Master student

Mordovski državni pedagoški institut nazvan po M.E. Evsevjeva

Zavod za informatiku i računalstvo

Safonov V.I., kandidat fizikalno-matematičkih znanosti, izvanredni profesor Katedre za informatiku i računarstvo

Napomena:

Članak pokazuje važnost modeliranja u školskom kolegiju informatike. Demonstrirano modeliranje i klasifikacijski modeli prikazani softversko i interaktivno okruženje za realizaciju računalne simulacije.

Ključne riječi:

modeliranje; informatika; formalizacija; model; matematički model; matematičko modeliranje.

modeliranje; informatika; formalizacija; model; matematički model; matematičko modeliranje.

UDK 004

Studij modeliranja značajan je aspekt pripreme školaraca. Modeliranje je potrebno promatrati kao način razvijanja mišljenja učenika, a osim toga, kao alat za rješavanje različitih problema. Modeliranje je važna metoda znanstvene spoznaje. U raznim predmetima, osim informatike, modeliranje se izučava, primjerice, u matematici, fizici, biologiji, kemiji itd. Međutim, izravno u nastavi informatike razmatraju se koraci izgradnje modela, provjera modela, kreiranje modela u raznim računalnim programima.

Gotovo sve teme školskog kolegija informatike vezane su za modeliranje, uključujući algoritme i programiranje. Autori udžbenika informatike smatraju da je najvažniji zadatak u nastavi modeliranja formiranje sposobnosti analize i građenja modela. No, te su vještine potrebne i u drugim dijelovima informatike, na primjer, "Informacijski procesi". Stoga je modeliranje prisutno u mnogim dijelovima kolegija informatike, te je temeljno u proučavanju školskog kolegija informatike.

U kolegiju informatike izučavaju se ne samo matematički modeli, već i informacijski, koji uključuju slike, tablice, programe, algoritme, što informatici daje interdisciplinarni karakter.

Model je pojednostavljena sličnost sa stvarnim objektom ili procesom. Ključni koncept u modeliranju je cilj. Cilj modeliranja je svrha budućeg modela. Cilj definira svojstva izvornog objekta koji će se reproducirati u modelu. Mogu se modelirati i materijalni objekti i procesi. Informacijski model je opis objekta koji se modelira. Na temelju prikaza, modeli se dijele na tablične, grafičke, objektno-informacijske i matematičke.

Formalizacija je zamjena stvarnog objekta ili procesa njegovim formalnim opisom, t.j. njegov informacijski model. Sadržajna linija teme modeliranja ispunjava najvažniji zadatak: razvoj sustavnog mišljenja učenika.

Proračunske tablice su najčešće i najprikladnije okruženje alata za rješavanje problema matematičkog modeliranja. Matematički model je opis stanja ponašanja bilo kojeg stvarnog sustava (procesa, objekta) jezikom matematike, t.j. korištenjem formula, jednadžbi i drugih matematičkih odnosa. Implementacija matematičkog modela je korištenje specifične metode za izračunavanje vrijednosti izlaznih parametara iz vrijednosti ulaznih parametara. Tehnologija proračunskih tablica jedna je od metoda implementacije matematičkog modela. Postoje i metode za implementaciju matematičkog modela, koje uključuju kompilaciju programa u programskim jezicima, korištenje matematičkih paketa (MathCad, Mathematics, 1C: Mathematical Designer, itd.), korištenje specijaliziranih softverskih sustava za modeliranje. Matematički modeli stvoreni takvim sredstvima nazivaju se računalni matematički modeli.

Međusobno povezana nastava informatike, matematike i fizike omogućuje upoznavanje učenika s korištenjem primijenjenih matematičkih paketa kao alata za rješavanje tipičnih problema. Stoga dio "Modeliranje i formalizacija" otkriva metapredmetnu ulogu informatike.

Modeliranje je jedan od težih dijelova u školskom kolegiju informatike. Sadržajno-strukturna komponenta "Modeliranje i formalizacija" važna je sastavnica discipline koja se neprestano usavršava, zbog čega još nije završeno proučavanje metodologije njezina proučavanja. Trenutno postoji veliki broj metoda podučavanja računalnog modeliranja koje se aktivno koriste u nastavi informatike u školi.

Programsku i resursnu potporu temi "Informacijsko modeliranje" na razini osnovnog općeg i srednjeg općeg obrazovanja predstavljaju softverski i internetski resursi, posebice resursi jedne zbirke digitalnih obrazovnih resursa.

Jedan od dