره مدرسه استفاده شد. مقادیر فشار، حجم و دمای اندازه‌گیری شده در آزمایش به نوبه خود بر روی یک نشانگر دیجیتالی آزمایشی ثبت می‌شوند و به گذرگاه داده رایانه ارسال می‌شوند، که نمودارهایی از تمام وابستگی‌های ممکن بین فشار، حجم و دما را روی صفحه نمایش نمایش می‌دهد. . پس از رسم نمودارها، مقادیر عددی این مقادیر وارد حافظه رم کامپیوتر می شود و می تواند در صفحه نمایش به صورت جدول داده های آزمایشی نمایش داده شود و برای محاسبات کمی استفاده شود. بنابراین، دانش آموزان این فرصت را دارند تا خصوصیات کمی و کیفی فرآیندهای گازی را به طور همزمان مشاهده کنند.

پایان نامه با موضوع:

"استفاده از تکالیف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی کامپیوتری برای رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان"

معرفی

فصل اول. مبانی نظری رشد توانایی‌های خلاق دانش‌آموزان در فرآیند آموزش مدل‌سازی رایانه‌ای.

فصل دوم. کار تجربی در مورد بررسی نقش وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی کامپیوتری در رشد توانایی های خلاق دانش آموزان

نتیجه

کتابشناسی - فهرست کتب

کاربرد

معرفی

مشخصه زمان حاضر معرفی گسترده فناوری اطلاعات در تمام حوزه های زندگی و فعالیت های بشری، تغییر در نقش و جایگاه رایانه های شخصی در جامعه مدرن است. فردی که به طرز ماهرانه و مؤثری صاحب فناوری و اطلاعات است، سبک متفاوت و جدیدی از تفکر دارد، به طور متفاوتی به ارزیابی مشکل پیش آمده، به سازماندهی فعالیت های خود نزدیک می شود. نقش فزاینده فناوری رایانه فرصت های جدیدی را در اختیار کاربر قرار می دهد که می تواند تحصیلات، جهان بینی و خلاقیت او را تحت تأثیر قرار دهد.

زمان ما زمان تغییر است، ما وارد جامعه دانش شده ایم. اهداف و ارزش های آموزش تغییر کرده است. اگر قبلاً هدف دانش موضوعی بود، اکنون ارزش اصلی آموزش رشد شخصی است. در مرحله کنونی توسعه، جامعه به افرادی با پتانسیل خلاق خوب نیاز دارد که قادر به تصمیم گیری غیر استاندارد باشند و قادر به تفکر خلاق باشند.

متأسفانه، مکتب توده ای مدرن هنوز رویکردی غیر خلاقانه برای جذب دانش حفظ کرده است. تکرار یکنواخت و کلیشه ای همان اعمال، علاقه به یادگیری را از بین می برد. کودکان از لذت کشف محروم می شوند و ممکن است به تدریج توانایی خلاقیت را از دست بدهند. یکی از مشکلات اصلی آموزش مدرن، ابتکار کم خلاقانه دانش آموزان است. اکثریت قریب به اتفاق دانش‌آموزان در حل مسائلی که الگوریتم‌های حل استاندارد ندارند، ناتوانی کامل نشان می‌دهند. وظیفه مدرسه مدرن توسعه و استفاده از تکنیک های خاص با هدف توسعه توانایی های خلاق است.

تجزیه و تحلیل و نظام‌بندی جنبه‌های مختلف شکل‌گیری و توسعه توانایی‌های خلاقانه به آثار D.B. بوگویاولنسکایا، ال.اس. ویگوتسکی، V.N. دروژینین، N.S. لیتس، A.N. لوکا، آی. یا. پونوماروا، اس.ال. روبینشتاین، بی.ام. تپلوا، V.D. شادریکوف و دیگران.

موفقیت رشد فکری دانش آموز عمدتاً در کلاس درس به دست می آید، جایی که میزان علاقه دانش آموزان به یادگیری، سطح دانش و آمادگی برای خودآموزی مداوم به توانایی معلم برای سازماندهی فعالیت های شناختی سیستماتیک بستگی دارد. رشد فکری آنها

بسیاری از دانشمندان - A.I. بوچکین، V.A. دالینگر، جی.جی. وروبیف، V.G. کینلف، ک.ک. کالین و همکاران دلایل مختلفی برای این موضوع وجود دارد. اولاً، انفورماتیک یک علم اساسی و پیچیده است که همه حوزه های فعالیت انسانی را در بر می گیرد. ثانیاً، انفورماتیک به معنای محدود، علم نحوه استفاده از رایانه و سیستم های مخابراتی در فعالیت های انسانی است که به نوبه خود می تواند نقش ابزار مؤثری برای رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان ایفا کند.

هدف کار پژوهشی ما بررسی تأثیر وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل‌سازی رایانه در درس‌های علوم رایانه بر رشد توانایی‌های خلاق دانش‌آموزان است.

کار V.K. Beloshapki، S.A. بشنکوا، آی. وی. گالیگینا، A.G. هاین، A.V. گوریاچوا، تی.بی. زاخارووا، I.I. زوبکو، A.A. کوزنتسوا، بی. سی. لدنوا، آ. اس. لسنفسکی، V.P. لینکوا، N.V. ماکاروا، N.V. ماتویوا، E.A. راکیتینا، یو.ف. تیتووا، ای.کی. هنر، A.P. شستاکوا، M.I. شوتیکوا و سایر نویسندگان.

شکل گیری ایده ای از حوزه موضوعی در ذهن دانش آموز، همراه با سازماندهی فعالیت های اطلاعاتی او برای تجزیه و تحلیل حوزه موضوعی و تشکیل یا استفاده از سیستمی از مفاهیم برای توصیف حوزه موضوعی. بنابراین می توان گفت که یادگیری «ساختن در سر» مدل های اطلاعات دانش آموز حوزه موضوعی مورد مطالعه است. بنابراین، مدل‌سازی در آموزش، به‌عنوان روشی برای شناخت جهان پیرامون، فرآیندهای اطلاعاتی که در طبیعت و جامعه اتفاق می‌افتد، و مطالعه مدل‌سازی اطلاعاتی-منطقی در دوره مدرسه علوم کامپیوتر به‌عنوان ابزار یادگیری، اهمیت ویژه‌ای دارد. ابزار یادگیری و موضوع مطالعه روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. این امر مستلزم مطالعه مسئله اطلاعات و مدلسازی منطقی اطلاعاتی در فرآیند یادگیری است.

یکی از راه‌های پرورش توانایی‌های خلاقانه دانش‌آموزان، ایده استفاده از مسائل آموزشی و خلاقانه و حل آن‌ها به کمک رایانه است. هنگام حل چنین مشکلاتی، یک عمل خلاقانه رخ می دهد، مسیر جدیدی پیدا می شود یا چیز جدیدی ایجاد می شود. اینجاست که ویژگی‌های خاصی از ذهن مورد نیاز است، مانند مشاهده، توانایی مقایسه و تجزیه و تحلیل، یافتن ارتباطات و وابستگی‌ها، همه اینها با هم توانایی‌های خلاق را تشکیل می‌دهند.

حل وظایف آموزشی و خلاقانه با محتوای حرفه ای نه تنها وسیله ای برای تحقق ارتباطات بین موضوعی است، بلکه یک رویکرد روش شناختی است که به شما امکان می دهد اهمیت فناوری اطلاعات را هم در دنیای مدرن و هم در فعالیت های حرفه ای خاص آینده نشان دهید. و از آنجایی که چنین مشکلاتی با کمک رایانه حل می شوند، علاقه فزاینده ای به مطالعه فناوری اطلاعات نه تنها به عنوان ابزاری که به فرد امکان می دهد محاسبات لازم را انجام دهد، بلکه به عنوان وسیله ای برای مدل سازی تولید واقعی و سایر موارد وجود دارد. فرآیندها

موضوع مطالعه: رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان.

موضوع مطالعه: توسعه توانایی های خلاقانه دانش آموزان در فرآیند آموزش مدل سازی کامپیوتری.

هدف از مطالعه: بررسی امکان رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان در آموزش مدل سازی کامپیوتری با استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه در درس علوم کامپیوتر مدرسه.

برای دستیابی به هدف تحقیق، حل موارد زیر برنامه ریزی شده است وظایف :

ماهیت توانایی های خلاقانه دانش آموزان را آشکار کنید.

تعیین مکان و معنا، اهداف و اهداف آموزش مدلسازی کامپیوتری.

فهرستی از دانش و مفاهیم اولیه مدل سازی کامپیوتری را مطالعه کنید، ماهیت آنها را آشکار کنید.

گسترش نقش استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش الگوسازی در رشد توانایی های خلاق.

به طور تجربی اثربخشی استفاده از وظایف خلاقانه مدل سازی رایانه ای را برای توسعه توانایی های خلاقانه دانش آموزان بررسی کنید.

تجزیه و تحلیل و نتیجه گیری در مورد تحقیقات نظری و تأیید تجربی اثربخشی توسعه توانایی های خلاق دانش آموزان هنگام استفاده از وظایف خلاقانه مدل سازی رایانه ای.

مانند فرضیه های تحقیقپیشنهاد شد یکی از مهم ترین عوامل در رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان، استفاده از تکالیف آموزشی و خلاقانه باشد.

برای حل وظایف تعیین شده و آزمون فرضیه، مجموعه ای از مکمل ها روش های پژوهش :

خلاقیت شبیه سازی کامپیوتری

نظری: تجزیه و تحلیل ادبیات روانشناختی و آموزشی، علمی و روش شناختی، آموزشی، مواد نشریات و اسناد نظارتی.

تشخیصی (تست دانشجویی)؛

آزمایش کنید.

ساختار کار تحقیقاتی ما:

این کار شامل یک مقدمه، 2 فصل، یک نتیجه گیری، فهرست ادبیات استفاده شده و یک پیوست است.

مقدمه ارتباط موضوع این اثر را اثبات می کند.

فصل اول به بررسی مبانی نظری رشد توانایی‌های خلاق دانش‌آموزان در فرآیند آموزش مدل‌سازی رایانه‌ای می‌پردازد.

فصل دوم کار آزمایشی را در مورد مطالعه نقش وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی رایانه ای در رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان شرح می دهد، تحولات روش شناختی ارائه می شود.

در نتیجه، اهمیت نظری و عملی نتایج به‌دست‌آمده آشکار می‌شود.

فصل اول. مبانی نظری رشد توانایی‌های خلاق دانش‌آموزان در فرآیند آموزش مدل‌سازی رایانه‌ای.

1.1 خلاقیت و خلاقیت

مشکل خلاقیت این روزها آنقدر ضروری شده است که به حق «مشکل قرن» تلقی می شود. خلاقیت از موضوع جدیدی برای تحقیق فاصله زیادی دارد. همیشه متفکران همه ادوار را مورد توجه قرار داده و میل به ایجاد "نظریه خلاقیت" را برانگیخته است.

ایجاد به عنوان یک پدیده اجتماعی-تاریخی تعبیر می شود که در فرآیند تعامل بین یک موضوع و یک شی بر اساس پراتیک اجتماعی پدید می آید و توسعه می یابد. از منظر فلسفه، خلاقیت فعالیت افراد است که بر اساس قوانین عینی فعالیت، جهان طبیعی و اجتماعی را مطابق با اهداف و نیازهای فرد تغییر می دهد.

خلاقیت به عنوان فعالیتی با هدف ایجاد چیزهای اساساً جدید درک می شود. به عنوان فرآیندی که در تدوین و حل مشکلات، وظایف غیر استاندارد گنجانده شده است. به عنوان شکلی از شناخت واقعیت و غیره. ...

انواع خلاقیت از نظر ماهیت بسیار متفاوت است - آنها خلاقیت هنری، علمی، فنی، آموزشی هستند. به دنبال L.S. ویگوتسکی که «خلاقیت روابط اجتماعی» را تعریف کرد، «توانایی خلاقیت برای جهت گیری اجتماعی سریع و ماهرانه» می توان خلاقیت ارتباطی و انطباقی را تشخیص داد.

خلاقیت تفکر در بالاترین شکل خود است که فراتر از آنچه شناخته شده است و همچنین فعالیتی است که چیزی از نظر کیفی جدید ایجاد می کند. مورد دوم شامل فرمول بندی یا انتخاب یک مشکل، جستجوی شرایط و راهی برای حل آن و در نتیجه ایجاد یک مشکل جدید است.

خلاقیت می تواند در هر زمینه ای از فعالیت های انسانی رخ دهد: علمی، تولیدی-فنی، هنری، سیاسی و غیره.

خلاقیت پدیده ای است که عمدتاً به موضوعات خاص مربوط می شود و با ویژگی های روان انسان ، قوانین فعالیت عصبی بالاتر و کار ذهنی مرتبط است.

از نظر روانشناسی، خلاقیتمجموعه ای از آن مولفه های فعالیت سوژه است که برای این موضوع حامل ایده های کیفی جدید هستند.

در فرآیند یادگیری اعمال می شودخلاقیت باید به عنوان شکلی از فعالیت های انسانی با هدف ایجاد ارزش هایی تعریف شود که از نظر کیفی برای او جدید هستند و دارای اهمیت اجتماعی هستند، به عنوان مثال. برای شکل گیری شخصیت به عنوان یک موضوع اجتماعی مهم است.

زیر فعالیت خلاق ما چنین فعالیت انسانی را درک می کنیم که در نتیجه آن چیز جدیدی ایجاد می شود - خواه این یک شی از دنیای بیرونی باشد یا ساخت تفکری که منجر به دانش جدیدی در مورد جهان می شود یا احساسی که منعکس کننده نگرش جدیدی نسبت به واقعیت است.

این شکلی از فعالیت انسانی یا جمعی است - ایجاد یک فعالیت کیفی جدید که قبلاً هرگز وجود نداشته است. یک محرک برای فعالیت خلاق یک موقعیت مشکل ساز است که با استفاده از روش های سنتی قابل حل نیست. محصول اصلی فعالیت در نتیجه تدوین یک فرضیه غیر استاندارد، صلاحدید پیوندهای متقابل غیر سنتی عناصر یک موقعیت مشکل و غیره به دست می آید.

پیش نیازهای فعالیت خلاق انعطاف پذیری تفکر، انتقاد پذیری، توانایی همگرایی مفاهیم، ​​یکپارچگی ادراک و غیره است.

فعالیت خلاق ابزاری برای رشد توانایی های خلاق استاز آنجا که آزمودنی با انجام وظایف خلاقانه به طور خاص و انجام فعالیت خلاقانه به طور کلی، از توانایی های خود برای حل یک مسئله استفاده می کند و بنابراین در مسیر حل آنها را توسعه می دهد.

خلاقیت ذاتی هر شخصی است. شما باید بتوانید آنها را آشکار و توسعه دهید.

خلاقیت از استعداد بزرگ و پر زرق و برق گرفته تا متواضع و ظریف متغیر است، اما ماهیت فرآیند خلاقیت برای همه یکسان است. تفاوت در مواد خاص خلاقیت، مقیاس دستاوردها و اهمیت اجتماعی آنها نهفته است.

دانشمندان با بررسی ماهیت خلاقیت پیشنهاد داده اند که توانایی مربوط به فعالیت خلاقانه را خلاقیت بنامند.

خلاقیت (از لات آفرینش - خلق) - توانایی کلی برای خلاق بودن، شخصیت را به عنوان یک کل مشخص می کند، خود را در حوزه های مختلف فعالیت نشان می دهد، به عنوان یک عامل نسبتاً مستقل استعداد در نظر گرفته می شود.

خلاقیت یک توانایی یکپارچه است که سیستم هایی از توانایی های به هم پیوسته - عناصر را در بر می گیرد. به عنوان مثال، توانایی های خلاق عبارتند از تخیل، تداعی، فانتزی، خیال پردازی.

انگیزه برجسته سازی خلاقیت، داده های مربوط به عدم ارتباط بین آزمون های سنتی هوش و موفقیت در حل موقعیت های مشکل بود.

مشخص شد که دومی (خلاقیت) به توانایی استفاده از اطلاعات داده شده در وظایف به روش های مختلف با سرعت سریع بستگی دارد. این توانایی خلاقیت نامیده شد و شروع به مطالعه مستقل از هوش کرد - به عنوان توانایی که منعکس کننده ویژگی یک فرد برای ایجاد مفاهیم جدید و شکل دادن مهارت های جدید است. خلاقیت با دستاوردهای خلاقانه یک فرد مرتبط است.

از نقطه نظر فعالیت، خلاقیت می تواند خود را به طرق مختلف نشان دهد: هم در سطح یک شخصیت یکپارچه (خلاقیت علمی، هنری، آموزشی) و هم در اجزای فردی فعالیت شناختی - در مسیر حل مشکلات خلاقانه، شرکت در پروژه ها. ، و غیره. اما همیشه می توانید جلوه ای از توانایی ایجاد ارتباطات و روابط غیرمنتظره را در نگاه اول پیدا کنید، زمانی که یک فرد خلاق به طور مستقل یک سیستم روابط با موضوع و محیط اجتماعی ایجاد می کند. و این همان چیزی است که باید در فرآیند خلاقیت مهمترین چیز در نظر گرفته شود، بدون اینکه اهمیت نتیجه نهایی را انکار کنیم. بنابراین ، در اصطلاح آموزشی ، نکته اصلی در خلاقیت این است که دانش آموز در جریان فعالیت خلاق شناختی به اهمیت خود به عنوان "تبدیل کننده جهان" ، کاشف یک جهان جدید و درک خود به عنوان یک شخص پی می برد. و در جایی که معلم موفق به دستیابی به این امر شده است ، می توان در مورد شکل گیری یک نگرش بازتابی نسبت به خلاقیت صحبت کرد ، که همچنین مستلزم حضور دیدگاه خود ، شجاعت و استقلال خاص در تصمیم گیری است.

خلاقیت تلفیقی از بسیاری از خصوصیات است. و سوال مولفه های خلاقیت انسان هنوز باز است، اگرچه در حال حاضر چندین فرضیه در مورد این مشکل وجود دارد.

محقق مشهور روسی مسئله خلاقیت A.N. پیاز بر اساس زندگینامه دانشمندان، مخترعان، هنرمندان و موسیقیدانان برجسته، موارد زیر را متمایز می کند. مهارت های خلاقانه :

1. توانایی دیدن مشکل در جایی که دیگران آن را نمی بینند.

2. توانایی محدود کردن عملیات ذهنی، جایگزینی چندین مفهوم با یک مفهوم و استفاده از نمادهایی که بیشتر و بیشتر از نظر اطلاعاتی گنجایش دارند.

3. توانایی به کارگیری مهارت های کسب شده در حل یک مسئله برای حل مشکل دیگر.

4. توانایی درک واقعیت به عنوان یک کل، بدون تقسیم آن به قطعات.

5. توانایی تداعی آسان مفاهیم دور.

6. توانایی حافظه برای ارائه اطلاعات مناسب در لحظه مناسب.

7. انعطاف پذیری تفکر.

8. امکان انتخاب یکی از گزینه های جایگزین برای حل یک مشکل قبل از بررسی آن.

9. توانایی ترکیب اطلاعات تازه درک شده در سیستم های دانش موجود.

10. توانایی دیدن اشیا همانگونه که هستند، تشخیص مشاهده شده از آنچه توسط تفسیر معرفی می شود.

11. سهولت در تولید ایده.

12. تخیل خلاق.

13. توانایی اصلاح جزئیات، برای بهبود مفهوم اصلی.

داوطلبان علوم روانشناسی V.T. کودریاوتسف و V.S. سینلنیکوف، بر اساس مطالب تاریخی و فرهنگی گسترده (تاریخ فلسفه، علوم اجتماعی، هنر، حوزه های فردی عمل) موارد زیر را شناسایی کرد. خلاقیت جهانی در طول تاریخ بشر توسعه یافته است:

1. واقع گرایی تخیل - درک تصویری از برخی گرایشات اساسی، کلی یا الگوی رشد یک شیء جدایی ناپذیر، قبل از اینکه شخص مفهوم روشنی از آن داشته باشد و بتواند آن را در سیستمی از مقوله های منطقی دقیق وارد کند.

2. امکان دیدن کل قبل از اجزا.

3. ماهیت بیش از حد موقعیتی-تحول کننده راه حل های خلاق - توانایی، در هنگام حل یک مشکل، نه تنها انتخاب از بین گزینه های تحمیل شده از خارج، بلکه به طور مستقل ایجاد یک جایگزین.

4. آزمایش - توانایی ایجاد آگاهانه و هدفمند شرایطی که در آن اشیاء به وضوح ماهیت پنهان خود را در موقعیت های معمولی آشکار می کنند، و همچنین توانایی ردیابی و تجزیه و تحلیل ویژگی های "رفتار" اشیاء در این شرایط.

دانشمندان و مربیان دخیل در توسعه برنامه ها و روش های آموزش خلاق بر اساس TRIZ (نظریه حل مسائل اختراعی) و ARIZ (الگوریتم حل مسائل اختراعی) معتقدند که یکی از مولفه های خلاقیت یک فرد از توانایی های زیر تشکیل شده است:

1. توانایی ریسک کردن.

2. تفکر واگرا.

3. انعطاف در تفکر و عمل.

4. سرعت تفکر.

5. توانایی بیان ایده های بدیع و ابداع ایده های جدید.

6. تخیل غنی.

7. ادراک ابهام اشیا و پدیده ها.

8. ارزش های زیبایی شناختی بالا.

9. شهود توسعه یافته.

بسیاری از روانشناسان توانایی فعالیت خلاق را اول از همه با ویژگی های تفکر مرتبط می دانند. به ویژه، روانشناس مشهور آمریکایی جی. گیلفورد، که مشکلات هوش انسان را مورد مطالعه قرار داد، ثابت کرد که به اصطلاح تفکر واگرا... افراد دارای این نوع تفکر، هنگام حل یک مشکل، تمام تلاش خود را بر یافتن تنها راه حل صحیح متمرکز نمی کنند، بلکه شروع به جستجوی راه حل ها در همه جهات ممکن می کنند تا هر چه بیشتر گزینه ها را در نظر بگیرند. چنین افرادی تمایل دارند ترکیبات جدیدی از عناصری را تشکیل دهند که اکثر مردم آنها را فقط به روشی خاص می شناسند و از آنها استفاده می کنند، یا پیوندهایی بین دو عنصر ایجاد می کنند که در نگاه اول هیچ وجه اشتراکی با هم ندارند. شیوه تفکر متفاوت در قلب تفکر خلاق است.

تفکر واگرا مشخص می کند :

· سرعت- توانایی بیان حداکثرتعداد ایده ها، راه های حل یک مشکل خاص، و در اینجا کمیت آنها مهم است، نه کیفیت.

· انعطاف پذیری- توانایی نامزد کردن متنوعایده هایی، به عنوان مثال، مربوط به استفاده از اشیاء، روش ها و غیره (در رایج ترین آزمون برای بررسی انعطاف پذیری تفکر، پیشنهاد می شود راه های مختلفی برای استفاده از یک شی مورد استفاده روزمره ارائه شود).

· اصالت- توانایی تولید جدید غیر استانداردایده ها، انجمن های دور، یافتن پاسخ های غیرمعمولی که با پاسخ های پذیرفته شده کلی متفاوت است.

· دقت- توانایی بهتر کردنمحصول خلاقیت، اضافه کردن جزئیات، تلاش برای کامل بودن.

با این حال، موفقیت دستاوردهای خلاق ترکیب خاصی از دو نوع تفکر - واگرا و همگرا را فراهم می کند. تنها با سطح بالایی از توانایی "عمل در ذهن"، تخیل غنی مبتنی بر تجربه و دانش شخصی، احساسات بالا، می توان خلاقیت بالایی را به نمایش گذاشت.

تفکر خلاقانه - تفکر پلاستیکی و بدیع، که در آن سوژه تصمیمات زیادی را به عهده می گیرد. در مواردی که یک فرد معمولی می تواند تنها یک یا دو بیابد، برای تفکر خلاق حرکت از یک جنبه مشکل به جنبه دیگر دشوار نیست، به یک دیدگاه محدود نمی شود، راه حل های غیرمنتظره، غیر پیش پا افتاده و غیرمعمول ایجاد می کند. . هم شهود و هم منطق در مکانیسم تفکر خلاق ذاتی هستند.

در فرآیند بررسی توانایی ها، نقش مهم تخیل در آشکارسازی و گسترش امکانات خلاقانه آشکار شد.

خیال پردازی فرآیند تبدیل بازنمایی هایی است که واقعیت را منعکس می کنند و بر این اساس بازنمایی های جدید ایجاد می کنند.

مهمترین ارزش تخیل این است که به شما امکان می دهد نتیجه کار را قبل از شروع آن تصور کنید و در نتیجه فرد را در روند فعالیت جهت دهید.

تخیل و خلاقیت ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. با این حال، ارتباط بین آنها به هیچ وجه به گونه ای نیست که بتوان از تخیل به عنوان یک کارکرد خودبسنده استفاده کرد و از آن به عنوان محصول عملکرد آن خلاقیت گرفت. پیشرو رابطه معکوس است. تخیل در فرآیند فعالیت خلاق شکل می گیرد. تخصص انواع مختلف تخیل آنقدر پیش نیاز نیست که نتیجه توسعه انواع مختلف فعالیت خلاقانه است. بنابراین، به همان اندازه انواع خاصی از تخیل وجود دارد که انواع خاص و منحصر به فرد فعالیت انسانی وجود دارد - سازنده، فنی، علمی، هنری، تصویری، موسیقی و غیره. همه این انواع تخیل که در انواع مختلف فعالیت خلاق شکل می گیرد و تجلی می یابد، نوعی بالاترین سطح را تشکیل می دهد - تخیل خلاق .

تخیل خلاق برخاسته از کار مستلزم ایجاد مستقل تصاویری است که در محصولات اصلی و ارزشمند فعالیت 926، ص65 تحقق می‌یابد.

در هر نوع فعالیت، تخیل خلاق نه چندان با آنچه که یک فرد می تواند تصور کند، صرف نظر از الزامات واقعی واقعیت، تعیین می شود، بلکه به این دلیل است که چگونه می داند چگونه واقعیت را متحول کند، با جزئیات تصادفی و بی اهمیت.

بنابراین با تحلیل رویکردهای فوق برای افشای مفاهیم «خلاقیت»، «خلاقیت» و تعریف مؤلفه‌های توانایی‌های خلاق، می‌توان نتیجه گرفت که علیرغم تفاوت در تعریف آنها، محققان به اتفاق آرا تفکر خلاق و تخیل خلاق را متمایز می‌کنند. به عنوان اجزای اساسی توانایی های خلاق.

1.2 آموزش مدل سازی کامپیوتر در دوره علوم کامپیوتر مدرسه

در کار تحقیقاتی ما، ما فرض می کنیم که مؤثرترین آنها از نظر رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان، مطالب مربوط به مدل سازی اطلاعات است. قبل از آزمون این فرضیه، به جایگاه و اهمیت مدل سازی کامپیوتری، اهداف و مقاصد آموزش مدل سازی کامپیوتری و مفاهیم شکل گرفته در آموزش مدل سازی می پردازیم.

1.2.1 جایگاه و اهمیت مدل سازی کامپیوتری در درس علوم کامپیوتر مدارس

در حداقل اجباری محتوای آموزش انفورماتیک، ردیف «مدل سازی و رسمی سازی» وجود دارد که در کنار ردیف اطلاعات و فرآیندهای اطلاعاتی، مبنای نظری درس پایه انفورماتیک است.

مبحث مدلسازی را نباید صرفاً نظری و مستقل از همه موضوعات دیگر فرض کرد. بیشتر بخش های دوره پایه به طور مستقیم با مدل سازی مرتبط است، از جمله مباحث مربوط به خط فن آوری دوره. ویرایشگرهای متن و گرافیک، DBMS، پردازنده های صفحه گسترده، ارائه های کامپیوتری باید به عنوان ابزاری برای کار با مدل های اطلاعاتی در نظر گرفته شوند. الگوریتم سازی و برنامه نویسی نیز با مدل سازی ارتباط مستقیم دارد. در نتیجه، خط مدل‌سازی برای بسیاری از بخش‌های دوره پایه مقطعی است.

به گفته Beshenkov S.A. و سایر مباحث «اطلاعات و فرآیندهای اطلاعاتی» و «رسمی سازی و مدل سازی» از مباحث کلیدی درس علوم کامپیوتر است. این موضوعات موضوعات دوره سنتی مانند "الگوریتم ها و مجریان"، "فناوری اطلاعات" و غیره را در یک کل واحد ترکیب می کنند.

پدیدآورندگان دروس مؤلف «انفورماتیک در بازی‌ها و وظایف» و «انفورماتیک پلاس» بر این باورند که وظیفه اصلی درس علوم رایانه مدرسه شکل‌گیری و توسعه توانایی تحلیل و ساخت مدل‌های اطلاعاتی-منطقی است.

بویارشینوف M.G. مصلحت می داند که یک درس مدل سازی کامپیوتری را در موضوع علوم کامپیوتر معرفی کند که هدف آن آشنایی دانشجویان با روش های حل مسائل فیزیک، شیمی، ریاضی، اقتصاد، بوم شناسی، پزشکی، جامعه شناسی، رشته های بشردوستانه، طراحی باشد. و مشکلات تکنولوژیک با استفاده از تکنولوژی مدرن کامپیوتری.

A.A. Kuznetsov، S.A. Beshenkov، E.A. Rakitina معتقدند مؤلفه های اصلی درس انفورماتیک که به آن خصلت سیستمی می بخشد، «فرایندهای اطلاعاتی»، «مدل های اطلاعاتی»، «مبانی اطلاعاتی مدیریت» است. راه‌حل مسئله همیشه با مدل‌سازی آغاز می‌شود: ساختن یا انتخاب تعدادی مدل: مدل محتوای مسئله (رسمی‌سازی شرایط)، مدل شی‌ای که به‌عنوان نمونه کار برای حل این مشکل خاص انتخاب شده است، مدل (روش) راه حل و مدل فرآیند حل مسئله.

بنابراین، مطالعه فرآیندهای اطلاعاتی، مانند هر پدیده ای از دنیای خارج به طور کلی، بر اساس روش مدل سازی است. ویژگی انفورماتیک این است که نه تنها از مدل های ریاضی، بلکه از مدل های انواع اشکال و انواع (متن، جدول، شکل، الگوریتم، برنامه) - مدل های اطلاعاتی استفاده می کند. مفهوم مدل اطلاعات به دوره علوم کامپیوتر طیف وسیعی از ارتباطات بین موضوعی را می دهد، که تشکیل آن یکی از وظایف اصلی این دوره در مقطع ابتدایی می باشد. خود فعالیت ساخت یک مدل اطلاعات - مدل سازی اطلاعات یک نوع فعالیت تعمیم یافته است که علم اطلاعات را مشخص می کند.

یکی از روش‌های مؤثر برای شناخت واقعیت پیرامون، روش مدل‌سازی است که ابزار تحلیلی قدرتمندی است که کل زرادخانه آخرین فناوری‌های اطلاعاتی را جذب کرده است.

ماهیت تعمیم دهنده مفهوم "مدل سازی اطلاعات" به این دلیل است که هنگام کار با اطلاعات، ما همیشه یا با مدل های اطلاعاتی آماده سروکار داریم (به عنوان ناظر آنها عمل می کنیم)، یا مدل های اطلاعاتی را توسعه می دهیم.

مدل سازی اطلاعات نه تنها موضوع مطالعه در علوم کامپیوتر است، بلکه مهمترین راه فعالیت شناختی، آموزشی و عملی است. همچنین می توان آن را به عنوان یک روش تحقیق علمی و به عنوان یک فعالیت مستقل در نظر گرفت.

I. I. زوبکو مدل سازی اطلاعات به عنوان "روش علمی کلی جدید برای شناخت اشیاء واقعیت اطراف (واقعی و ایده آل) با تمرکز بر استفاده از رایانه تعریف می شود. الگوسازی از یک سو به عنوان راهی برای شناخت و از سوی دیگر به عنوان محتوایی تلقی می شود که باید توسط دانش آموزان جذب شود. نویسنده معتقد است که موثرترین آموزش مدل سازی اطلاعات در صورتی امکان پذیر است که روش پروژه به صورت عملی اجرا شود که کار پژوهشی، مستقل و خلاقانه را به طرق مختلف ادغام می کند.

Galygina I.V. معتقد است که آموزش مدل سازی اطلاعات بر اساس رویکردهای زیر توصیه می شود:

مدلی که بر اساس آن الگوسازی به عنوان ابزار شناخت، موضوع مطالعه و وسیله آموزش در نظر گرفته می شود.

شی، دلالت بر انتخاب و تجزیه و تحلیل انواع مختلف اشیاء دارد: موضوع مورد مطالعه، مدل اطلاعات به عنوان یک شی جدید، اشیاء زبان مدل سازی مورد استفاده برای ساخت مدل.

مدل سازی اطلاعات در آموزش از سه جنبه قابل بررسی است:

یک ابزار شناختی، از زمان کسب دانش جدید در مورد یک شی واقعی مربوط به یک مدل اطلاعاتی، اشیاء زبان مدل سازی مورد استفاده برای توصیف این مدل در فرآیند ساخت و تحقیق مدل رخ می دهد.

یک ابزار یادگیری، زیرا فرآیند یادگیری در بیشتر موارد با عملکرد مدل های اطلاعاتی شی مورد مطالعه، مانند توصیف شفاهی، یک تصویر گرافیکی، همراه است.

نمایش فرمول قوانین و غیره؛

هدف مطالعه، از آنجایی که مدل اطلاعات را می توان به عنوان یک شی اطلاعاتی مستقل، با ویژگی ها، ویژگی ها، ویژگی های ذاتی آن در نظر گرفت.

تفاوت اصلی این جنبه ها از دیدگاه دانش آموز این است که در حالت اول، در فرآیند فعالیت شناختی، خود دانش آموز بر اساس تجربه، دانش و تداعی خود مدلی از شی مورد مطالعه می سازد. در حالت دوم، مدلی از شی مورد مطالعه به دانش آموز ارائه می شود که توسط معلم، نویسنده کتاب درسی یا خالق یک نظریه علمی ایجاد شده است. در مورد دوم، مجموعه مدل ها موضوع مورد مطالعه است.

گنجاندن در خط محتوای "مدل سازی و رسمی سازی" درس پایه انفورماتیک ماژول "مدل سازی اطلاعات" پایه ای محکم برای:

استفاده آگاهانه از مدل های اطلاعاتی در فعالیت های آموزشی.

آشنایی دانشجویان با روش شناسی فعالیت های پژوهشی علمی؛

مطالعه عمیق بعدی مدل سازی اطلاعات در دوره های تخصصی علوم کامپیوتر.

تیتووا یو.ف. مهم ترین کارکرد آموزشی را پرورش استعداد خلاق دانش آموزان می داند. تجربه فعالیت خلاق از طریق حل وظایف مشکل ساز جهت های مختلف و به ویژه از طریق فعالیت های تحقیقاتی شکل می گیرد. مدلسازی یکی از مهمترین ابزارهای تحقیق است. نویسنده روشی را برای آموزش مدل‌سازی در یک دوره علوم کامپیوتر پایه ایجاد کرده است، ترکیبی از مطالب نظری، که مبتنی بر رویکردی رسمی برای توسعه و مطالعه مدل‌ها، و مجموعه‌ای از وظایف تحقیقاتی است که دانش از حوزه‌های آموزشی مختلف را ادغام می‌کند. نگارنده بر این باور است که استفاده از این تکنیک رشد طیف وسیعی از مهارت‌های فکری دانش‌آموزان را تضمین می‌کند، مانند انتزاع و عینیت‌سازی، تعمیم، طبقه‌بندی، تجزیه و تحلیل و درک نتایج اعمال آنها.

1.2.2 اهداف و اهداف آموزش الگوسازی و رسمی سازی

اهداف و اهداف آموزش انفورماتیک در مقطع ابتداییبه صورت زیر فرموله می شوند:

کسب سواد کامپیوتر و صلاحیت اولیه در استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات، ساده ترین مدل های کامپیوتری در حل مسائل آموزشی و کاربردی در مدرسه و خارج از آن؛ کسب آموزش های لازم برای استفاده از روش های انفورماتیک و فناوری اطلاعات در مطالعه رشته های تحصیلی پایه و برنامه های آموزشی مرحله بعدی آموزش و همچنین برای توسعه فعالیت های حرفه ای مورد تقاضا در بازار کار. : تسلط بر مهارت های کار با انواع اطلاعات با استفاده از کامپیوتر و سایر فناوری های ابزار اطلاعاتی، توانایی به کارگیری این مهارت ها: جستجو، انتخاب، ارزیابی انتقادی، سازماندهی، ارائه و انتقال اطلاعات، برنامه ریزی و سازماندهی فعالیت های اطلاعاتی خود و نتایج آنها؛

کسب تجربه در اجرای پروژه های فردی و جمعی مرتبط با رشته های مختلف تحصیلی از جمله انتشار مجلات مدارس، ایجاد صفحات مدارس در اینترنت، موزه های تاریخ محلی مجازی و .... استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات؛ استفاده از اطلاعات موجود در اینترنت و رسانه های مختلف؛

تسلط بر سیستم دانش مربوط به تصویر اطلاعاتی جهان، از جمله: مفاهیم اساسی لازم برای شکل گیری ایده های خاص در مورد فرآیندهای اطلاعاتی، سیستم ها و فناوری ها؛ ایده هایی در مورد کلیات و الگوهای فرآیندهای اطلاعاتی در سیستم های مختلف اجتماعی و فناوری، در مورد مکانیسم های درک و پردازش اطلاعات توسط انسان، سیستم های تکنولوژیکی و اجتماعی، در مورد تمدن اطلاعاتی مدرن؛

آشنایی با استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات به عنوان روش های شناخت طبیعت و جامعه، مشاهده و ثبت پدیده های طبیعی و اجتماعی، ارائه نتایج آنها در قالب اشیاء اطلاعاتی.

توسعه علایق شناختی، توانایی های خلاق فکری در فعالیت های اطلاعاتی؛

پرورش هنجارهای لازم رفتار و فعالیت مطابق با الزامات جامعه اطلاعاتی به عنوان مرحله طبیعی در توسعه تمدن.

شکی نیست که مدل سازی کامپیوتری نقش مهمی در دستیابی به اهداف و مقاصد آموزش علوم کامپیوتر دارد.

استاندارد آموزشی دولتی مطالعه مسائل مربوط به مدل سازی اطلاعات را هم در دوره ابتدایی مدرسه ابتدایی و هم در کلاس های ارشد فراهم می کند. برنامه تقریبی درس علوم کامپیوتر مطالعه مبحث رسمی سازی و مدل سازی در پایه هشتم را در سطح نمونه هایی از مدل سازی اشیا و فرآیندها توصیه می کند. اول از همه، قرار است از مدل های گرافیکی و جدولی استفاده شود. در مقاطع ارشد، مقدمه ای کلی (تئوری) با موضوع و بررسی انواع مدل سازی کامپیوتری در سطح ریاضی ("محاسبه")، گرافیکی، مدل های شبیه سازی مرتبط با سیستم ها و فرآیندهای اجتماعی، بیولوژیکی و فنی ارائه شده است. . دروس انتخابی برای دانش‌آموزان دبیرستان شکل مؤثری از مطالعه پیشرفته مدل‌سازی کامپیوتری است.

مفاهیم اساسیکه پس از مطالعه بخش "رسمی سازی و برنامه نویسی" باید توسط دانش آموزان جذب شود:

شی، مدل، مدل سازی; رسمی شدن؛ مدل اطلاعاتی؛ فناوری اطلاعات برای حل مشکلات؛ آزمایش کامپیوتری

در پایان بخش، دانش آموزان باید دانستن :

· در مورد وجود مدل های زیادی برای یک شی.

· مراحل فناوری اطلاعات برای حل مسائل با استفاده از رایانه.

دانش آموزان باید قادر بودن به :

· مثال هایی از مدل سازی و رسمی سازی ارائه دهید.

· مثال هایی از توصیف رسمی اشیا و فرآیندها ارائه دهید.

· نمونه هایی از سیستم ها و مدل های آنها را بیان کنید.

· ساده ترین مدل های اطلاعاتی را در رایانه بسازید و کاوش کنید.

V نمونه برنامه در علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، تهیه شده بر اساس مؤلفه فدرال استاندارد ایالتی آموزش عمومی پایه برای خط محتوا " رسمی سازی و مدل سازی "8 ساعت داده می شود. قرار است موارد زیر را مطالعه کند:

رسمی‌سازی شرح اشیا و فرآیندهای واقعی، نمونه‌هایی از مدل‌سازی اشیا و فرآیندها، از جمله مدل‌سازی رایانه‌ای. مدل های کنترل شده توسط کامپیوتر

انواع مدل های اطلاعاتی نقشه ها گرافیک دو بعدی و سه بعدی.

نمودارها، نقشه ها، نقشه ها.

جدول به عنوان یک ابزار مدل سازی

- مدل سایبرنتیک کنترل: کنترل، بازخورد.

کار عملی:

1. راه اندازی و انجام آزمایش در آزمایشگاه کامپیوتر مجازی.

2. ساختن درخت شجره نامه خانواده.

3. ایجاد نمودار و ترسیم در سیستم طراحی به کمک کامپیوتر.

4. ساخت و تحقیق یک مدل کامپیوتری که نتایج اندازه گیری ها و مشاهدات را با استفاده از سیستم برنامه نویسی تحلیل می کند.

5. ساخت و تحقیق یک مدل کامپیوتری که نتایج اندازه گیری ها و مشاهدات را با استفاده از جداول دینامیکی تجزیه و تحلیل می کند.

6. ساخت و تحقیق یک مدل اطلاعات جغرافیایی در صفحات گسترده یا یک سیستم ژئو اطلاعات تخصصی.

بر این اساس، تقسیم بندی خط "رسمی سازی و مدل سازی" به موضوعات زیر امکان پذیر است:

· یک شی. طبقه بندی اشیاء مدل های شی 2 ساعت

· طبقه بندی مدل ها. مراحل اصلی مدل سازی 2 ساعت

· بیان رسمی و غیر رسمی مشکل.

· اصول اولیه رسمی سازی. 2 ساعت

· مفهوم فناوری اطلاعات برای حل مسائل.

· ساخت مدل اطلاعاتی. 2 ساعت

تکالیف آموزشی حل شده در دوره مطالعه مدل سازی اطلاعات.

حل وظایف ذکر شده در زیر این امکان را به وجود می آورد که تأثیر قابل توجهی در رشد عمومی و شکل گیری جهان بینی دانش آموزان داشته باشد و دانش را در مورد ادغام کند. رشته های مختلف، برای کار با برنامه های کامپیوتری در سطح حرفه ای تر.

رشد کلی و شکل گیری جهان بینی دانش آموزان.

هنگام آموزش مدل سازی اطلاعات، باید یک عملکرد رشدی انجام شود، دانش آموزان آشنایی خود را با روش دیگری برای شناخت واقعیت اطراف ادامه می دهند - روش مدل سازی کامپیوتری. در طول کار با مدل های کامپیوتری، دانش، مهارت ها و توانایی های جدیدی به دست می آید. برخی از اطلاعات به دست آمده از قبل مشخص و نظام مند می شوند و از زاویه ای متفاوت مشاهده می شوند.

تسلط بر مدل سازی به عنوان یک روش شناخت.

تأکید اصلی باید بر توسعه یک رویکرد کلی روش شناختی برای ساخت مدل های رایانه ای و کار با آنها باشد. لازم:

1. نشان دهد که مدل سازی در هر زمینه ای از تخصص شباهت هایی دارد. اغلب می توان مدل های بسیار مشابهی را برای فرآیندهای مختلف به دست آورد.

2. برجسته کردن مزایا و معایب یک آزمایش کامپیوتری در مقایسه با یک آزمایش در مقیاس کامل.

3. برای نشان دادن اینکه هم یک مدل انتزاعی و هم یک کامپیوتر نشان دهنده توانایی شناخت جهان اطراف و گاهی کنترل آن در جهت منافع یک فرد است.

توسعه مهارت های عملی در مدل سازی کامپیوتری.

با استفاده از مثال تعدادی مدل از زمینه های مختلف علمی و عملی، لازم است تمامی مراحل مدل سازی کامپیوتری از مطالعه حوزه موضوعی شبیه سازی شده و فرمول بندی مسئله تا تفسیر نتایج به دست آمده در دوره یک آزمایش کامپیوتری، برای نشان دادن اهمیت و ضرورت هر پیوند. هنگام حل مشکلات خاص، لازم است مراحل مربوطه کار با مدل برجسته و تأکید شود. حل این مشکل مستلزم شکل گیری گام به گام مهارت های مدل سازی عملی است که برای آن از وظایف آموزشی با سطح پیچیدگی تدریجی افزایش یافته و کار آزمایشگاهی رایانه استفاده می شود.

ارتقای هدایت شغلی و توسعه استعدادهای خلاقانه دانش آموزان.

دانش آموزان مقطع ارشد مدرسه با مشکل انتخاب حرفه آینده مواجه هستند. برگزاری دوره مدلسازی کامپیوتری قادر به شناسایی کسانی است که توانایی و تمایل به فعالیت های پژوهشی را دارند. توانایی های پژوهشی دانش آموزان باید به طرق مختلف توسعه یابد، در طول دوره، علاقه به انجام آزمایش های رایانه ای با مدل های مختلف حفظ شود و وظایفی با پیچیدگی افزایش یافته برای تکمیل ارائه شود. بنابراین توسعه توان خلاقانه دانش آموزان و هدایت شغلی یکی از اهداف دوره است.

غلبه بر تفکیک موضوع، ادغام دانش.

در چارچوب دوره آموزشی، توصیه می‌شود مدل‌هایی از رشته‌های مختلف علمی در نظر گرفته شود که این دوره را تا حدی یکپارچه می‌کند. برای درک ماهیت پدیده مورد مطالعه، برای تفسیر صحیح نتایج به دست آمده، لازم است نه تنها بر تکنیک های مدل سازی تسلط داشته باشید، بلکه باید در حوزه دانشی که در آن تحقیق مدل انجام می شود نیز پیمایش کنید. اجرای ارتباطات بین رشته ای در چنین دوره ای نه تنها مانند گاه در سایر رشته ها اعلام می شود، بلکه اغلب مبنای تسلط بر مطالب آموزشی است.

توسعه و حرفه ای کردن مهارت های کامپیوتری.

به دانش‌آموزان وظیفه داده می‌شود که نه تنها مدل پیشنهادی را بر روی رایانه درک کنند، بلکه به وضوح، به شکلی در دسترس، نتایج به‌دست‌آمده را نمایش دهند. ساختن نمودارها، نمودارها، اشیاء پویا می تواند در اینجا کمک کند، عناصر انیمیشن نیز مفید هستند. برنامه باید یک رابط مناسب داشته باشد، با کاربر گفتگو کند. همه اینها مستلزم نیازهای اضافی برای دانش و مهارت در زمینه الگوریتم ها و برنامه نویسی است، آنها را با مطالعه کامل تری از امکانات پارادایم ها و سیستم های برنامه نویسی مدرن آشنا می کند.

1.2.3 شکل گیری مفاهیم پایه در آموزش مدلسازی کامپیوتری

در مرحله کنونی توسعه انسانی، یافتن چنین حوزه ای از دانش که در آن مدل ها به یک درجه یا درجه دیگر مورد استفاده قرار نگیرند، غیرممکن است. علومی که در آنها جذابیت تحقیق مدل سیستماتیک شده است، دیگر تنها بر شهود محقق تکیه نمی کنند، بلکه نظریه های خاصی را توسعه می دهند که قوانین رابطه بین اصل و مدل را آشکار می کند.

تاریخچه مدلینگ به هزاران سال پیش برمی گردد. شخص زود قدردانی می کرد و اغلب از روش قیاس در عمل استفاده می کرد. شبیه سازی راه طولانی را طی کرده است - از قیاس شهودی تا یک روش کاملاً علمی.

قبل از شروع آموزش مدلسازی، لازم است توجه دانش آموزان بر ارتباط آنچه مورد مطالعه قرار می گیرد متمرکز شود: شخص مدت هاست که از مدل سازی برای مطالعه اشیا، فرآیندها، پدیده ها در زمینه های مختلف استفاده می کند. نتایج این مطالعات برای تعیین و بهبود ویژگی های اشیاء و فرآیندهای واقعی است. درک ماهیت پدیده ها و توسعه توانایی سازگاری یا مدیریت آنها. برای ساخت اشیاء جدید یا نوسازی اشیاء قدیمی. مدل سازی به فرد کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه و سنجیده اتخاذ کند و عواقب فعالیت های خود را پیش بینی کند. به لطف رایانه ها، نه تنها دامنه مدل سازی به طور قابل توجهی گسترش می یابد، بلکه تجزیه و تحلیل جامعی از نتایج به دست آمده نیز ارائه می شود.

در طول بخش رسمی سازی و مدل سازی، دانش آموزان با اصول اولیه آشنا می شوند. دانش آموزان باید بدانند مدل چیست و چه مدل هایی هستند. این امر ضروری است تا در حین انجام تحقیق، دانشجویان بتوانند محیط نرم افزاری و ابزارهای مناسب متناسب با هر مدل را انتخاب و به طور مؤثر استفاده کنند.

مطالعه این بخش به صورت مارپیچ پیش می رود: با مفهوم "شی" آغاز می شود.

یک شی بخش معینی از دنیای اطراف ما است که می توان آن را به عنوان یک کل در نظر گرفت.

ویژگی های شی - مجموعه ای از ویژگی های یک شی که توسط آن می توان آن را از سایر اشیاء متمایز کرد.

پس از نظام مند شدن مفاهیم مرتبط با شی، انتقال آرام به مفاهیم مدل، مدل سازی، طبقه بندی مدل ها وجود دارد.

اصطلاحات "مدل"، "مدل سازی" به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند، بنابراین توصیه می شود که آنها را همزمان مورد بحث قرار دهیم.

کلمه "مدل" از کلمه لاتین گرفته شده است مدلیومکه به معنای اندازه گیری، تصویر، روش و غیره است. معنای اصلی آن با هنر ساختمان سازی مرتبط بود و تقریباً در تمام زبان های اروپایی از آن برای نشان دادن تصویر یا نمونه اولیه یا چیزی استفاده می شد که از جهاتی شبیه به چیز دیگری بود.

در فرهنگ لغت توضیحی "انفورماتیک" یک مدل به عنوان "یک شیء یا فرآیند فیزیکی واقعی، یک ساختار نظری، یک تصویر اطلاعاتی که هر ویژگی شی، فرآیند یا پدیده مورد مطالعه را نشان می دهد" درک می شود.

در ادبیات فلسفی می توان تعاریفی را یافت که از نظر معنایی نزدیک به هم هستند که به شرح زیر تعمیم داده می شود: «الگویی در توسعه نظریه یک شی در صورتی به کار می رود که به دلیل جریان محدود، پیروی مستقیم از آن ممکن نباشد. سطح دانش و عمل. داده‌های مربوط به موضوع مورد علاقه مستقیم محقق با مطالعه شی دیگری به دست می‌آید که با اولین اشتراک ویژگی‌هایی ترکیب می‌شود که ویژگی‌های کمی و کیفی هر دو شی را تعیین می‌کند.

در تعریفی مشابه، V.A. اشتوف، چنین ویژگی های مدل:

· یک سیستم ذهنی یا مادی قابل تحقق است.

· موضوع تحقیق را بازتولید یا نمایش می دهد.

· می تواند اشیاء را جایگزین کند.

· مطالعه آن اطلاعات جدیدی در مورد شی می دهد.

A.I. نکات برجسته Uemov ویژگی های مدل تعمیم یافته :

1. یک مدل نمی تواند به صورت مجزا وجود داشته باشد، زیرا همیشه با اصل، یعنی آن سیستم مادی یا ایده آلی که در فرآیند شناخت جایگزین می شود، همراه است.

2. مدل نه تنها باید شبیه مدل اصلی باشد، بلکه باید با آن متفاوت باشد و مدل آن خصوصیات و روابط اصلی را که برای شخصی که از آن استفاده می کند ضروری است، منعکس می کند.

3. مدل هدف خاصی دارد.

بدین ترتیب، مدل- این یک تصویر ساده شده (به یک معنا) از نسخه اصلی است که به طور جدایی ناپذیری با آن مرتبط است و منعکس کننده ویژگی های اساسی، ارتباطات و روابط اصلی است. سیستمی که مطالعه آن به عنوان یک ابزار، وسیله ای برای به دست آوردن اطلاعات جدید و (یا) تایید موجود در مورد سیستم دیگر عمل می کند.

مفهوم مدل به مفاهیم کلی بنیادی علمی اطلاق می شود و مدل سازی روشی برای شناخت واقعیت است که توسط علوم مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

مدل سازی - ساخت مدل هایی برای مطالعه اشیا، فرآیندها، پدیده ها.

شی شبیه سازی- مفهوم گسترده ای که شامل اشیاء طبیعت جاندار یا بی جان، فرآیندها و پدیده های واقعیت است. خود مدل می تواند یک جسم فیزیکی یا یک شی ایده آل باشد. اولی را مدل های تمام مقیاس و دومی را مدل های اطلاعاتی می نامند. به عنوان مثال، یک مدل ساختمان یک مدل تمام مقیاس از یک ساختمان است و یک نقشه از همان ساختمان، مدل اطلاعاتی آن است که به صورت گرافیکی (مدل گرافیکی) ارائه شده است.

طبقه بندی مدل های اطلاعاتیرا می توان بر اصول مختلفی استوار کرد. اگر آنها را بر اساس فناوری غالب در فرآیند مدل‌سازی طبقه‌بندی کنیم، می‌توان مدل‌های ریاضی، مدل‌های گرافیکی، مدل‌های شبیه‌سازی، مدل‌های جدولی، مدل‌های آماری و غیره را تشخیص داد. مدل‌های فعالیت‌های آموزشی، الگوهای دانش و... مسائل طبقه‌بندی برای علم مهم است، زیرا آنها به شما اجازه می دهند که یک دیدگاه سیستماتیک از مشکل ایجاد کنید، اما اهمیت آنها نباید بیش از حد ارزیابی شود. رویکردهای مختلف برای طبقه بندی مدل ها می تواند به همان اندازه مفید باشد. علاوه بر این، یک مدل خاص را به هیچ وجه نمی توان همیشه به یک کلاس نسبت داد، حتی اگر خود را به لیست بالا محدود کنیم.

مواد (در مقیاس کامل) و مدل های اطلاعاتی.

با توجه به روش ارائه، مدل ها به مواد و اطلاعاتی تقسیم می شوند (نگاه کنید به. طرح 2).

مدل های مادی را می توان در غیر این صورت عینی یا فیزیکی نامید. آنها ویژگی های هندسی اصلی را بازتولید می کنند و تجسم واقعی دارند.

نمونه هایی از مدل های مواد:

1. اسباب بازی های کودکان (عروسک ها - مدل کودک، اسباب بازی های نرم حیوانات - مدل حیوانات زنده، ماشین ها - مدل ماشین های واقعی و ...).

2. گلوب - مدلی از سیاره زمین.

3. وسایل کمک مدرسه (اسکلت انسان - مدل اسکلت واقعی، مدل اتم اکسیژن و غیره)

4. آزمایشات فیزیکی و شیمیایی.

مدل های اطلاعاتی قابل لمس یا دیدن نیستند، آنها تجسم مادی ندارند، زیرا فقط بر اساس اطلاعات ساخته شده اند.

مدل اطلاعات - مجموعه ای از اطلاعات که ویژگی ها و حالات یک شی، فرآیند، پدیده و همچنین رابطه با دنیای خارج را مشخص می کند.

مدل های اطلاعاتی شامل مدل های کلامی و نشانه ای است.

مدل کلامی یک مدل اطلاعاتی به صورت ذهنی یا گفتاری است.

نمونه هایی از الگوهای کلامی:

1. مدل رفتار انسان هنگام عبور از خیابان. شخص وضعیت جاده را تجزیه و تحلیل می کند (علائم راهنمایی و رانندگی، حضور و سرعت اتومبیل ها و مدلی از حرکت خود را ایجاد می کند)

2. ایده مخترع - مدل اختراع.

3. تم موسیقایی که از سر آهنگساز عبور کرد - الگویی از یک قطعه موسیقی آینده.

مدل نشانه - یک مدل اطلاعاتی که با علائم خاص بیان می شود، یعنی. با استفاده از هر زبان رسمی

نمونه هایی از مدل های نمادین:

1. نقاشی مبلمان آشپزخانه - مدل مبلمان برای آشپزخانه.

2. طرح مترو مسکو - مدلی از مترو مسکو.

3. نمودار تغییرات نرخ یورو مدلی از رشد (کاهش) نرخ یورو است.

مدل های کلامی و نشانه ای معمولاً به هم مرتبط هستند. یک تصویر ذهنی (به عنوان مثال، یک مسیر به یک آدرس خاص) می تواند به شکل نمادین، به عنوان مثال، در یک نمودار، پوشیده شود. برعکس، مدل نشانه به شکل گیری تصویر ذهنی صحیح در ذهن کمک می کند.

با توجه به روش پیاده سازی، مدل های علائم اطلاعاتی به دو دسته رایانه ای و غیر رایانه ای تقسیم می شوند.

مدل های اطلاعاتی در مطالعات نظری مدل سازی اشیاء استفاده می شود. امروزه ابزار اصلی مدل سازی اطلاعات، فناوری کامپیوتر و فناوری اطلاعات است.

مدل کامپیوتری مدلی است که با استفاده از یک محیط نرم افزاری پیاده سازی می شود.

مدل سازی کامپیوتریشامل پیشرفت واقع گرایی مدل اطلاعاتی در رایانه و مطالعه با کمک این مدل از هدف مدل سازی - یک آزمایش محاسباتی است.

پیاده سازی مدل سازی گرافیکی، جدولی و ریاضی با استفاده از کامپیوتر راحت است. برای این، اکنون ابزارهای نرم افزاری مختلفی وجود دارد: سیستم های برنامه نویسی (SP)، جداول الکترونیکی (ET)، بسته های ریاضی (MP)، سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS)، ویرایشگرهای گرافیکی (GR) و غیره.

رسمی سازی.

حوزه موضوعی علوم کامپیوتر شامل ابزارها و روش های مدل سازی کامپیوتری است. یک مدل کامپیوتری تنها می تواند بر اساس یک مدل اطلاعاتی به خوبی رسمیت یافته ایجاد شود. رسمی شدن چیست؟

رسمی سازی اطلاعاتدر مورد یک شی معین انعکاس آن به شکل خاصی است. شما همچنین می توانید این را بگویید: رسمی سازی کاهش محتوا به فرم است. فرمول هایی که فرآیندهای فیزیکی را توصیف می کنند، رسمیت بخشیدن به این فرآیندها هستند. مدار رادیویی یک دستگاه الکترونیکی رسمی کردن عملکرد این دستگاه است. نت هایی که روی یک نت نوشته می شود، رسمی کردن موسیقی و غیره است.

یک مدل اطلاعات رسمی مجموعه معینی از نشانه ها (نمادها) است که جدا از شی مدل سازی وجود دارد و قابل انتقال و پردازش است. پیاده سازی یک مدل اطلاعاتی بر روی یک کامپیوتر به رسمیت بخشیدن به فرمت های داده ای می انجامد که یک کامپیوتر می تواند با آن ها کار کند.

اما می‌توانیم در مورد طرف دیگر رسمی‌سازی که در رایانه اعمال می‌شود صحبت کنیم. یک برنامه در یک زبان برنامه نویسی خاص، یک نمایش رسمی از فرآیند پردازش داده است. این با تعریف فوق از یک مدل اطلاعات رسمی به عنوان مجموعه ای از نشانه ها در تضاد نیست، زیرا یک برنامه ماشین دارای یک نمایش علامت است. یک برنامه کامپیوتری مدلی از فعالیت انسان در پردازش اطلاعات است که به دنباله ای از عملیات ابتدایی کاهش می یابد که یک پردازنده کامپیوتر می تواند انجام دهد. بنابراین برنامه نویسی کامپیوتری رسمی کردن فرآیند پردازش اطلاعات است. و کامپیوتر به عنوان مجری رسمی برنامه عمل می کند.

مراحل مدل سازی اطلاعات

در فرآیند مدل سازی، 4 مرحله متمایز می شود (نگاه کنید به. طرح 3):

1. بیان مشکل.

2. توسعه مدل.

3. آزمایش کامپیوتری.

4. تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازی.

فرمول بندی مسئله

شرح وظیفه

تکلیف (یا مشکل) به زبان معمولی فرموله شده است و توضیحات باید واضح باشد. نکته اصلی در این مرحله این است که هدف مدل سازی را تعریف کنید و بفهمید که نتیجه باید چه باشد.

تدوین هدف شبیه سازی

اهداف مدل سازی می توانند عبارتند از:

شناخت دنیای اطراف؛

ایجاد اشیاء با ویژگی های مشخص شده (این هدف با فرمول بندی مسئله "چگونه باید انجام داد ..." مطابقت دارد).

تعیین عواقب تأثیر بر شی و تصمیم گیری صحیح (این هدف مطابق با بیان مشکل "چه اتفاقی خواهد افتاد اگر ..." است).

تعیین اثربخشی مدیریت شی (فرایند).

تجزیه و تحلیل شی

در این مرحله، بر اساس فرمول بندی کلی مسئله، شی مدل شده و ویژگی های اصلی آن به وضوح شناسایی می شوند. از آنجایی که در بیشتر موارد شی اصلی مجموعه کاملی از اجزای کوچکتر است که در برخی از اتصالات به هم قرار دارند، تجزیه و تحلیل شیء مستلزم تجزیه (تجزیه) جسم به منظور شناسایی اجزاء و ماهیت اتصالات بین آنها خواهد بود.

2. توسعه مدل

مدل اطلاعات

در این مرحله، ویژگی ها، حالت ها و سایر ویژگی های اشیاء ابتدایی آشکار می شود، ایده ای از اشیاء ابتدایی که شی اصلی را تشکیل می دهند، شکل می گیرد، یعنی. مدل اطلاعاتی

مدل نمادین

مدل اطلاعات، به عنوان یک قاعده، به شکل نمادین دیگری ارائه می شود که می تواند رایانه ای یا غیر رایانه ای باشد.

مدل کامپیوتری

تعداد زیادی سیستم نرم افزاری وجود دارد که امکان تحقیق (مدل سازی) مدل های اطلاعاتی را فراهم می کند. هر محیطی ابزارهای خاص خود را دارد و به شما امکان می دهد با انواع خاصی از اشیاء اطلاعاتی کار کنید، که باعث می شود مشکل انتخاب راحت ترین و موثرترین محیط برای حل مشکل ایجاد شود.

3. آزمایش کامپیوتری

طرح شبیه سازی

طرح مدلسازی باید توالی کار با مدل را منعکس کند. توسعه تست و تست مدل باید اولین موارد در این طرح باشد.

آزمایش کردن- فرآیند بررسی صحت مدل.

تست- مجموعه ای از داده های اولیه که نتیجه آن از قبل مشخص است.

در صورت عدم تطابق مقادیر تست، باید علت را جستجو کرد و از بین برد.

تکنولوژی مدل سازی

فناوری شبیه سازی- مجموعه ای از اقدامات هدفمند کاربر بر روی مدل کامپیوتری.

4. تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازی

هدف نهایی مدل سازی تصمیم گیری است که باید بر اساس تجزیه و تحلیل جامع نتایج به دست آمده توسعه یابد. این مرحله تعیین کننده است - یا تحقیق ادامه می یابد (بازگشت به 2 یا 3 مرحله)، یا پایان می یابد.

نتایج آزمایش و آزمایش مبنایی برای توسعه راه حل هستند. اگر نتایج با اهداف کار مطابقت نداشته باشد، در مراحل قبلی اشتباهاتی رخ داده است. این ممکن است یک ساخت بیش از حد ساده از یک مدل اطلاعاتی، یا انتخاب ناموفق یک روش یا محیط برای مدل‌سازی، یا نقض تکنیک‌های فن‌آوری در هنگام ساخت یک مدل باشد. اگر چنین خطاهایی پیدا شد، مدل باید ویرایش شود، یعنی. بازگشت به یکی از مراحل قبلی این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که نتایج شبیه سازی به اهداف شبیه سازی برسد.

هنگام حل یک مشکل خاص، برخی از مراحل را می توان حذف یا بهبود بخشید، برخی را اضافه کرد.

1.3 توسعه توانایی های خلاقانه دانش آموزان هنگام استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه مدل سازی رایانه ای

فهرست اهدافی که دستیابی به آن با آموزش علوم کامپیوتر در مرحله آموزش عمومی پایه تضمین می شود، نشان دهنده توسعه توانایی های خلاقانه با استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات است. اگر به اهداف آموزش علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات در مرحله آموزش متوسطه (کامل) نگاهی بیندازیم، خواهیم دید که در اینجا علاوه بر ابزارهای فناوری اطلاعات و ارتباطات، توسعه توانایی های خلاقانه از طریق توسعه و استفاده از رایانه نیز فرض شده است. روش های علمی به نظر ما این مدل سازی و رسمی سازی است که تا حد زیادی آن دسته از روش های انفورماتیک است که توسعه و استفاده از آنها در ترکیب با اجرای آنها به وسیله فناوری اطلاعات و ارتباطات منجر به افزایش سطح توسعه توانایی های خلاق خواهد شد. .

الگوسازی فرآیندی خلاقانه است، بنابراین آموزش این مبحث فرصت های فراوانی برای رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان دارد. بیایید برخی از جنبه های آموزش مدلینگ در یک دوره علوم کامپیوتر مدرسه را در نظر بگیریم.

به گفته م.پ. لاپچیک و دیگران مبحث "مراحل اصلی مدلسازی کامپیوتری" را باید در دوره های تخصصی با محوریت مدلسازی مطالعه کرد. همین نویسندگان خاطرنشان می کنند که هنگام مطالعه خط "مدل سازی و رسمی سازی" در دوره پایه، دانش آموزان باید بتوانند "در موارد ساده یک تجزیه و تحلیل سیستمی یک شی (رسمی سازی) را انجام دهند تا مدل اطلاعاتی آن را بسازند" و " یک آزمایش محاسباتی بر روی ساده ترین مدل ریاضی انجام دهید." این مهارت ها بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند مدل سازی کل نگر هستند. بنابراین معتقدیم مطالعه این مبحث در دوره پایه الزامی است.

بیایید یک تجزیه و تحلیل مقایسه ای از مراحل اصلی مدل سازی رایانه ای (نویسنده - N.V. Makarova) و ساختار فرآیند خلاق (نویسنده - Ya.A. Ponomarev) انجام دهیم:

مراحل شبیه سازی	مراحل فرآیند خلاقیت
1. بیان مشکل: شرح وظیفه؛ هدف از شبیه سازی؛ تجزیه و تحلیل شی	1. آگاهی از مشکل: ظهور یک وضعیت مشکل؛ درک و فهم داده های موجود؛ بیان مسئله (سوال).
2. توسعه مدل.	2. حل مشکل: توسعه فرضیه؛ توسعه راه حل، آزمایش
3. آزمایش کامپیوتری.
4. تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازی (اگر نتایج مطابق با اهداف نباشد، در مراحل قبلی اشتباهاتی صورت گرفته است).	3. تأیید راه حل (در نتیجه اجرای این مرحله، فرضیه ارائه شده ممکن است موجه نباشد، سپس با دیگری جایگزین شود).

مقایسه مراحل به ما این امکان را می دهد که نتیجه بگیریم که فرآیند مدل سازی به راحتی مطابقت دارد و با فرآیند خلاق سازگار است. بنابراین آموزش الگوسازی به دانش‌آموزان و به‌ویژه برنامه‌ریزی مرحله‌به‌مرحله‌ای آن، منجر به شکل‌گیری دانش و برنامه‌ریزی فعالیت‌های خلاقانه می‌شود.

از آنجایی که تمام مراحل مدل‌سازی بر اساس وظیفه و اهداف مدل‌سازی تعیین می‌شود، برای هر کلاس خاص از مدل‌ها، طرح ممکن است دستخوش تغییراتی شود. بنابراین، در رابطه با مدل های ریاضی، بیان مسئله به مراحل زیر تقسیم می شود:

1. برجسته کردن مفروضاتی که مدل ریاضی بر آنها مبتنی است.

3. رکورد روابط ریاضی ارتباط نتایج با داده های اولیه (این رابطه یک مدل ریاضی است).

در اینجا نمونه ای از دو دانش آموز است که یک تکلیف را برای ایجاد یک مدل ریاضی از حجم نمونه کارها یک دانش آموز تکمیل می کنند:

راه حل 1:

راه حل 2:

1. برجسته کردن مفروضات: جرم دفترچه خاطرات برابر با جرم دفترچه یادداشت است. تعداد دفترچه ها و تعداد کتاب های درسی برابر با تعداد دروس در یک روز معین است. کیف فقط شامل دفترچه یادداشت، دفترچه خاطرات، کتاب های درسی و یک قلمدان است. m4 (kg) وزن قوطی است. n (تعدد) - تعداد موضوعات؛ 3. مدل ریاضی М = m1 + m2 n + m3 (n + 1) + m4، که در آن m1> 0، m2> 0، m3> 0، m4> 0، n> 1.

1. برجسته کردن مفروضات: همه کتاب های درسی حجم یکسانی دارند. همه نوت بوک ها جرم یکسانی دارند. کیف ممکن است حاوی دفترچه یادداشت، دفترچه خاطرات، کتاب های درسی، یک قلمدان و "چیز دیگری" (اسباب بازی، ساندویچ و غیره) باشد. 2. تعیین داده های اولیه و نتیجه: m1 (kg) - وزن نمونه کارها خالی؛ متر مربع (کیلوگرم) - جرم یک کتاب درسی؛ متر مکعب (کیلوگرم) - جرم یک نوت بوک؛ m4 (kg) جرم دفترچه یادداشت است. m5 (kg) - جرم قوطی؛ m6 (kg) جرم "چیزی دیگر" است. n1 (تعداد) - تعداد کتاب های درسی؛ n2 (عدد) - تعداد نوت بوک ها؛ M (kg) جرم نمونه کار دانش آموز است. 3. مدل ریاضی: М = m1 + m2 n1 + m3 n2 + m4 + m5 ++ m6، که در آن m1> 0، m2> 0، m3> 0، m4> 0، m5> 0، m6> 0، n1> 0، n2> 0.

این مثال به وضوح تأیید می کند که وظایف از این نوع به شما امکان می دهد به وضوح ایجاد مرحله ای یک مدل را ردیابی کنید و نمونه واضحی از فعالیت خلاق دانش آموزان است. با ایجاد فرضیات مختلف، هر دانش آموز مدل متمایز خود را بدست می آورد.

پس از بررسی و تجزیه و تحلیل دستگاه تکلیف کتاب های علوم کامپیوتر توصیه شده برای دانش آموزان دوره متوسطه، برای حضور تکالیف الگوسازی مرتبط با آموزش و خلاقیت، می توان نتیجه گرفت که تقریباً تمامی کتب درسی دارای وظایفی برای رسمی سازی و کاربرد روش های ریاضی و نیز هستند. وظایفی از انواع دیگر که حل آنها به استفاده از یک دستگاه ریاضی خلاصه می شود. با این حال، نویسندگان کتاب‌های درسی عملاً وظایفی را برای رشد مؤلفه‌هایی از توانایی‌های خلاق فرد مانند توانایی دیدن مشکلات و تضادها، تفکر انتقادی و توانایی قضاوت ارزشی، توانایی یافتن اطلاعات لازم و انتقال ارائه نمی‌کنند. ، آن را در زمینه مشکل، توانایی تدوین و فرمول بندی مجدد وظایف، ارتباط و خلاقیت و غیره به کار می برد.

با فراوانی استفاده از آن، اصطلاح "وظیفه" یکی از رایج ترین ها در علم و عمل آموزشی است. برخی از نویسندگان، مفهوم «وظیفه» را تعریف‌نشده می‌دانند و در گسترده‌ترین معنای آن چیزی است که نیاز به اجرا، راه‌حل دارد. در بعد استفاده از وسایل کمک آموزشی به عنوان وسیله ای برای شکل گیری هدفمند دانش، مهارت ها و توانایی ها عمل می کند. متأسفانه، در کتاب های درسی، هنوز از وظایف عمدتاً برای شکل دادن به توانایی به کارگیری دانش (به معنای به خاطر سپردن حقایق و بازتولید آنها) استفاده می شود. در مطالعه خود، وظایف آموزشی و خلاقانه ای را در نظر خواهیم گرفت که شامل طرح راه حل متفاوتی با استفاده از روش ها و ابزارهای غیر سنتی است. این در حال حاضر مرحله جدیدی در استفاده از وظایف است، زمانی که آنها به عنوان رشد شخصیت و آموزش دانش آموزان عمل می کنند.

بیشتر وظایف مدل سازی اطلاعات مربوط به وظایف آموزشی و خلاقانه (UTT) است که تعریف، توجیه محتوا و نقش و همچنین طبقه بندی آنها توسط V.I. آندریف اجازه دهید با جزئیات بیشتری در مورد مفهوم وظایف آموزشی و خلاقانه و طبقه بندی آنها صحبت کنیم.

"کار آموزشی و خلاقانه- این شکلی از سازماندهی محتوای مواد آموزشی است که با کمک آن معلم موفق می شود موقعیت خلاقانه ای را برای دانش آموزان ایجاد کند ، به طور مستقیم یا غیرمستقیم هدف شرایط و الزامات فعالیت آموزشی و خلاقانه را در فرآیند ایجاد کند. که دانش آموزان به طور فعال بر دانش، مهارت ها، مهارت ها تسلط می یابند و توانایی های خلاق فرد را توسعه می دهند.

به نظر ما هنگام آموزش مدلینگ می توان از وظایف آموزشی و خلاقانه برای رشد مولفه های مختلف توانایی های خلاقانه استفاده کرد.

طبقه بندی وظایف آموزشی و خلاقانه پیشنهاد شده توسط V.I. آندریف بسیار گسترده است.

طبقه بندی وظایف آموزشی و خلاقانه در ارتباط با استفاده از آنها برای رشد توانایی های خلاقانه فرد:

	نمونه کارهای مدلسازی	مولفه های توسعه پذیر خلاقیت
1. مشکلات با اطلاعات ارائه شده نادرست	مشکلی که قبلاً ذکر شد نمونه کار دانش آموز است که در آن عملاً هیچ اطلاعات اولیه وجود ندارد، بلکه فقط هدف فعالیت وجود دارد. یک مدل رابطه ای برای آژانس مسافرتی ایجاد کنید.	امکان یافتن اطلاعات مورد نیاز و اعمال آن در زمینه کار
2. وظایف برای پیش بینی	مدل سازی ریاضی: جمعیت روسیه تا سال 2050 چقدر خواهد بود؟ مدل سازی کلامی یا گرافیکی: یک مدل برای مدرسه قرن بیست و یکم ایجاد کنید.	توانایی ایده پردازی، فرضیه سازی
3. وظایف برای بهینه سازی	ابعاد طول و عرض مقطع مستطیلی ناحیه S چقدر است، کمترین مصرف حصار حصار خواهد بود؟	انعطاف پذیری، عقل گرایی تفکر
4. وظایف برای بررسی همتایان	وظایف ارزیابی کفایت مدل: یک مدل ریاضی از وابستگی رشد جمعیت آمیب به باروری با فرمول زیر بیان می شود: H (I + 1) = H (I) * 2. آیا این مدل یک فرآیند واقعی را منعکس می کند؟ چه عوامل دیگری را باید در نظر گرفت؟	تفکر انتقادی، توانایی قضاوت ارزشی
5. وظایف برای تشخیص تضادها و فرمول بندی مسئله	سینمای این شهر با ظرفیت 100 صندلی هر روز میزبان 5 سانس است. فیلم «گامبیت ترکیه» در طول هفته نمایش داده می شود. با تشکیل وظایفی برای حل مسائلی مانند «چه اتفاقی می‌افتد اگر ...» و «چگونه باید انجام داد تا ...» موقعیت را از دیدگاه‌های مختلف بررسی کنید. نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات.	توانایی دیدن مشکلات و تضادها
6. وظایف برای توسعه نسخه های الگوریتمی و اکتشافی	یک الگوریتم برای ایجاد یک مدل صفحه شطرنج در یک ویرایشگر گرافیکی ایجاد کنید. یک الگوریتم برای تبدیل اطلاعات بدون ساختار در مورد یک شی به جدولی به شکل "شیء-ویژگی" یا "شیء-شیء" ایجاد کنید. هنگام ملاقات با فردی از جنس مخالف، یک مدل توصیفی از رفتار ایجاد کنید.	توانایی تعمیم و محدود کردن عملیات ذهنی، توانایی تأمل در تفکر
7. وظایف برای فرمول بندی صحیح مسئله	یک مدل ریاضی در قالب یک نمودار ارائه شده است. جدولی بسازید که بتوان برای آن چنین نموداری ایجاد کرد (جدول باید معنی دار باشد). به مسئله ای فکر کنید که در نتیجه حل آن می توان یک مدل منطقی از شکل (А В) → С به دست آورد.	توانایی تدوین و تنظیم مجدد اهداف
8. وظایف منطقی	وظایف برای ایجاد مدل های منطقی. وظایف برای توسعه مدل های ساختاری (سلسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای).	توانایی های فکری و منطقی
9. وظایف طراحی	طراحی کامپیوتری، مدلسازی یک شی طبق نقشه فنی یا طراحی با خطوط گم شده روی آن، نهایی کردن شکل جزئیات شی و ...	توانایی طراحی

البته محدود بودن ساعات اختصاص داده شده به مطالعه رشته «مدل سازی و رسمی سازی» در دوره پایه علوم کامپیوتر، مانعی برای استفاده کامل از سیستم وظایف آموزشی و خلاقانه در تدریس است. با این حال، این وظایف را می توان در موضوعات مختلف انفورماتیک طبقه بندی کرد. از شرایط مشکلات می توان دریافت که برای حل آنها و برای پیاده سازی مدل های اطلاعاتی، داشتن مهارت های کار در محیط های نرم افزار جهانی کافی است: ویرایشگر گرافیکی و متن، ارائه های رایانه ای، صفحات گسترده و DBMS. قابلیت‌های این نرم‌افزارها به گونه‌ای است که با انتخاب ماهرانه وظایف، ایجاد فضای خلاقیت در کلاس، استفاده از این برنامه‌ها به رشد تخیل، فانتزی، شهود، ابتکار دانش‌آموزان کمک می‌کند. آن دسته از ویژگی های شخصی که به عنوان خلاق طبقه بندی می شوند. بنابراین، برخی از وظایف را می توان هنگام آموزش فناوری اطلاعات در یک دوره علوم کامپیوتر پایه به کار برد. همچنین امکان استفاده از آنها در دوره های تخصصی با محوریت مدل سازی یا فناوری اطلاعات وجود دارد.

وظایف آموزشی و خلاقانه توصیه شده توسط ما در مرحله تنظیم و رسمیت بخشیدن به تکلیف اعمال می شود و در تدوین مدل اطلاعات نمادین، فناوری اطلاعات تنها وسیله ای برای پیاده سازی و تحقیق مدل ایجاد شده است. بنابراین، به عنوان مثال، وظایف با اطلاعات نادرست ارائه شده (وظایف با اطلاعات اولیه از دست رفته، وظایف با اطلاعات اضافی، وظایف با اطلاعات اولیه متناقض، وظایفی که در آنها عملاً اطلاعات اولیه وجود ندارد، اما فقط هدف فعالیت) می توانند مورد استفاده قرار گیرند. کار تدریس در هر محیط نرم افزاری نیاز به توسعه یک نسخه الگوریتمی می تواند در شرایط مشکل وجود داشته باشد، یا می تواند در فرآیند حل آن یا اجرای نرم افزار ایجاد شود. وظایف مدیریتی و وظایف ارتباطی- خلاق را می توان در فعالیت های پروژه و کار گروهی به کار برد. بنابراین، آموزش مشترک فناوری اطلاعات و مدل سازی اطلاعات را برای مطالعه عمیق، آگاهانه و معنادار هر دو خط و مهمتر از همه، افزایش سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان ممکن می دانیم.

بنابراین، آموزش توسعه مدل ها به عنوان یک فرآیند گام به گام یکپارچه و استفاده گسترده از وظایف آموزشی و خلاقانه به ما امکان می دهد تا به امکانات آموزشی آموزش مدل سازی اطلاعات به عنوان یک فرآیند خلاق اشاره کنیم.

فصل دوم. کار تجربی در مورد بررسی نقش وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی کامپیوتری در رشد توانایی های خلاق دانش آموزان

نقش ویژه ای در تحقیقات آموزشی ایفا می کند آزمایش -آزمایش سازماندهی شده ویژه یک روش یا روش دیگر، پذیرش کار برای شناسایی اثربخشی آموزشی آن.

آزمایش (از لاتین Experimentum - آزمایش، تجربه) روشی برای شناخت است که به کمک آن یک پدیده تربیتی در شرایط طبیعی یا به طور مصنوعی ایجاد، کنترل و کنترل شده بررسی می شود و راهی برای حل یک مسئله علمی جستجو می شود. . بنابراین، آزمایش روشی از تحقیقات آموزشی است که در آن با ایجاد شرایط جدید مطابق با هدف تحقیق، تأثیر فعالی بر پدیده های آموزشی وجود دارد. آزمایش باید پاسخی به چند سوال باشد. هدف آن باید آزمایش فرضیه باشد. هیچ آزمایشی بدون فرضیه وجود ندارد، همانطور که هیچ آزمایشی بدون شواهد نظری و آماری قانع کننده ای وجود ندارد که الزامات مدرن را برآورده کند.

دسته بندی های مختلفی از انواع آزمایش ها وجود دارد.

در مورد ما، ما از یک آزمایش مقایسه ای استفاده خواهیم کرد - زمانی که در یک کار گروهی (آموزش) با استفاده از یک روش جدید انجام می شود، و در دیگری - طبق یک یا آن به طور کلی پذیرفته شده نسبت به گروه آزمایشی، و در عین حال. زمان، وظیفه شناسایی بیشترین اثربخشی روش های مختلف است. چنین آزمایشی همیشه بر اساس مقایسه دو گروه موازی مشابه، طبقات - تجربی و کنترل انجام می شود.

2.1 شرح کار تجربی

آزمایش آموزشی در مؤسسه آموزشی دولتی شهر مسکو، مرکز آموزشی شماره 1456 انجام شد. شرکت کنندگان در این آزمایش دانش آموزان یکی از پایه های 9 گانه هستند. این پژوهش در سه ماهه سوم سال تحصیلی 88-1387 انجام شد.

بخشی از دانش آموزان (10 نفر) که در انتخابی شرکت کردند گروه آزمایش را تشکیل می دهند. از بین بقیه دانش آموزان، 10 نفر به طور تصادفی برای تشکیل گروه کنترل انتخاب شدند.

گروه های مقایسه شده دانش آموزان از نظر داده های اولیه و از نظر شرایط فرآیند آموزشی هنگام انجام یک آزمایش تکوینی برابر هستند.

باید دریابیم که استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدلسازی کامپیوتری چه تاثیری بر رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان دارد.

برای این منظور، یک آزمایش آموزشی مقایسه ای انجام می شود، که در آن یک گروه (تجربی) در کلاس های اختیاری شرکت می کنند که مطابق با روش توسعه یافته توسط ما انجام می شود و گروه دیگر (شاهد) با استفاده از این روش مطالعه نمی کنند.

به عنوان یک فرضیه کاری، پیشنهاد شد که آموزش مدل‌سازی کامپیوتری بر اساس روش‌شناسی توسعه‌یافته ما، که در آن از وظایف آموزشی و خلاقانه استفاده می‌شود، به افزایش سطح توسعه توانایی‌های خلاقانه دانش‌آموزان کمک می‌کند (یعنی مؤلفه‌های توانایی‌های خلاقانه مانند اصالت و منحصر به فرد).

کار آزمایشی شامل سه مرحله بود.

مرحله 1 - تعیین هدف آن شناسایی سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان بود.

مرحله 2 - شکل گیری. هدف: افزایش سطح رشد توانایی های خلاق دانش آموزان با استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه هنگام آموزش مدل سازی گرافیکی در کلاس های اختیاری.

مرحله 3 - کنترل. هدف از این مرحله شناسایی سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان (بازآزمایی) است.

بنابراین، مرحله 1 - تعیین - شناسایی سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان.

در ابتدا، سطح رشد توانایی های خلاق دانش آموزان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در این مرحله، آزمون ورودی را انجام دادیم: آزمون «تشخیص خلاقیت غیرکلامی» (به پیوست مراجعه کنید). قابلیت های تشخیصی نسخه اقتباس شده روش شناسی این آزمون ارزیابی دو مؤلفه توانایی های خلاقانه مانند اصالت و منحصر به فرد بودن را ممکن می سازد.

برای مشاهده نتایج آزمون به جدول 3 مراجعه کنید.

مرحله 2 - شکل گیری. هدف از مرحله: افزایش سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان با آموزش مدل سازی کامپیوتری در کلاس های اختیاری.

در این مرحله، هنگام برگزاری کلاس های اختیاری، از بلوک درس اختیاری که توسط خودمان تهیه شده است، مطابق با برنامه ریزی موضوعی زیر استفاده کردیم (جدول 1 را ببینید). به عنوان یک محیط نرم افزاری برای توسعه توانایی های خلاقانه از طریق آموزش مدل سازی کامپیوتری، ویرایشگر گرافیکی Paint را انتخاب کرده ایم.

میز 1.

طرح موضوعی بلوک "مدل سازی گرافیکی"

شماره درس	موضوع درس	تعداد ساعت	نوع فعالیت آموزشی
1	مفاهیم مدل سازی و مدل سازی طبقه بندی مدل مدل های گرافیکی	1	سخنرانی با عناصر مکالمه
2	مراحل شبیه سازی	1	سخنرانی با عناصر مکالمه
3-5	کار آزمایشگاهی شماره 1 "مدل سازی اشکال هندسی"	3 (1+2)	کارگاه آزمایشگاهی
6-9	طراحی نوعی مدل سازی است. کار آزمایشگاهی شماره 2 "طراحی کامپیوتری"	4 (2+2)	سخنرانی با عناصر گفتگو. کارگاه آزمایشگاهی
10-13	کار آزمایشگاهی شماره 3 "مدل سازی سازه های حجمی"	4 (2+2)	کارگاه آزمایشگاهی
14	خلاصه کردن نمایشگاه آثار هنرجویان	1
جمع:	14

در حین تدوین دوره آموزش مدلسازی کامپیوتری، سعی کردیم وظایفی را برای کارهای آزمایشگاهی به گونه ای انتخاب کنیم که به رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان کمک کند.

قسمت اصلی بلوک تشکیل شده است کارهای آزمایشگاهی ... کار آزمایشگاهی شکل اصلی کار در کلاس کامپیوتر است. کار آزمایشگاهی فرصتی برای دانش‌آموزان فراهم می‌کند تا به طور مستقل در فعالیت‌های تحقیقاتی شرکت کنند، که به آنها امکان می‌دهد دانش به‌دست‌آمده را ادغام کنند و به ایجاد پایه‌ای برای کار مستقل بیشتر کمک می‌کند.

کار آزمایشگاهی از دو بخش تشکیل شده است: بخش اول شامل نمونه هایی از کارهای آموزشی و خلاقانه است که در آن تمام مراحل مدل سازی ردیابی می شود. بخش دوم شامل وظایفی برای خودشکوفایی است. چنین ساختاری از کار آزمایشگاهی قابل توجیه است: بخش اول به شما امکان می دهد مهارت ها را در سطح تولید مثل ایجاد کنید، بخش دوم فرصتی برای تثبیت مهارت های به دست آمده فراهم می کند، به تجلی و توسعه توانایی های خلاق کمک می کند.

آثار آزمایشگاهی به صورت چاپی در اختیار دانشجویان قرار می گیرد. محتوای قطعات کار آزمایشگاهی که با رنگ خاکستری برجسته شده است، نتیجه کار مشترک معلم و دانش آموزان است، یعنی فرآیند بحث در مورد کار در دست انجام است (نگاه کنید به & 2).

همه دانش‌آموزانی که در کلاس انتخابی شرکت کردند، مهارت‌های کار در محیط ویرایشگر گرافیکی Paint را داشتند، زیرا در کلاس هشتم در رشته علوم کامپیوتر در درس انتخابی شرکت کردند. در شرایط دیگر، کلاس هایی که ما ایجاد کرده ایم را می توان پس از مطالعه مبحث "فناوری پردازش اطلاعات گرافیکی" در درس علوم کامپیوتر مثلا در پایه 10 یا 11 برگزار کرد.

آخرین مرحله، آخرین مرحله کار آزمایشی است مرحله کنترل هدف از این مرحله شناسایی سطح رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان است.

این مرحله شامل آزمون مجدد شرکت کنندگان در گروه های آزمایشی و کنترل با استفاده از آزمون «تشخیص خلاقیت غیرکلامی» (به پیوست مراجعه کنید)، برای بررسی اثربخشی آموزش و همچنین مقایسه با نتایج مرحله احراز.

برای مشاهده نتایج آزمایش به جدول 4 مراجعه کنید.

2.2 تحولات روش شناختی برای آموزش مدل سازی گرافیکی در درس علوم کامپیوتر

مانند هر مدل‌سازی دیگری، برای شروع مدل‌سازی گرافیکی، باید هدف آن را انتخاب کنید، اهداف مدل‌سازی را مشخص کنید، یک مدل اطلاعاتی مطابق با کار تشکیل دهید و ابزار مدل‌سازی را انتخاب کنید.

در محیط یک ویرایشگر گرافیکی، که ابزاری مناسب برای ساخت مدل های گرافیکی است، اشیاء گرافیکی ایجاد می شوند - تصاویر. هر طراحی از یک طرف مدلی از یک شی اصیل (واقعی یا ذهنی) و از طرف دیگر یک شیء ویرایشگر گرافیکی است.

در یک محیط ویرایشگر گرافیکی، بسیار مهم است که بتوان یک مدل اطلاعات تعمیم یافته از یک شی گرافیکی ایجاد کرد (جدول 2 را ببینید).

جدول 2

مدل اطلاعات یک شی گرافیکی

برای ساخت مدل های گرافیکی کامپیوتری، وظایف زیر باید حل شود:

· مدل سازی عملیات هندسی، ارائه ساخت دقیق در ویرایشگر گرافیکی.

مدل سازی اشیاء گرافیکی با ویژگی های مشخص شده، به ویژه شکل و اندازه

لیست الزامات دانش و مهارت های دانشجویان مورد نیاز برای مطالعه مدل سازی گرافیکی:

1. دانش آموزان باید بدانند:

· راه های نمایش تصاویر در حافظه کامپیوتر. مفاهیم پیکسل، شطرنجی، کدگذاری رنگ، حافظه ویدئویی؛

زمینه های کاربرد گرافیک کامپیوتری چیست؟

· انتصاب ویرایشگرهای گرافیکی.

· هدف از اجزای اصلی محیط ویرایشگر گرافیکی Paint: ناحیه کاری، منوی ابزار، گرافیک اولیه، پالت، پاک کن و غیره.

2. دانش آموزان باید بتوانند:

· ساخت تصاویر با استفاده از ویرایشگر گرافیکی Paint.

· ذخیره نقشه ها روی دیسک و بارگذاری از دیسک.

نمونه کارهای آزمایشگاهی:

کار آزمایشگاهی شماره 1 "مدل سازی اشکال هندسی"

وظیفه 1. "مثلث منظم"

مرحله ی 1. فرمول بندی مسئله

شرح مشکل

یک مثلث متساوی الاضلاع با یک ضلع مشخص بسازید.

هدف از شبیه سازی

رسمی شدن مشکل

مرحله 2. توسعه مدل

با استفاده از الگوریتم یک مثلث بسازید (شکل 1 را ببینید) و ثابت کنید که مثلث حاصل واقعا درست است. این الگوریتم توسط اقلیدس در قرن چهارم پیشنهاد شد. قبل از میلاد مسیح.

عکس. 1. الگوریتم ساخت مثلث متساوی الاضلاع با ضلع معین

طرح آزمایشی

1. آزمایش مدل ساخته شده بر اساس یک الگوریتم داده شده با تراز کردن آن با بخش اصلی.

2. ساخت و آزمایش مدل با استفاده از الگوریتم خودمان با همان داده های اولیه.

3. تحقیق و تحلیل دو الگوریتم ساخت به منظور تعیین بهترین.

انجام تحقیقات

1. درستی الگوریتم های بالا و خود را برای مدل ثابت کنید.

2. ساختارهای ساخته شده را بر اساس الگوریتم های مختلف ترکیب کنید.

مرحله 4. تجزیه و تحلیل نتایج

اگر در هنگام تراز کردن ارقام با هم مطابقت نداشتند، الگوریتم ساخت را تغییر دهید یا دقت الگوریتم را با کار در مقیاس بزرگ (زیر ذره بین) افزایش دهید. اگر مطابقت داشت، راحت ترین الگوریتم را انتخاب کنید.

مسئله 2. "شش ضلعی منتظم"

مرحله ی 1. فرمول بندی مسئله

شرح مشکل

یک شش ضلعی منظم با یک ضلع مشخص بسازید.

هدف از شبیه سازی (فضایی برای پاسخ های دانش آموزان)

_____________________________________________________________

رسمی کردن مسئله (جدول توسط دانش آموزان پر می شود)

سوال روشن کننده

پاسخ

مرحله 2. توسعه مدل

با استفاده از الگوریتم یک شش ضلعی بسازید (شکل 2 را ببینید) و ثابت کنید که شش ضلعی به دست آمده واقعا درست است.

شکل 2. الگوریتم ساخت شش ضلعی متساوی الاضلاع با ضلع معین

مرحله 3. آزمایش کامپیوتری

طرح آزمایشی (فضایی برای پاسخ های دانش آموزان)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

انجام یک تحقیق (فضای پاسخگویی دانش آموزان)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

مرحله 4. تجزیه و تحلیل نتایج (فضای پاسخ های دانش آموزان)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

1. یک مثلث متساوی الساقین برای قاعده a و ارتفاع h بسازید.

2. یک مثلث قائم الزاویه در امتداد هیپوتنوز و ساق بسازید.

3. یک مثلث متساوی الساقین در امتداد ضلع و زاویه راس بسازید.

4. یک مثلث در سه ضلع بسازید.

5. یک هشت ضلعی منظم با یک ضلع مشخص بسازید.

6. یک مثلث در امتداد دو ضلع و یک زاویه بین آنها بسازید.

7. متوازی الاضلاع در امتداد اضلاع داده شده و زاویه بین آنها بسازید.

8. در امتداد ضلع مقابل آن با زاویه و ارتفاع، مثلثی بسازید که از راس این زاویه کشیده شده است.

9. یک مثلث در امتداد دو ضلع و ارتفاع به یکی از آنها کاهش دهید.

10. یک مثلث متساوی الساقین در امتداد قاعده و شعاع دایره محدود شده بسازید.

کار آزمایشگاهی شماره 2 "طراحی کامپیوتر"

وظیفه. "مدلینگ پارکت"

مرحله ی 1. فرمول بندی مسئله

شرح مشکل

در سن پترزبورگ و اطراف آن کاخ-موزه های باشکوهی وجود دارد که حاوی آثار هنری استادان بزرگ روسی و اروپایی است. علاوه بر آثار شگفت انگیز نقاشی، مجسمه سازی، مبلمان، نمونه های بی نظیری از پارکت در اینجا حفظ شده است. طرح های این کفپوش های پارکت توسط معماران بزرگ خلق شده است. و ایده های آنها توسط صنعتگران کفپوش پارکت محقق شد.

پارکت از قطعاتی با اشکال و انواع مختلف چوب تشکیل شده است. جزئیات پارکت می تواند از نظر رنگ و طرح چوب متفاوت باشد. کارگران کفپوش پارکت از این قسمت ها بلوک های سازگار با یکدیگر را روی میز مخصوصی جمع می کنند. پارکت واقعی از این بلوک ها روی کف اتاق مونتاژ می شود.

یکی از انواع پارکت از اشکال هندسی منظم (مثلث، مربع، شش ضلعی یا اشکال پیچیده تر) تشکیل شده است. در ترکیب های مختلف، جزئیات پارکت می تواند الگوهای منحصر به فردی به ارمغان بیاورد. خود را به عنوان یک طراح پارکت در حال تکمیل یک سفارش تصور کنید.

وظیفه از نوع "چگونه انجام دهیم تا ..." است.

هدف از شبیه سازی

یک طرح پارکت بسازید.

اهداف میانی

مجموعه ای از قطعات استاندارد پارکت - منوی پارکت (نگاه کنید به شکل 1).

عکس. 1. منوی پارکت

یک بلوک پارکت استاندارد از قطعات طراحی کنید.

رسمی شدن مشکل

سوال روشن کننده	پاسخ
چه چیزی در حال مدل سازی است؟	شی هندسی - چند ضلعی
	چند ضلعی منظم است. تعداد اضلاع چند ضلعی - 3، 4، 6
چه چیزی پرسیده می شود؟	پاره خط برابر با ضلع چند ضلعی
برای بدست آوردن چه چیزی نیاز دارید؟	جزئیات پارکت، بلوک پارکت، پارکت هندسی
	خط کش، قطب نما
	قطب نما وجود ندارد. قطب نما جایگزین مربع حکاکی شده است

مرحله 2. توسعه مدل

مدل اطلاعات

مدل کامپیوتری

برای مدل سازی مجموعه ای از قطعات سازگار، بلوک های پارکت و پارکت به طور کلی، می توانید از محیط ویرایشگر Paint استفاده کنید.

مدل 1.مدل سازی اجسام هندسی با ویژگی های مشخص شده برای ایجاد مجموعه ای استاندارد از قطعات پارکت با ابعاد سازگار.

مجموعه کاملی از جزئیات مورد نیاز برای مدل‌سازی (به شکل 2 را ببینید) خودتان (با استفاده از الگوریتم‌های شناخته شده) با استفاده از قابلیت‌های چرخش و بازتاب قطعات ایجاد کنید.

شکل 2. اشیاء منوی پارکت

طبق الگوریتم مربعی را با شیب 30 0 (60 0) انجام دهید (شکل 3 را ببینید).

شکل 3. الگوریتم ساخت مربع با شیب 30 0 (60 0)

شکل های تمام شده را با تقلید از بافت انواع مختلف چوب رنگ کنید.

منوی ایجاد شده را در فایل "Parquet Menu" ذخیره کرده و از نوشتن محافظت کنید.

مدل 2.مدل سازی بلوک پارکت.

تعداد قطعات یک بلوک پارکت به تعداد اضلاع چند ضلعی بستگی دارد.

بلوک ها را می توان از قطعات یک، دو یا سه نوع مونتاژ کرد (شکل 4 را ببینید).

شکل 4. مدل های بلوک پارکت

مدل 3.طرح پارکت از بلوک های ایجاد شده.

پارکت از بلوک های آماده روی زمین مونتاژ می شود. حفره های ایجاد شده در گوشه ها و دیوارها با قطعاتی از مجموعه استاندارد مهر و موم می شوند.

یک طرح کامپیوتری از پارکت بر اساس همان اصل در ناحیه کاری یک ویرایشگر گرافیکی شکل می گیرد (شکل 5 را ببینید).

شکل 5. نمونه های پارکت

مرحله 3. آزمایش کامپیوتری

طرح آزمایشی

1. تست یک مجموعه استاندارد از قطعات - بررسی سازگاری.

2. توسعه بلوک پارکت.

3. تست بلوک ها - بررسی سازگاری آنها.

4. مدلسازی اسکیس پارکت.

انجام تحقیقات

1. چندین گزینه برای بلوک پارکت و طرح های پارکت ایجاد کنید.

2. به آنها یک انتخاب را به مشتری پیشنهاد دهید.

مرحله 4. تجزیه و تحلیل نتایج

اگر نوع پارکت با قصد مشتری مطابقت ندارد، به یکی از مراحل قبلی بازگردید: یک بلوک دیگر از همان مجموعه قطعات ایجاد کنید یا مجموعه متفاوتی از قطعات را توسعه دهید.

اگر نوع پارکت مناسب مشتری باشد، در مورد توسعه نقشه ها در مقیاس واقعی و انتخاب مواد تصمیم گیری می شود.

تکالیف خودآموزی:

1. تصور کنید که رئیس یک کارخانه پارچه هستید. طراحی پارچه با نقوش هندسی.

2. تصور کنید که شما یک استاد ویترای هستید. مجموعه ای از شیشه ها برای ترکیب پنجره های شیشه ای رنگی طراحی کنید و یک پنجره شیشه ای رنگی ایجاد کنید.

3. تصور کنید که مدیر یک کارخانه اسباب بازی پیش شما آمده است. او از شما می خواهد که مجموعه ای از قطعات موزاییک طراحی کنید و نشان دهید که چه الگوهایی را می توان از این قطعات تا کرد.

4. یک منو برای یک سرویس چای یا قهوه (نمای بالا) ایجاد کنید و طبق قوانین آداب، یک میز جشن برای شش نفر "بچینید".

5. تصور کنید که هنرمند یک کارخانه کاشی و سرامیک هستید. مجموعه ای از کاشی های سرامیکی را طراحی کنید و از آن برای ایجاد اشیاء دنیای زیر آب برای شبیه سازی ترکیب "زیر آب" برای حمام استفاده کنید.

6. تصور کنید در یک کارگاه تخصصی در زمینه تولید فرش هنرمند هستید. طرح فرش طراحی کنید.

7. تصور کنید که شما متخصص ارشد یک کارخانه فرش هستید. طراحی الگوهای فرش برای اتاق کودک.

8. یکی از جدیدترین گرایش ها در طراحی داخلی، تکمیل سقف با کاشی هایی است که مخصوص این کار طراحی شده اند. مجموعه ای از کاشی های سقفی را برای تزئین سالن تئاتر طراحی کنید.

9. وقتی پیاده روها، میدان ها، میدان ها با سنگفرش (سنگفرش) سنگفرش می شوند، شهر چگونه دگرگون می شود. سعی کنید نقاش کارخانه سنگ فرش شوید. گزینه های متعدد برای کاشی های پیاده رو طراحی کنید.

10. مشمع کف اتاق یک پوشش بسیار کاربردی است که نیاز به مراقبت خاصی ندارد. اما وقتی از عملی بودن صحبت می کنیم، نباید زیبایی را فراموش کنیم. چند نمونه از مشمع کف اتاق را طراحی کنید که از سنگ مرمر تقلید کند.

کار آزمایشگاهی شماره 3 "مدل سازی سازه های حجمی"

وظیفه. "ایجاد مجموعه ای از آجرهای ساختمانی"

مرحله ی 1. فرمول بندی مسئله

شرح مشکل

مجموعه ای از آجرها را با پارامترهای مشخص شده a، b، c ایجاد کنید (شکل 1 را ببینید).

عکس. 1. منوی آجری

وظیفه از نوع "چگونه انجام دهیم تا ..." است.

هدف از شبیه سازی

ساخت یک شی با ویژگی های مشخص شده.

رسمی شدن مشکل

سوال روشن کننده	پاسخ
چه چیزی در حال مدل سازی است؟	آجر
چه خواصی دارد؟	آجر به شکل یک متوازی الاضلاع مستطیل شکل است
چه چیزی پرسیده می شود؟	مقاطع برابر با طول، عرض و ارتفاع آجر
برای بدست آوردن چه چیزی نیاز دارید؟	مجموعه ای از آجر
یک آجر چند موقعیت می تواند بگیرد؟	6
در چه محیطی می توانید بسازید؟	روی کاغذ یا در ویرایشگر گرافیکی
برای رسم بر روی کاغذ چه ابزارهایی لازم است؟	خط کش
چه ابزارهایی برای ساخت در محیط ویرایشگر گرافیکی مورد نیاز است؟	ابزار خط
از چه ویژگی های ویرایشگر گرافیکی می توانم استفاده کنم؟	توانایی چرخش قطعات تصویر در زوایای خاص و بازتاب آنها
چند موقعیت آجری برای ساخت کافی است؟	3

مرحله 2. توسعه مدل

طبق الگوریتم یک آجر را در سه موقعیت بسازید. با استفاده از ابزار Fill، لبه ها را با رنگی با همان رنگ، اما سایه های مختلف رنگ کنید (شکل 2 را ببینید).

شکل 2. الگوریتم ساخت آجر

با استفاده از قابلیت چرخش قطعات نقاشی در زوایای خاص و بازتاب آنها، هر شش موقعیت آجر را بدست آورید.

وظیفه عمومی:

مدل را از روی تصویر بسازید:

تکالیف خودآموزی:

· یک مدل حجمی از آجر بسازید.

برای ترسیم خطوط افقی، عمودی و 45 0 دقیق و همچنین دایره ها و مربع ها از کلید استفاده کنید .

· برای ساخت خطوط موازی، کپی و پیست کردن یک خط موجود استفاده می شود.

· برای ساختن فیگورهایی با ابعاد معین، توصیه می شود قطعات اصلی با طول معین را در قسمت بالایی برگه به ​​عنوان مرجع قرار داده و از کپی آنها استفاده کنید.

· هنگام ساخت چند ضلعی های منتظم، ویژگی آنها را در نظر بگیرید تا در یک دایره قرار گیرند، که می تواند به عنوان یک ساخت اضافی استفاده شود.

· هنگام حل مسائل گرافیکی، اغلب لازم است از ساختارهای اضافی استفاده شود. برای ساخت های اضافی یک رنگ کمکی انتخاب می شود که در پایان کار با پرکردن رنگ سفید (رنگ زمینه) حذف می شود.

2.3 نتایج تحقیق و تجزیه و تحلیل آنها

در نتیجه مرحله اول، قطعی، آزمون ورودی را انجام دادیم: آزمون "تشخیص خلاقیت غیرکلامی". ما دو مؤلفه خلاقیت مانند اصالت و منحصربه‌فرد بودن را ارزیابی و تحلیل کرده‌ایم (جدول 3 را ببینید).

جدول 3.

شاخص اصالت		شاخص منحصر به فرد بودن
دانش آموزان	X1	X2	X1	X2
1	0,88	0,74	1	2
2	0,58	0,59	1	0
3	0,45	0,69	0	1
4	0,63	0,67	1	1
5	0,91	0,87	2	2
6	0,88	0,69	1	1
7	0,88	0,81	1	2
8	0,67	0,71	2	1
9	0,63	0,71	1	0
10	0,63	0,49	1	0
معنی	0,71	0,70	1,18	1,09
توجه داشته باشید.

پس از تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده و مقایسه آنها با حداکثر ممکن (برای شاخص اصالت - 1، برای شاخص منحصر به فرد - 3) می توان نتیجه گرفت که مؤلفه های توانایی های خلاق دانش آموزان به اندازه کافی توسعه نیافته اند و نتایج کنترل و گروه های آزمایشی تفاوت معنی داری ندارند.

در مرحله دوم کلاس های اختیاری برای گروه آزمایشی برگزار شد که در آن از تکالیف آموزشی و خلاقانه برای پرورش توانایی های خلاقانه دانش آموزان در کارهای آزمایشگاهی استفاده شد.

در نتیجه، در مرحله پایانی، کنترلی، کار آزمایشی برای بررسی اثربخشی آموزش، ما دوباره سطح رشد توانایی های خلاق دانش آموزان را با کمک نشان دادآزمون «تشخیص خلاقیت غیرکلامی». نتایج زیر را دریافت کرد: (به جدول 4 مراجعه کنید).

جدول 4.

داده های تحقیق در مورد سطح رشد توانایی های خلاق دانش آموزان (میانگین ارزش)

شاخص اصالت		شاخص منحصر به فرد بودن
دانش آموزان	X1	X2	X1	X2
1	0,88	0,80	1	2
2	0,88	0,67	2	1
3	0,60	0,71	1	0
4	1,00	0,87	3	2
5	0,73	0,73	1	1
6	1,00	0,87	3	2
7	0,89	0,89	1	2
8	0,91	0,59	2	0
9	0,77	0,77	2	1
10	0,77	0,73	2	1
معنی	0,84	0,76	1,80	1, 20
درصد نسبت، %	18	9	52	10
توجه داشته باشید. X1 - گروه آزمایشی؛ X2 - گروه کنترل

نتایج آزمایش آموزشی انجام شده در قالب نمودارها ارائه شده است (شکل 1، شکل 2 را ببینید).

عکس. 1. پویایی مولفه های خلاقیت (گروه آزمایشی)

شکل 2. دینامیک مؤلفه های خلاقیت (گروه کنترل)

بنابراین، در مقایسه با گروه کنترل، در گروه آزمایش، سطح اصالت و منحصر به فرد بودن در مرحله کنترل آزمایش ما به طور قابل توجهی افزایش یافت. این به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم که مواد آموزشی و روش شناختی توسعه یافته ، وظایف آموزشی و خلاقانه انتخاب شده کاملاً سازماندهی و برگزاری کلاس ها را برای مطالعه مدل سازی گرافیکی تضمین می کند و به رشد مؤثر توانایی های خلاقانه دانش آموزان کمک می کند.

فرضیه ای که ما فرموله کردیم تأیید شد: استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی رایانه ای به افزایش سطح توسعه توانایی های خلاقانه دانش آموزان کمک می کند.

نتیجه

توانایی‌های خلاق ویژگی‌های فردی، ویژگی‌های یک فرد است که موفقیت او در انجام فعالیت‌های خلاقانه در انواع مختلف را تعیین می‌کند.

تجزیه و تحلیل گذشته نگر از مشکل توسعه توانایی های خلاق در فرآیند یادگیری این امکان را فراهم می کند تا درک عمیق تری از روند توسعه آن در مرحله فعلی به دست آوریم. مطالعات متعددی که به مطالعه خلاقیت اختصاص داده شده است نشان می دهد که این مسائل همیشه بهترین ذهن های بشر را نگران کرده است (I. Kant، N.A. Berdyaev، P.L. Lavrov، BC Soloviev، E.V. Ilyenkov، L.S. Vygotsky، SL Rubinstein، Ya.A. Ponomarev. لوک، NS Leites، BM Teplov، و دیگران)، اما ما درک مشترکی از آنچه که "خلاقیت" کشف شده است نداریم.

تجزیه و تحلیل ادبیات فلسفی، علمی، آموزشی و روانشناختی نشان می دهد که حجم قابل توجهی از تحقیقات به مشکل رشد شخصیت، پتانسیل خلاقانه آن، توسعه و استفاده از فناوری های آموزشی غیر سنتی که به این توسعه کمک می کند اختصاص داده شده است.

با این حال، در ادبیات شناخته شده ما، مسائل مربوط به رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان در آموزش مدل سازی کامپیوتری با استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه به اندازه کافی بررسی نشده است. در عمل آموزشی، معلمان اغلب از عناصر فن آوری های مختلف آموزش توسعه استفاده می کنند. اما هرج و مرج و ماهیت غیر سیستماتیک اجرای آنها، عدم انطباق با شرایط آموزش در چارچوب فناوری اطلاعات، اثربخشی مطلوب را نمی دهد.

خلاقیت در فرآیند یادگیری اهمیت ویژه ای دارد زیرا خلاقیت یادگیری را سرگرم کننده می کند، آن را سرگرم کننده و تخیلی می کند. تدریس علوم کامپیوتر نیز از این قاعده مستثنی نیست. معلم با انتخاب مناسب وسایل کمک آموزشی می تواند به رشد خلاقیت دانش آموزان کمک کند.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که توانایی های خلاق در شرایط خود به خودی ایجاد نمی شوند، بلکه نیازمند یک فرآیند سازماندهی شده ویژه آموزش و پرورش هستند: بازنگری در محتوای برنامه های درسی، ایجاد مکانیسم رویه ای برای اجرای این محتوا، ایجاد شرایط آموزشی برای بیان خود در خلاقیت. فعالیت.

این همان کاری است که ما سعی کردیم در کارمان انجام دهیم. ما وظایف آموزشی و خلاقانه را به عنوان ابزاری برای شکل‌گیری توانایی‌های خلاقانه دانش‌آموزان بررسی کردیم. هنگام حل چنین مشکلاتی، یک عمل خلاقانه رخ می دهد، مسیر جدیدی پیدا می شود یا چیز جدیدی ایجاد می شود. اینجاست که ویژگی‌های خاصی از ذهن مورد نیاز است، مانند مشاهده، توانایی مقایسه و تجزیه و تحلیل، یافتن ارتباطات و وابستگی‌ها، همه اینها با هم توانایی‌های خلاق را تشکیل می‌دهند.

در بخش عملی برای آموزش مدل سازی گرافیکی، ما یک بلوک از یک دوره اختیاری را توسعه داده ایم و دستورالعمل هایی را برای استفاده از آن ارائه کرده ایم.

بلوک کلاس های توسعه یافته توسط ما در دوره کلاس های اختیاری برای دانش آموزان یکی از 9 کلاس (GOU TSO شماره 1456) پیاده سازی شد.

برای پی بردن به اینکه چگونه استفاده از وظایف آموزشی و خلاقانه در آموزش مدل سازی گرافیکی بر رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان تأثیر می گذارد، یک آزمایش آموزشی مقایسه ای انجام شد.

نتایج تحقیق ما این زمینه را فراهم می کند که ادعا کنیم مواد آموزشی و روش شناختی توسعه یافته به اندازه کافی سازماندهی و برگزاری کلاس ها را برای مطالعه مدل سازی گرافیکی تضمین می کند و به رشد مؤثر توانایی های خلاق دانش آموزان کمک می کند.

عدم آگاهی از این موضوع فرصت های زیادی را برای تحقیقات آن، ایجاد روش های تدریس و توسعه وظایف خلاقانه برای مدل سازی رایانه ای باز می کند. ما امیدواریم که مواد آموزشی و روش شناختی توسعه یافته توسط ما کاربرد خود را در مکتب مدرن پیدا کند.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. آندریف، V.I. دیالکتیک آموزش و خودآموزی شخصیت خلاق [متن] / V.I. آندریف - کازان: انتشارات دانشگاه کازان، 1988 .-- 238 ص.

2. بشنکوف، اس.ا. علوم کامپیوتر. دوره سیستماتیک کتاب درسی. برای کلاس دهم [متن] / Beshenkov S.A., Rakitina E.A. - م .: آزمایشگاه دانش پایه، 1380 .-- 432 ص.

3. بوزوویچ، ال.آی. مشکلات شکل گیری شخصیت: ویرایش شده توسط D.I. Feldshtein [متن] / مقاله مقدماتی توسط D.I. فلدشتاین، ویرایش دوم. M .: موسسه روانشناسی عملی، 1997. - 352 ص.

4. بوچکین، A.I. روش های تدریس انفورماتیک: کتاب درسی. کمک هزینه [متن] / A.I. بوچکین. - من .: ویش. مدرسه.، 1998 .-- 431 ص.

5. Bulatova O.S. هنر آموزشی: کتاب درسی. کتابچه راهنمای گل میخ بالاتر Ped مطالعه. مؤسسات [متن] / O.S. بولاتوف. - م.: اد. فرهنگستان مرکز، 2001 .-- 240 ص.

6. درآمدی بر پژوهش علمی در تربیت: کتاب درسی. کتابچه راهنمای دانش آموزان پد. مؤسسات [متن] / Yu.K. بابانسکی، وی. ژوراولف، V.K. روزوف و دیگران؛ ویرایش شده توسط V.I. ژوراولوا. - م .: آموزش و پرورش، 1367 .-- 239 ص.

7. مقدمه ای بر تشخیص روانی: کتاب درسی برای دانش آموزان موسسات آموزشی آموزشی متوسطه [متن] / М.К. آکیمووا، ای.ام. بوریسووا، E.I. گورباچف ​​و دیگران؛ ویرایش شده توسط K.M. گورویچ، ای.ام. Borisova - M.: انتشارات. فرهنگستان مرکز، 1997 .-- 192 ص.

8. ویگوتسکی، ال.اس. تخیل و خلاقیت در کودکی [متن] / L.S. ویگوتسکی - M.: آموزش و پرورش، 1991 .-- 396 ص.

9. گالیگینا، ایرینا ولادیمیروا. روش های آموزش مدل سازی اطلاعات در درس پایه علوم کامپیوتر [متن]: دیس. Cand. Ped علوم: 13.00.02: مسکو، 2001 198 ص. RSL OD، 61: 02-13 / 838-7

10. گناتکو، ن.م. مشکل خلاقیت و پدیده تقلید [متن] / N.M. گناتکو. - رشد کرد AN.، موسسه روانشناسی. - م، 1994 .-- 43 ص.

11. دیکینا، A.Yu. علایق شناختی: ماهیت و مشکلات یادگیری [متن] / بیسک، 2002

12. دروژینین، V.N. روانشناسی توانایی های عمومی [متن] / V.N. دروژینین - ویرایش دوم. - SPb .: Peter Kom, 1999 .-- 368 p.

13. زاخارووا I.G. فناوری اطلاعات در آموزش و پرورش: کتاب درسی. کتابچه راهنمای گل میخ بالاتر Ped مطالعه. مؤسسات [متن] / I.G. زاخارووا - M .: انتشارات. فرهنگستان مرکز، 2003 .-- 192 ص.

14. زوبکو، I.I. بررسی مدل های نوع طبقه بندی در درس پروفایل علوم کامپیوتر [متن] / دیس. می توان. Ped علوم - م.، 1991.

15. انفورماتیک و فناوری اطلاعات. کتاب درسی. برای کلاس های 10-11 [متن] / N.D. اوگرینویچ. - M .: BINOM. آزمایشگاه دانش، 2003. - 512 ص .: ill.

16. انفورماتیک و فناوری کامپیوتر: اصطلاحات اساسی: تفاسیر. کلمات .: بیش از 1000 مفهوم و اصطلاح اساسی [متن] / A.Ya. فریدلند، ال.اس. خانامیرووا، I.A. فریدلند - ویرایش سوم، Rev. و اضافه کنید. - M .: OOO Publishing House Astrel: OOO Publishing House AST, 2003 .-- 272 p.

17. انفورماتیک 7-9 کلاس: کتاب درسی. برای آموزش عمومی مطالعه. مؤسسات [متن] / A.G. جین، A.I. سنوکوسوف، V.F. شولوخوویچ - ویرایش پنجم، کلیشه. - M .: Bustard, 2002 .-- 240 p .: ill.

18. انفورماتیک 7-9 پایه. دوره پایه. کارگاه-کتاب مسئله مدلسازی. [متن] / اد. N.V. ماکاروا. - SPb .: Peter, 2003 .-- 176 p .: ill.

19. انفورماتیک 7-9 پایه. دوره پایه. تئوری. [متن] / اد. N.V. ماکاروا. - SPb .: Peter, 2002 .-- 368 p .: ill.

20. انفورماتیک. دوره پایه. پایه های 7-9 [متن] / I.G. سماکین، L.A. زالوگووا، اس.و. روساکوف، L.V. شستاکوف - ویرایش دوم، کشیش. و اضافه کنید. - M .: BINOM. آزمایشگاه دانش، 2004. - 390 ص .: ill.

21. انفورماتیک: کتاب درسی. برای 8-9 cl. آموزش عمومی. مؤسسات [متن] / A.G. جین، ای.وی. لینتسکی، ام.و. ساپیر، V.F. شولوخوویچ - ویرایش پنجم - م .: آموزش و پرورش، 1999 - 256 ص.

22. گرافیک کامپیوتری در طراحی: کتاب درسی برای دانشگاه ها [متن] / D.F. میرونوف. - SPb .: Peter, 2004 .-- 224 p.

23. روش تدریس انفورماتیک: کتاب درسی. کتابچه راهنمای گل میخ Ped دانشگاه ها [متن] / M.P. لاپچیک، I. G. سماکین، E.K. هنر؛ اد. M.P. لاپچیک. - م.: اد. فرهنگستان مرکز، 2001 .-- 624 ص.

24. روانشناسی عمومی: کتاب درسی برای دانشگاه ها [متن] / A. Maklakov. - SPb .: Peter, 2003 .-- 592 p .: ill. - کتاب درسی قرن جدید.

25. مبانی انفورماتیک و علوم کامپیوتر: کاوشگر. مطالعه. برای 10-11 cl. چهار شنبه shk. [متن] / A.G. جین، وی.جی. ژیتومیرسکی، ای.وی. لینتسکی و همکاران - ویرایش چهارم. - م .: آموزش و پرورش، 1994 .-- 254 ص .: بد.

26. مبانی تحقیق علمی: کتاب درسی. برای فناوری دانشگاه ها [متن] / V.I. کروتوف، I.M. گروشکو، V.V. پوپوف و دیگران؛ ویرایش شده توسط V.I. کروتوا، V.V. پوپوف - م .: بالاتر. Shk., 1989 .-- 400 p.

27. فرهنگ دایره المعارف آموزشی [متن] / چ. ویرایش B.M. بیم بد، ام.ام. بزروکیخ، و.ا. بولوتوف، ال.اس. گلبووا و همکاران دایره المعارف بزرگ روسیه، 2002 - 528 ص.

28. مهارت های آموزشی و فناوری های آموزشی: کتاب درسی [متن] / ویرایش. خوب. گربنکینا، لس آنجلس بایکووا - چاپ سوم، کشیش. و اضافه کنید. - M .: انجمن آموزشی روسیه، 2000 .-- 256 ص.

29. روانشناسی. فرهنگ لغت [متن] / زیر کل. ویرایش A.V. پتروفسکی، M.G. یاروشفسکی - ویرایش دوم، Rev. و اضافه کنید. - م .: پولیتزدات، 1990 .-- 494 ص.

30. پونومارف، یا.ا. روانشناسی خلاقیت و تربیت [متن] / یا.ا. پونومارف - M.: آموزش، 1976.

31. روبینشتاین، اس.ال. مبانی روانشناسی عمومی [متن] / S.L. Rubinstein - SPb .: Peter, 2001 .-- 720 p .: ill. - فوق لیسانس روانشناسی

32. تیتووا، جولیانا فرانتسونا. روش شناسی آموزش مدلسازی در درس پایه علوم کامپیوتر [متن] / دیس. Cand. Ped علوم: 13.00.02: SPb., 2002 201 p. RSL OD، 61: 02-13 / 1086-1

33. Uemov، A.I. مبانی منطقی روش مدل سازی [متن] / A.I. Uemov - M .: Mysl، 1971. - 311 p.

34. Khutorskoy A.V. آموزش مدرن: کتاب درسی برای دانشگاه ها [متن] / A.V. Khutorsky - SPb: Peter, 2001 - 544 p.

35. بابینا ن.ف. پشتیبانی روش شناختی دروس فناوری برای توسعه توانایی های خلاق دانش آموزان (در مورد مواد کار خدماتی) [متن] / چکیده پایان نامه برای درجه کاندیدای علوم تربیتی: 02.00.13. - ورونژ، 2001.

36. بشنکوف، اس.ا. رسمی سازی و مدل سازی [متن] / S.А. بشنکوف وی.یو. لیسکووا، N.V. ماتویوا، E.A. راکیتینا // انفورماتیک و آموزش. - 1999 - شماره 5.

37. بویارشینوف، م.گ. مدلسازی ریاضی در دوره مدرسه علوم کامپیوتر [متن] / M.G. بویارشینوف // علوم کامپیوتر و آموزش - 1999 - №7.

38. کوزنتسوف، AA، دوره مدرن انفورماتیک: از عناصر به سیستم [متن] / AA. کوزنتسوف، اس.ا. بشنکوف، E.A. راکیتین // انفورماتیک و آموزش - 2004 - №1-2.

39. شستاکوف، A.P. آموزش تخصصی علوم کامپیوتر در مقاطع ارشد متوسطه (پایه های 10-11) بر اساس درس "مدل سازی ریاضی کامپیوتری" (CMM) [متن] / A.P. شستاکوف // انفورماتیک - 2002 - №34 - ص 3-12.

40. آزمون شفاهی تفکر خلاق // http://www.gipnoz.ru/tests.html [سند الکترونیکی].

41. ع.ا جین. در مورد وظایف یادگیری خلاق // http://www.trizminsk.org/index0. htm [سند الکترونیکی]

42. Bow A. Creativity // http://www.metodolog.ru/00021/00021.html [سند الکترونیکی]

کاربرد

تشخیص خلاقیت غیرکلامی

(روش E. Torrens، اقتباس شده توسط A.N. Voronin، 1994)

انجام شرایط:

آزمون می تواند به صورت فردی یا گروهی انجام شود. برای ایجاد شرایط مطلوب برای آزمایش، رهبر باید انگیزه موفقیت را به حداقل برساند و افراد آزمایش شده را به تجلی آزادانه توانایی های پنهان خود سوق دهد. در عین حال، بهتر است از بحث آزاد در مورد جهت گیری موضوعی روش شناسی خودداری شود. نیازی به گزارش نیست که این خلاقیت (به ویژه تفکر خلاق) است که در حال آزمایش است. آزمون را می توان به عنوان تکنیکی برای "اصالت"، توانایی بیان خود در سبک فیگوراتیو و غیره ارائه کرد. زمان تست تا حد امکان محدود نیست، تقریباً 1 تا 2 دقیقه برای هر تصویر. ضمناً لازم است در صورت تردید یا تردید طولانی مدت، داوطلبان را تشویق کرد.

نسخه پیشنهادی آزمون مجموعه ای از تصاویر با مجموعه خاصی از عناصر (خطوط) است که با استفاده از آنها آزمودنی ها باید تصویر را به تصویری معنادار بکشند. در این نسخه از تست، از 6 تصویر استفاده شده است که در عناصر اصلی خود تکراری نمی شوند و مطمئن ترین نتایج را ارائه می دهند.

این آزمون از شاخص های خلاقیت زیر استفاده می کند:

1. اصالت(Op)، نشان دهنده درجه عدم تشابه تصویر ایجاد شده توسط سوژه با تصاویر سایر موضوعات (نادر بودن آماری پاسخ). لازم به یادآوری است که به ترتیب دو تصویر یکسان وجود ندارد، باید در مورد نادر بودن آماری نوع (یا کلاس) نقاشی ها صحبت کنیم. اطلس ضمیمه شده در زیر انواع مختلف نقاشی ها و نام های متعارف آنها را نشان می دهد که توسط نویسنده اقتباس از این آزمون پیشنهاد شده است که منعکس کننده ویژگی اساسی کلی تصویر است. لازم به ذکر است که اسامی متعارف فیگورها، به عنوان یک قاعده، با نام فیگورهایی که توسط خود سوژه ها داده می شود، مطابقت ندارد. از آنجایی که این آزمون برای تشخیص خلاقیت غیرکلامی استفاده می شود، نام تصاویر پیشنهاد شده توسط آزمودنی ها از تجزیه و تحلیل بعدی حذف شده و تنها به عنوان کمکی برای درک ماهیت تصویر استفاده می شود.

2. منحصر به فرد بودن ( Un)، به عنوان مجموع وظایف تکمیل شده که هیچ مشابهی در نمونه ندارند (اطلس شکل ها) تعریف می شود.

دستورالعمل تست

در اینجا یک فرم با تصاویر ناقص است. شما باید آنها را به پایان برسانید، مطمئن شوید که عناصر پیشنهادی را در متن قرار دهید و سعی کنید از کادر محدود تصویر فراتر نروید. می‌توانید هر چیزی را که می‌خواهید به پایان برسانید، در حالی که می‌توانید فرم را بچرخانید. پس از اتمام نقشه باید نامی برای آن قائل شوید که در خط زیر نقشه امضا شود.

پردازش نتایج آزمون

برای تفسیر نتایج آزمایش، اطلسی از نقشه های معمولی در زیر ارائه شده است. برای هر سری از ارقام، شاخص Оr برای نمونه محاسبه شد. برای ارزیابی نتایج آزمون آزمودنی ها، الگوریتم اقدامات زیر پیشنهاد شده است.

لازم است تصاویر تمام شده را با تصاویر موجود در اطلس با توجه به استفاده از جزئیات مشابه و ارتباطات معنایی مقایسه کنید. هنگام یافتن نوع مشابه، اصالت مشخص شده در اطلس را به این نقاشی اختصاص دهید. اگر چنین نوع نقاشی در اطلس وجود نداشته باشد، اصالت این تصویر تکمیل شده 1.00 در نظر گرفته می شود، یعنی. او منحصر به فرد است شاخص اصالت به عنوان میانگین حسابی اصالت همه تصاویر، شاخص یکتایی - به عنوان مجموع همه تصاویر منحصر به فرد محاسبه می شود. استفاده كردن صدکمقیاس ساخته شده برای این دو شاخص بر اساس نتایج نمونه شاهد، می توان شاخص خلاقیت غیرکلامی یک فرد را به عنوان جایگاه او نسبت به این نمونه تعیین کرد:

1	0%	20%	40%	60%	80%	100%
2	0,95	0,76	0.67	0,58	0,48	0,00
3	4	2	1	1	0	0

توجه داشته باشید:

1 - درصد افرادی که نتایج آنها بیش از سطح مشخص شده خلاقیت است.

2 - مقدار شاخص اصالت;

3 - مقدار شاخص یکتایی.

مثال تفسیر : اجازه دهید اولین تصویری که آنالیز می کنید مشابه تصویر 1.5 اطلس باشد. اصالت آن 0.74 است. تصویر دوم مشابه تصویر 2.1 است.اصالت آن 0.00 است. نقاشی سوم شبیه هیچ چیز نیست، اما عناصری که در ابتدا برای طراحی پیشنهاد شده بودند در نقشه گنجانده نشده اند. این وضعیت به عنوان انحراف از کار تفسیر می شود و اصالت نقشه داده شده به عنوان 0 ارزیابی می شود. نقاشی چهارم وجود ندارد. شکل پنجم به عنوان منحصر به فرد شناخته می شود (هیچ مشابهی در اطلس ندارد). اصالت آن 1.00 است. تصویر ششم مشابه تصویر 6.3 است و اصالت آن 0.67 است. بدین ترتیب، شاخص اصالتبرای این پروتکل:

2,41/5 = 0,48

شاخص منحصر به فرد بودن(تعداد تصاویر منحصر به فرد) این پروتکل - 1 ... نتایج پروتکل مورد بحث در بالا نشان می دهد که موضوع در مرز بین 60 تا 80 درصد افرادی است که نتایج آنها در اطلس نشان داده شده است. یعنی حدود 70 درصد از آزمودنی های این نمونه از خلاقیت غیرکلامی بالاتری نسبت به او برخوردارند. در عین حال، شاخص یکتایی، که نشان می دهد یک شخص چقدر می تواند واقعاً جدید ایجاد کند، در این تحلیل به دلیل قدرت تمایز ناکافی این شاخص در درجه دوم اهمیت قرار دارد، بنابراین، شاخص اصالت کل به عنوان عامل تعیین کننده در اینجا عمل می کند.

فرم ثبت نام تشویقی

نام خانوادگی، حروف اول _________________________________

سن _______ گروه ____________ تاریخ _______________

نقاشی بکشید و نام آنها را بگذارید!

شما می توانید ترسیم هر چیزی و هر طور که می خواهید تمام کنید.

علائم باید در خط زیر تصویر خوانا باشند.

اطلس نقاشی های معمولی

تصویر شماره 4

کاربرد شبیه سازی در آموزش علوم کامپیوتر

R. P. Romanski

دانشگاه فنی، صوفیه، بلغارستان

معرفی

برای توسعه فناوری رایانه و بهبود سازمان معماری سیستم های رایانه ای (CS)، آموزش مستمر و خودسازی متخصصان و دانشجویان رایانه ضروری است. در اجرای این آموزش لازم است اشکال آموزش سنتی با امکانات خودآموزی، آموزش از راه دور، توسعه پروژه عملی و اجرای آزمایشات پژوهشی ترکیب شود. نقش اساسی در تدریس در زمینه علوم کامپیوتر با استفاده از روش های مدرن مطالعه سازمان معماری و تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم CS ایفا می شود. از این نظر، استفاده از روش‌های مدل‌سازی در فرآیند مطالعه ساختارهای پایه انواع CS و سازمان‌دهی فرآیندهای کامپیوتری به فرد اجازه می‌دهد تا توصیف ریاضی مناسبی از شی مورد مطالعه ایجاد کند و نرم‌افزاری برای انجام آزمایش‌های رایانه‌ای ایجاد کند [Romanski, 2001, Arons. ، 2000]. تجزیه و تحلیل نتایج تجربی مدل‌سازی [Bruyul, 2002] ارزیابی ویژگی‌های اصلی سیستم و عملکرد CS مورد مطالعه را ممکن می‌سازد.

استفاده از مدل سازی در فرآیند مطالعه COP به شما امکان می دهد ویژگی های معماری و سازماندهی محاسبات و کنترل را کشف کنید. این را می توان بر اساس یک آزمایش مدل انجام داد که سازماندهی آن شامل طراحی یک مدل کامپیوتری به صورت دنباله ای از سه جزء (مدل مفهومی، مدل ریاضی، مدل نرم افزار) و پیاده سازی این مدل در یک محیط عملیاتی مناسب است. این مقاله امکان استفاده از روش‌های مختلف برای مطالعه CS در فرآیند مطالعه آنها و به‌ویژه کاربرد اصول مدل‌سازی برای مطالعه فرآیندهای در حال انجام و همچنین تحلیل عملکرد سیستم CS را مورد توجه قرار می‌دهد. هدف اصلی، تعریف یک روش مدل‌سازی کامپیوتری تعمیم‌یافته به عنوان دنباله‌ای از مراحل مرتبط و نمایش مراحل اصلی روش تحقیق مدل است. برای این کار، در بخش بعدی، رسمیت کلی پردازش اطلاعات رایانه ای و ویژگی های محاسبات رایانه ای به عنوان موضوع مطالعه ارائه شده است. کاربرد اصول مدلسازی در فرآیند مطالعه CS با سازماندهی روش شناختی آموزش به معنای سنتی، از راه دور یا توزیع شده همراه است.

سیستم های کامپیوتری به عنوان موضوع مطالعه و روش های تحقیق

یکی از اهداف اصلی دوره های آموزشی تخصصی در زمینه سیستم های کامپیوتری و تحقیقات عملکرد، آموزش طراحان کامپیوتر آینده و فعلی، توسعه دهندگان تجهیزات کامپیوتری و مصرف کنندگان CS در استفاده صحیح از قابلیت های فناورانه مدل سازی و اندازه گیری ویژگی های سیستم ها می باشد. این قابلیت ها هم در فرآیند ارزیابی اثربخشی پروژه های کامپیوتری جدید و هم برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای سیستم های موجود استفاده می شود. در فرآیند یادگیری، وظیفه شفاف سازی توالی مراحل تحقیق و امکان پردازش نتایج تجربی برای به دست آوردن برآوردهای کافی از شاخص های عملکرد است. بسته به حوزه خاص آموزش رایانه و ویژگی های اصول پردازش اطلاعات رایانه ای در نظر گرفته شده، می توان این کار را روشن کرد.

برنج. 1. پشتیبانی اطلاعات از پردازش کامپیوتری.

به طور کلی، پردازش کامپیوتری با اجرای عملکردهای خاصی برای تبدیل داده های ورودی به راه حل های نهایی سروکار دارد. این دو سطح از تبدیل عملکردی اطلاعات را تعریف می کند (شکل 1):

تبدیل ریاضی اطلاعات - پردازش داده های واقعی به شکل اشیاء ریاضی و با یک تابع تعمیم یافته f نشان داده می شود: D®R که عناصر مجموعه داده D را در عناصر مجموعه نتایج R نشان می دهد.

اجرای پردازش کامپیوتری - نشان دهنده اجرای خاص f *: X®Y تابع ریاضی f، بسته به کامپیوتر و تجهیزات نرم افزاری، بر اساس یک نمایش فیزیکی مناسب از اشیاء اطلاعات واقعی است.

در نتیجه، می توان یک مدل عملکردی تعمیم یافته از پردازش کامپیوتری r = f (d) ºj 2 (f * [1 (d)] نوشت، که در آن توابع j 1 و j 2 برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات کمکی هستند.

با در نظر گرفتن CS به عنوان یک موضوع مطالعه، باید در نظر داشت که پردازش کامپیوتری شامل فرآیندهایی است که هر یک از آنها را می توان به شکل ساختار I = نشان داد، که در آن: t لحظه اولیه فرآیند است. الف - تعریف صفات. T - ردیابی فرآیند. آخرین مؤلفه توصیف رسمی، توالی زمانی رویدادها را برای پرداختن به این فرآیند به عناصر منبع سیستم S = (S 1، S 2، ...، S n) تعیین می کند. توالی مراحل زمانی و بار منبع سیستم، تعیین مشخصات فرآیند محاسبات را ممکن می سازد (شکل 2).

برنج. 2. مشخصات تقریبی یک فرآیند کامپیوتری.

پشتیبانی از فرآیندهای مختلف در سازمان پردازش رایانه، بار سیستم محیط رایانه را تشکیل می دهد. برای هر لحظه (t = 1,2، ...) می توان آن را با بردار V (t) = Vt = نشان داد که عناصر آن دستگاه آزاد (vj = 0) یا مشغول (vj = 1) S j єS را بیان می کند. (j = 1، 2، ...، n).

هنگام مطالعه CS، لازم است مجموعه ای از پارامترهای اساسی سیستم تعیین شود که ماهیت پردازش رایانه را منعکس می کند، و همچنین یک روش برای مطالعه رفتار یک منبع سیستم و فرآیندهای در حال انجام است. به عنوان پارامترهای اصلی سیستم (شاخص های عملکرد)، می توان به عنوان مثال، حجم کار هر عنصر از منبع سیستم، بار کل سیستم CS، زمان پاسخ در هنگام حل مجموعه ای از وظایف در حالت چند برنامه ای، درجه را مطالعه کرد. پایداری (دوام) تجهیزات، هزینه پردازش کامپیوتری، کارایی برنامه ریزی موازی یا فرآیندهای شبه موازی و غیره.

یک دوره معمولی مطالعه در زمینه تجزیه و تحلیل و تحقیق عملکرد COP باید مشکلات اصلی نظری و عملی را در جهت‌های زیر مورد بحث قرار دهد:

امکان تحقیق در مورد عملکرد تجهیزات کامپیوتری و کارایی فرآیندهای کامپیوتری؛

بکارگیری روشهای پژوهشی مؤثر (اندازه گیری، مدلسازی).

ویژگی های تکنولوژیکی پارامترهای سیستم اندازه گیری (معیار، نظارت)؛

ویژگی های فن آوری و سازماندهی مدل سازی (تحلیلی، شبیه سازی و غیره)؛

روش های تجزیه و تحلیل نتایج تجربی

همه اینها با کاربرد این روش تحقیق و انتخاب ابزار دقیق مناسب همراه است. از این نظر، شکل. 3 یک طبقه بندی تقریبی از روش ها برای مطالعه CS و فرآیندها را نشان می دهد. سه گروه اصلی را می توان شناسایی کرد:

ترکیبات نرم افزار - نشان دهنده روابط ریاضی برای ارزیابی عملکرد پردازنده بر اساس فاکتورهای کاربردی کلاس های عامل فردی است. آنها به شما این امکان را می دهند که پس از اجرای برنامه های معمولی، بار پردازنده را با تجزیه و تحلیل آماری تخمین بزنید.

روش های شمارش - به شما امکان می دهد اطلاعات قابل اعتمادی در مورد روند فرآیندهای رایانه ای بر اساس ثبت مستقیم مقادیر مشخصی از پارامترهای موجود COP بدست آورید. برای انجام این کار، استفاده یا توسعه ابزار شمارش مناسب (مانیتور) و سازماندهی اجرای آزمایش شمارش ضروری است. لازم به ذکر است که سیستم عامل های مدرن دارای مانیتورهای سیستم مخصوص به خود هستند که می توان از آنها در سطح نرم افزار یا سیستم عامل استفاده کرد.

روش‌های مدل‌سازی زمانی استفاده می‌شوند که هدف واقعی آزمایش وجود نداشته باشد. مطالعه ساختار یا فرآیندهای در حال انجام در CC بر اساس یک مدل کامپیوتری انجام می شود. بسته به هدف، مهمترین جنبه های رفتار پارامترهای ساختاری و سیستمی را منعکس می کند. برای توسعه یک مدل، لازم است مناسب ترین روش مدل سازی را انتخاب کنید که به شما امکان می دهد حداکثر کفایت و قابلیت اطمینان را به دست آورید.

برنج. 3. طبقه بندی روش ها برای مطالعه COP و فرآیندها.

فرآیند یادگیری سنتی شامل اجرای یک دوره ابتدایی سخنرانی در ارتباط با مجموعه ای از تمرینات کلاس درس و / یا تمرین آزمایشگاهی است. در زمینه علوم کامپیوتر، هنگام مطالعه سازمان CS و اصول مدیریت فرآیندهای کامپیوتری (در سطوح پایین و بالا)، و همچنین هنگام تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم، اغلب لازم است مدل‌های کامپیوتری در حین انجام وظایف آزمایشگاهی توسعه داده شود. کلاس درس یا هنگام اجرای مستقل پروژه ها. برای تکمیل موفقیت آمیز این کارهای عملی و کسب مهارت های عملی لازم، تعیین توالی مراحل و ارائه ویژگی های تکنولوژیکی توسعه مدل ضروری است. این به کارآموزان اجازه می دهد تا دانش لازم را در مورد توسعه مدل های کامپیوتری کافی و قابل اعتماد برای تحقیق، ارزیابی و تجزیه و تحلیل تطبیقی ​​عملکرد سیستم در معماری های مختلف رایانه به دست آورند. در نتیجه، یک روش کلی برای انجام مدل‌سازی و همچنین یک طرح روش‌شناختی برای مطالعه مدل CS و فرآیندها پیشنهاد شده‌است.

روش مدل سازی کامپیوتری در مطالعه CC و فرآیندها

وظیفه اصلی مدل سازی کامپیوتری در مطالعه CS و فرآیندها به دست آوردن اطلاعات در مورد شاخص های عملکرد است. برنامه ریزی یک آزمایش مدل در فرآیند یادگیری بر اساس مراحل زیر انجام می شود:

جمع آوری داده های تجربی برای مقادیر خاص پارامترهای اساسی سیستم؛

ساختار و پردازش اطلاعات تجربی و توسعه نمودار عملکردی مدل؛

تعیین اطلاعات پیشینی و مناطق تعریفی پارامترهای عملیاتی برای توسعه یک مدل ریاضی مناسب از شی اصلی.

اجرای آزمایش های مدل، انباشت اطلاعات مدل و تجزیه و تحلیل بعدی آن.

یک روش رسمی تعمیم یافته برای یک مطالعه مدل برای سازماندهی یک آزمایش مدل در شکل نشان داده شده است. 4.

برنج. 4. روش تحقیق مدل.

هدف اولیه با نیاز به مطالعه یک شی واقعی (سیستم یا فرآیند) تعیین می شود. مراحل اصلی این روش به شرح زیر است:

تعیین مفهوم اساسی ساخت مدل با تجزیه یک شی به زیرسیستم ها و ارائه درجه قابل قبولی از ایده آل سازی برای برخی از جنبه های رفتار فرآیندهای سیستم.

رسمی سازی ریاضی ساختار و رابطه در شی مورد بررسی بر اساس یک سیستم رسمی مناسب.

توصیف ریاضی عملکرد یک سیستم واقعی و توسعه یک مدل عملکردی مناسب بسته به هدف شبیه سازی.

پیاده سازی یک مدل ریاضی با استفاده از مناسب ترین روش مدل سازی.

تشریح مدل ریاضی ایجاد شده با استفاده از محیط نرم افزاری مناسب (تخصصی یا جهانی).

انجام آزمایشات بر اساس مدل ایجاد شده و پردازش و تفسیر بعدی اطلاعات مدل برای تخمین پارامترهای موضوع تحقیق.

روش های اصلی مدل سازی کامپیوتری به شرح زیر است:

روش های تحلیلی - از ابزارهای ریاضی برای توصیف اجزای یک سیستم واقعی و فرآیندهای در حال انجام استفاده کنید. بر اساس رویکرد ریاضی انتخاب شده، مدل ریاضی معمولاً به عنوان سیستمی از معادلات ساخته می‌شود که امکان برنامه‌ریزی آسان را فراهم می‌کند، اما پیاده‌سازی به دقت بالایی در فرمول‌بندی‌ها و فرضیه‌های کاری پذیرفته‌شده و همچنین تأیید قابل توجهی نیاز دارد.

روش های شبیه سازی (تقلید) - رفتار یک شی واقعی توسط یک شبیه ساز نرم افزار تقلید می شود که در کار خود از حجم کار واقعی (شبیه سازی) یا مدل نرم افزاری حجم کار (شبیه سازی) استفاده می کند. چنین مدل هایی امکان مطالعه سیستم های پیچیده و به دست آوردن نتایج قابل اعتماد را فراهم می کند، اما آنها به موقع انجام می شوند و این نقطه ضعف اصلی روش - مصرف قابل توجه زمان رایانه را تعیین می کند.

روش های تجربی تکنیک های کمی برای ثبت، انباشت و تجزیه و تحلیل اطلاعات در مورد عملکرد یک شی واقعی هستند که بر اساس آنها می توان یک مدل آماری برای مطالعه آن ساخت. معمولاً از معادلات خطی یا غیر خطی برای نشان دادن رابطه پارامترهای انتخاب شده (مثلاً از مجموعه ای از عوامل اولیه) و محاسبه ویژگی های آماری استفاده می شود.

وظیفه اصلی مدل سازی کامپیوتری ایجاد یک مدل مناسب است که با کمک آن می توان ساختار سیستم مورد مطالعه و فرآیندهای در حال انجام را به طور دقیق نشان داد. توسعه یک مدل کامپیوتری شامل سه سطح متوالی است - یک مدل مفهومی (مفهوم مفهومی ساختار یک مدل)، یک مدل ریاضی (تصویر یک مدل مفهومی با استفاده از یک سیستم رسمی ریاضی) و یک مدل نرم‌افزاری (اجرای نرم‌افزاری یک مدل). مدل ریاضی با محیط زبانی مناسب). در هر سطح از شبیه سازی کامپیوتری، لازم است کفایت مدل بررسی شود تا از قابلیت اطمینان مدل نهایی و صحت نتایج آزمایش های مدل اطمینان حاصل شود. ویژگی مراحل جداگانه روش مدل‌سازی، رویکردها و ابزارهای کاربردی ارزیابی کفایت را تعیین می‌کند. این ویژگی ها در متدولوژی توسعه یافته مدل سازی کامپیوتری که در زیر ارائه می شود، جایگاهی پیدا کرده است.

روش تحقیق مدل

در فرآیند مدل‌سازی کامپیوتری، صرف‌نظر از روش مورد استفاده، می‌توان یک طرح کلی تعمیم‌یافته از یک مطالعه مدل را تعیین کرد (شکل 5). توالی روش‌شناختی رسمی پیشنهادی شامل چندین مرحله اصلی است که در زیر ارائه شده‌اند. اساساً، یک روش تکراری برای به دست آوردن قابلیت اطمینان لازم مدل کامپیوتری توسعه‌یافته بر اساس فرمول‌بندی فرضیه مدل اولیه و اصلاح بعدی آن را نشان می‌دهد. این رویکرد در مطالعه سیستم های پیچیده و همچنین در غیاب اطلاعات قبلی کافی برای شی مورد مطالعه موفق است.

مرحله "فرمولاسیون"

در مرحله اول توسعه مدل، لازم است هدف مدل سازی، شرایط و فرضیه های مطالعه و همچنین معیارهای ارزیابی کارایی مدل به طور دقیق و واضح تعریف شود. این به شما امکان می دهد یک مدل مفهومی را توسعه دهید و آن را در اصطلاحات و مفاهیم انتزاعی تعریف کنید. به طور معمول، یک توصیف انتزاعی اصول اولیه ساخت مدل را تعریف می کند (تقریبات اساسی، محدوده تعریفی متغیرها، معیارهای عملکرد و انواع نتایج مورد انتظار). در این مرحله مراحل فرعی زیر قابل شناسایی است:

تعریف و تحلیل تکلیف. شامل یک جوهره به وضوح تعریف شده از کار تحقیق و برنامه ریزی فعالیت های ضروری است. بر اساس تجزیه و تحلیل مسئله، دامنه اقدامات مورد انتظار و نیاز به تجزیه مشکل مشخص می شود.

روشن شدن نوع اطلاعات اولیه. این اطلاعات به شما امکان می دهد تا نتایج خروجی صحیح مدل سازی را بدست آورید و بنابراین لازم است سطح اطمینان لازم را در برآوردها فراهم کنید.

معرفی مفروضات و فرضیه ها. این در صورتی ضروری است که اطلاعات کافی برای پیاده سازی مدل وجود نداشته باشد. مفروضات جایگزین داده های از دست رفته یا کامل می شوند. فرضیه ها به نوع پیامدهای احتمالی یا محیطی برای اجرای فرآیندهای مورد بررسی اشاره دارند. در طول فرآیند مدل سازی، این فرضیه ها و مفروضات را می توان پذیرفت، کنار گذاشت و یا اصلاح کرد.

تعیین محتوای اصلی مدل. بر اساس روش مدل‌سازی کاربردی، ویژگی شی واقعی، وظیفه تعیین‌شده و ابزار حل آن گزارش می‌شود. نتایج این مرحله فرعی شامل فرمول بندی مفهوم اساسی مدل، توصیف رسمی فرآیندهای واقعی و انتخاب یک تقریب مناسب است.

تعیین پارامترهای مدل و انتخاب معیارهای عملکرد. در این مرحله فرعی، عوامل اولیه و ثانویه، اقدامات ورودی و پاسخ های مورد انتظار مدل تعیین می شوند که برای دستیابی به دقت مورد نیاز در توصیف ریاضی اهمیت ویژه ای دارد. اصلاح معیارهای کارایی با تعریف وابستگی های عملکردی برای ارزیابی پاسخ سیستم در هنگام تغییر پارامترهای مدل همراه است.

توضیحی انتزاعی از مدل مرحله فرمول بندی کلی مدل مفهومی، ساخت مدل انتزاعی را در یک محیط مناسب از اصطلاحات انتزاعی کامل می کند - به عنوان مثال، در قالب یک نمودار ساختاری، به عنوان نمودار جریان (Data Flow Diagram)، در قالب یک نمودار گرافیکی (شبکه انتقال دولت) و غیره این نمایش انتزاعی ساخت یک مدل ریاضی را آسان می کند.

برنج. 5. طرح روش شناسی تحقیق مدل.

صحنه "طراحی"

طراحی یک مدل کامپیوتری با توسعه یک مدل ریاضی و توصیف برنامه ای آن همراه است.

یک مدل ریاضی نمایشی از ساختار شی مورد مطالعه و فرآیندهای در حال انجام در یک فرم ریاضی مناسب Y = Ф (X, S, A, T) است که در آن: X مجموعه ای از تأثیرات خارجی است. S - مجموعه ای از پارامترهای سیستم؛ الف - رفتار عملکردی را نشان می دهد (الگوریتم های عملکرد). T زمان اجرا است. بنابراین، رفتار (واکنش) شیء Y مجموعه‌ای از تأثیرات عملکردی F را شبیه‌سازی می‌کند که نشان‌دهنده وابستگی‌های تحلیلی (قطری یا احتمالی) است. در این معنا، مدل ریاضی توصیف یک مدل انتزاعی با استفاده از یک سیستم ریاضی انتخابی، ارزیابی فرضیه ها و تقریب های پذیرفته شده، شرایط اولیه و پارامترهای تعریف شده تحقیق است. هنگام توسعه یک مدل ریاضی، می توان فرمول های ریاضی شناخته شده، وابستگی ها یا قوانین ریاضی (به عنوان مثال، توزیع های احتمال)، و همچنین ترکیب و تکمیل آنها را اعمال کرد. رایج‌ترین سیستم‌های ریاضی نظری برای مدل‌سازی، فرصتی را برای ارائه یک مدل ریاضی به صورت گرافیکی - شبکه‌های پتری، زنجیره‌های مارکوف، سیستم‌های صف و غیره فراهم می‌کنند و سپس می‌توانید آن را تأیید یا رد کنید.

یک مدل نرم افزاری اجرای یک توصیف ریاضی به زبان نرم افزار است - برای این کار ابزارهای فنی و تکنولوژیکی مناسب انتخاب می شود. در فرآیند پیاده سازی نرم افزار، نمودار ساختاری و عملکردی منطقی مدل بر اساس یک مدل ریاضی ایجاد می شود. برای ساخت این مدار، می توانید از بلوک دیاگرام های سنتی، یا ابزارهای گرافیکی که توسط یک محیط شبیه سازی تخصصی نشان داده می شوند، مانند GPSS (سیستم شبیه سازی هدف عمومی) استفاده کنید. پیاده سازی نرم افزار مدل یک کار توسعه نرم افزار است و از این نظر تابع اصول فناوری برنامه نویسی است.

مرحله "تصفیه"

اقدامات این مرحله به منظور تایید کامل مدل طراحی شده و تایید کفایت آن است. ارزیابی کفایت فعلی در مراحل قبلی برای اثربخشی آنها ضروری است. از این نظر، فرآیند پالایش مدل باید به عنوان مجموعه ای از اقدامات توزیع شده در تمام مراحل قبلی مدل سازی کامپیوتری در نظر گرفته شود. به طور کلی، مرحله پالایش را می توان به عنوان یک روش تکراری در نظر گرفت (شکل 6) که امکان اصلاح متوالی نسخه اولیه مدل توسعه یافته را فراهم می کند.

برنج. 6. یک روش تکراری برای اصلاح مدل.

هدف اصلی بررسی قابلیت اطمینان مدل، تعیین سطح دقت تطابق هنگام ارائه فرآیندهای یک شی واقعی و مکانیسم ثبت نتایج مدل است. به طور کلی، یک مدل کامپیوتری مجموعه‌ای از اجزای منفرد را نشان می‌دهد و از این نظر، برنامه‌ریزی صحیح بررسی‌های کفایت اهمیت ویژه‌ای دارد.

مرحله "اجرا"

این مرحله اجرای مدل ایجاد شده (حل به روش عددی یا اجرا در زمان) است. مهمترین هدف کسب حداکثر اطلاعات برای حداقل اتلاف وقت کامپیوتر است. دو مرحله فرعی وجود دارد:

برنامه ریزی آزمایش مدل - تعیین مقدار عوامل کنترل شده و قوانین ثبت عوامل مشاهده شده در طول اجرای مدل. انتخاب یک طرح آزمایشی خاص به هدف تحقیق بیان شده و در عین حال بهینه سازی زمان اجرا بستگی دارد. برای به دست آوردن یک طرح مؤثر، معمولاً از روش های آماری (طرح کامل، طرح تک متغیره، طرح تصادفی و ...) برای حذف تأثیر مشترک عوامل مشاهده شده و برآورد خطای آزمایشی قابل قبول استفاده می شود.

اجرای آزمایش - تهیه داده های ورودی، اجرای رایانه ای طراحی آزمایشی و ذخیره سازی نتایج تجربی. آزمایش را می توان به صورت زیر اجرا کرد: مدل سازی کنترل (برای بررسی عملکرد و حساسیت مدل و تخمین زمان مدل). مدل سازی کار (اجرای واقعی طرح آزمایشی توسعه یافته).

مرحله "تحلیل و تفسیر نتایج مدل"

هنگام اجرای طرح آزمایش مدل، اطلاعات (نتایج شبیه سازی) انباشته می شود که باید برای به دست آوردن ارزیابی و نتیجه گیری در مورد رفتار شی مورد مطالعه تجزیه و تحلیل شود. این دو جنبه را تعیین می کند - انتخاب روش ها برای تجزیه و تحلیل اطلاعات تجربی و استفاده از روش های مناسب برای تفسیر تخمین های به دست آمده. مورد دوم به ویژه برای شکل‌گیری نتیجه‌گیری صحیح از مطالعه مهم است. از نظر جنبه اول، معمولاً از روش های آماری استفاده می شود - تجزیه و تحلیل های توصیفی (محاسبه مقادیر مرزی پارامترها، انتظارات ریاضی، واریانس و ریشه میانگین مربعات خطا، تعیین طبقه بندی برای عامل انتخاب شده، محاسبه یک هیستوگرام و غیره)؛ تحلیل همبستگی (تعیین سطح رابطه عاملی)؛ تحلیل رگرسیون (بررسی رابطه علی در گروهی از عوامل). تجزیه و تحلیل واریانس (برای تعیین تأثیر نسبی عوامل خاص بر اساس نتایج تجربی).

نتایج تجزیه و تحلیل داده های مدل را می توان به صورت عددی یا جدولی و با استفاده از وابستگی های گرافیکی، نمودارها، هیستوگرام ها و غیره ارائه کرد. برای انتخاب ابزار گرافیکی مناسب، روش تجزیه و تحلیل مورد استفاده و همچنین مهارت های ذهنی آزمایشگر برای قالب بندی ضروری است. نتایج آزمایش

نتیجه

هدف اصلی سازماندهی هر آزمایش مدل، اجرای مدلسازی موثر است. این با زمان ماشین مرتبط است - مقدار قابل توجهی از پردازش در مدل هزینه مدل سازی را افزایش می دهد و کارایی را کاهش می دهد. اعتبارسنجی سریع مدل و همگرایی برای اثربخشی مطالعه ضروری است. برای هر سیستم واقعی، اغلب لازم است مدل‌های مختلفی ایجاد شود که در روش تجزیه و سطح جزئیات، روش مدل‌سازی، ابزارهای پیاده‌سازی نرم‌افزار و غیره متفاوت هستند. در فرآیند انتخاب بهترین گزینه، تنها ارزیابی صحت و کفایت کافی نیست. از بین بسیاری از مدل‌های همگرا، باید مؤثرترین گزینه را انتخاب کنید که حداقل زمان را برای اجرا صرف کند.

زبان پیاده سازی نرم افزار و همچنین کامل بودن سیستم رسمی نمایش انتزاعی مدل مفهومی، سادگی عبارات توصیفی، تدوین یک طرح بهینه و غیره برای دستیابی به کارایی کافی مدل ضروری است. استفاده از سیستم‌های نرم‌افزاری جهانی در غیاب اپراتورهای زبانی خاص متفاوت است و بنابراین آنها در درجه اول برای مدل‌سازی تحلیلی مناسب هستند. برای پیاده سازی مدل های شبیه سازی، استفاده از محیط های زبان تخصصی سودمند است.

کتابشناسی - فهرست کتب

[Bruehl 2002] Bruehl A. SPSS: The Art of Information Processing. تجزیه و تحلیل داده های آماری. سن پترزبورگ: DiaSoft، 2002، - 608 p.

[Romanski، 2001] Romanski R. مدل‌سازی ریاضی و تحقیق ویژگی‌های زمانی تصادفی فرآیندهای پردازش داده‌های کامپیوتری // فناوری‌های اطلاعات. - مسکو، روسیه، 2001، شماره 2، - S. 51 - 55.

Arons H., van Asperen E. کمک کامپیوتری برای تعریف مدل // مجموعه مقالات سی و دومین کنفرانس شبیه سازی زمستانی. فلوریدا، ایالات متحده آمریکا، دسامبر 2000. ص 399-408.

Benveniste A.، Fabre E.، Haar St. شبکه های مارکوف: مدل های احتمالی برای سیستم های توزیع شده و همزمان // IEEE Transactions on Automatic Control. نوامبر 2003، ج. 48، شماره 11. - ص 1936-1950.

Butler J.E., Brockman J. B. یک ابزار یادگیری مبتنی بر وب که یک معماری ساده کامپیوتری را شبیه سازی می کند // ACM SIGCSE Bulletin. ژوئن 2001، جلد. 33، شماره 2. - ص 47-50.

Crosbie R. E. یک برنامه درسی مدل در مدل سازی و شبیه سازی: آیا ما به آن نیاز داریم؟ آیا می توانیم این کار را انجام بدهیم؟ // مجموعه مقالات سی و دومین کنفرانس شبیه سازی زمستانی. دسامبر 2000. -P. 1666-1668.

Fabre E., Pigourier V. نظارت بر سیستم های توزیع شده با الگوریتم های توزیع شده // مجموعه مقالات چهل و یکمین کنفرانس IEEE در مورد تصمیم گیری و کنترل. - جلد 1.10-13 دسامبر 2002 - ص 411-416.

Ibbett R.N. WWW تجسم شبیه سازی های معماری کامپیوتر // مجموعه مقالات 7th Annual Conf. در مورد نوآوری و فناوری در آموزش علوم کامپیوتر. ژوئن 2002. ص 247.

لیلجا دی.جی. مقایسه روش های ارائه آموزشی برای آموزش تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم های کامپیوتری // IEEE Trans. در مورد آموزش و پرورش فوریه 2001، جلد. 44، شماره 1، - ص 35-40.

Music G.، Zupancic B.، Matko D. Petri مدل سازی مبتنی بر شبکه و طراحی کنترل نظارتی در Matlab // مجموعه مقالات کنفرانس IEEE EUROCON 2003 "رایانه ها به عنوان ابزار". - جلد 1.22-24 سپتامبر. 2003. - اسلوونی. - ص 362-366.

Pandey S., Ramamritham K., Chakrabarti S. نظارت بر وب پویا برای پاسخگویی به سؤالات مستمر // مجموعه مقالات دوازدهمین کنفرانس بین المللی وب جهانی. مجارستان، می 2003، ص 659-668.

Pockec P., Mardini W. مدل سازی با صف: یک مطالعه تجربی // مجموعه مقالات کنفرانس کانادا در مهندسی برق و کامپیوتر. - جلد 1. 13-16 مه 2001. - ص 685-689.

رومانسکی آر و همه. سازمانی از شبکه اطلاعاتی InfoNet برای آموزش الکترونیکی توزیع شده // مجموعه مقالات سومین کنفرانس بین المللی سیستم ها و فناوری های رایانه ای (آموزش الکترونیکی). 20-21 ژوئن 2002. صوفیه، بلغارستان. - ص IV.4-1 - IV.4-6.

سارجنت آر.جی. تایید و اعتبار مدل های شبیه سازی // مجموعه مقالات کنفرانس شبیه سازی زمستانی 2003. - جلد 1. 7-10 دسامبر 2003. - ص 27-48.

Stahl، I. GPSS: 40 سال توسعه // مجموعه مقالات سی و سومین کنفرانس شبیه سازی زمستانی. دسامبر 2001. - ص 577-585.

یه دی، شیائوفر خو، یولیو چن. روش مدل سازی یکپارچه برای شرکت های مجازی // مجموعه مقالات دهمین کنفرانس کامپیوتر، ارتباطات، کنترل و مهندسی قدرت. - جلد 3. اکتبر 2002. - ص 1603-1606.

آموزش مدلسازی کامپیوتر در رشته کامپیوتر آموزشگاهی

در کار تحقیقاتی ما، ما فرض می کنیم که مؤثرترین آنها از نظر رشد توانایی های خلاقانه دانش آموزان، مطالب مربوط به مدل سازی اطلاعات است. قبل از آزمون این فرضیه، به جایگاه و اهمیت مدل سازی کامپیوتری، اهداف و مقاصد آموزش مدل سازی کامپیوتری و مفاهیم شکل گرفته در آموزش مدل سازی می پردازیم.

جایگاه و اهمیت مدل سازی کامپیوتری در درس علوم کامپیوتر مدارس

در حداقل اجباری محتوای آموزش انفورماتیک، ردیف «مدل سازی و رسمی سازی» وجود دارد که در کنار ردیف اطلاعات و فرآیندهای اطلاعاتی، مبنای نظری درس پایه انفورماتیک است.

مبحث مدلسازی را نباید صرفاً نظری و مستقل از همه موضوعات دیگر فرض کرد. بیشتر بخش های دوره پایه به طور مستقیم با مدل سازی مرتبط است، از جمله مباحث مربوط به خط فن آوری دوره. ویرایشگرهای متن و گرافیک، DBMS، پردازنده های صفحه گسترده، ارائه های کامپیوتری باید به عنوان ابزاری برای کار با مدل های اطلاعاتی در نظر گرفته شوند. الگوریتم سازی و برنامه نویسی نیز با مدل سازی ارتباط مستقیم دارد. در نتیجه، خط مدل‌سازی برای بسیاری از بخش‌های دوره پایه مقطعی است.

به گفته Beshenkov S.A. و سایر مباحث «اطلاعات و فرآیندهای اطلاعاتی» و «رسمی سازی و مدل سازی» از مباحث کلیدی درس علوم کامپیوتر است. این موضوعات موضوعات دوره سنتی مانند "الگوریتم ها و مجریان"، "فناوری اطلاعات" و غیره را در یک کل واحد ترکیب می کنند.

پدیدآورندگان دروس مؤلف «انفورماتیک در بازی‌ها و وظایف» و «انفورماتیک پلاس» بر این باورند که وظیفه اصلی درس علوم رایانه مدرسه شکل‌گیری و توسعه توانایی تحلیل و ساخت مدل‌های اطلاعاتی-منطقی است.

بویارشینوف M.G. مصلحت می داند که یک درس مدل سازی کامپیوتری را در موضوع علوم کامپیوتر معرفی کند که هدف آن آشنایی دانشجویان با روش های حل مسائل فیزیک، شیمی، ریاضی، اقتصاد، بوم شناسی، پزشکی، جامعه شناسی، رشته های بشردوستانه، طراحی باشد. و مشکلات تکنولوژیک با استفاده از تکنولوژی مدرن کامپیوتری.

A.A. Kuznetsov، S.A. Beshenkov، E.A. Rakitina معتقدند مؤلفه های اصلی درس انفورماتیک که به آن خصلت سیستمی می بخشد، «فرایندهای اطلاعاتی»، «مدل های اطلاعاتی»، «مبانی اطلاعاتی مدیریت» است. راه‌حل مسئله همیشه با مدل‌سازی آغاز می‌شود: ساختن یا انتخاب تعدادی مدل: مدل محتوای مسئله (رسمی‌سازی شرایط)، مدل شی‌ای که به‌عنوان نمونه کار برای حل این مشکل خاص انتخاب شده است، مدل (روش) راه حل و مدل فرآیند حل مسئله.

بنابراین، مطالعه فرآیندهای اطلاعاتی، مانند هر پدیده ای از دنیای خارج به طور کلی، بر اساس روش مدل سازی است. ویژگی انفورماتیک این است که نه تنها از مدل های ریاضی، بلکه از مدل های انواع اشکال و انواع (متن، جدول، شکل، الگوریتم، برنامه) - مدل های اطلاعاتی استفاده می کند. مفهوم مدل اطلاعات به دوره علوم کامپیوتر طیف وسیعی از ارتباطات بین موضوعی را می دهد، که تشکیل آن یکی از وظایف اصلی این دوره در مقطع ابتدایی می باشد. خود فعالیت ساخت یک مدل اطلاعات - مدل سازی اطلاعات یک نوع فعالیت تعمیم یافته است که علم اطلاعات را مشخص می کند.

یکی از روش‌های مؤثر برای شناخت واقعیت پیرامون، روش مدل‌سازی است که ابزار تحلیلی قدرتمندی است که کل زرادخانه آخرین فناوری‌های اطلاعاتی را جذب کرده است.

ماهیت تعمیم دهنده مفهوم "مدل سازی اطلاعات" به این دلیل است که هنگام کار با اطلاعات، ما همیشه یا با مدل های اطلاعاتی آماده سروکار داریم (به عنوان ناظر آنها عمل می کنیم)، یا مدل های اطلاعاتی را توسعه می دهیم.

مدل سازی اطلاعات نه تنها موضوع مطالعه در علوم کامپیوتر است، بلکه مهمترین راه فعالیت شناختی، آموزشی و عملی است. همچنین می توان آن را به عنوان یک روش تحقیق علمی و به عنوان یک فعالیت مستقل در نظر گرفت.

I. I. زوبکو مدل سازی اطلاعات به عنوان "روش علمی کلی جدید برای شناخت اشیاء واقعیت اطراف (واقعی و ایده آل) با تمرکز بر استفاده از رایانه تعریف می شود. الگوسازی از یک سو به عنوان راهی برای شناخت و از سوی دیگر به عنوان محتوایی تلقی می شود که باید توسط دانش آموزان جذب شود. نویسنده معتقد است که موثرترین آموزش مدل سازی اطلاعات در صورتی امکان پذیر است که روش پروژه به صورت عملی اجرا شود که کار پژوهشی، مستقل و خلاقانه را به طرق مختلف ادغام می کند.

Galygina I.V. معتقد است که آموزش مدل سازی اطلاعات بر اساس رویکردهای زیر توصیه می شود:

مدلی که بر اساس آن الگوسازی به عنوان ابزار شناخت، موضوع مطالعه و وسیله آموزش در نظر گرفته می شود.

شی، دلالت بر انتخاب و تجزیه و تحلیل انواع مختلف اشیاء دارد: موضوع مورد مطالعه، مدل اطلاعات به عنوان یک شی جدید، اشیاء زبان مدل سازی مورد استفاده برای ساخت مدل.

مدل سازی اطلاعات در آموزش از سه جنبه قابل بررسی است:

یک ابزار شناختی، از زمان کسب دانش جدید در مورد یک شی واقعی مربوط به یک مدل اطلاعاتی، اشیاء زبان مدل سازی مورد استفاده برای توصیف این مدل در فرآیند ساخت و تحقیق مدل رخ می دهد.

یک ابزار یادگیری، زیرا فرآیند یادگیری در بیشتر موارد با عملکرد مدل های اطلاعاتی شی مورد مطالعه، مانند توصیف شفاهی، یک تصویر گرافیکی، همراه است.

نمایش فرمول قوانین و غیره؛

هدف مطالعه، از آنجایی که مدل اطلاعات را می توان به عنوان یک شی اطلاعاتی مستقل، با ویژگی ها، ویژگی ها، ویژگی های ذاتی آن در نظر گرفت.

تفاوت اصلی این جنبه ها از دیدگاه دانش آموز این است که در حالت اول، در فرآیند فعالیت شناختی، خود دانش آموز بر اساس تجربه، دانش و تداعی خود مدلی از شی مورد مطالعه می سازد. در حالت دوم، مدلی از شی مورد مطالعه به دانش آموز ارائه می شود که توسط معلم، نویسنده کتاب درسی یا خالق یک نظریه علمی ایجاد شده است. در مورد دوم، مجموعه مدل ها موضوع مورد مطالعه است.

گنجاندن در خط محتوای "مدل سازی و رسمی سازی" درس پایه انفورماتیک ماژول "مدل سازی اطلاعات" پایه ای محکم برای:

استفاده آگاهانه از مدل های اطلاعاتی در فعالیت های آموزشی.

آشنایی دانشجویان با روش شناسی فعالیت های پژوهشی علمی؛

مطالعه عمیق بعدی مدل سازی اطلاعات در دوره های تخصصی علوم کامپیوتر.

تیتووا یو.ف. مهم ترین کارکرد آموزشی را پرورش استعداد خلاق دانش آموزان می داند. تجربه فعالیت خلاق از طریق حل وظایف مشکل ساز جهت های مختلف و به ویژه از طریق فعالیت های تحقیقاتی شکل می گیرد. مدلسازی یکی از مهمترین ابزارهای تحقیق است. نویسنده روشی را برای آموزش مدل‌سازی در یک دوره علوم کامپیوتر پایه ایجاد کرده است، ترکیبی از مطالب نظری، که مبتنی بر رویکردی رسمی برای توسعه و مطالعه مدل‌ها، و مجموعه‌ای از وظایف تحقیقاتی است که دانش از حوزه‌های آموزشی مختلف را ادغام می‌کند. نگارنده بر این باور است که استفاده از این تکنیک رشد طیف وسیعی از مهارت‌های فکری دانش‌آموزان را تضمین می‌کند، مانند انتزاع و عینیت‌سازی، تعمیم، طبقه‌بندی، تجزیه و تحلیل و درک نتایج اعمال آنها.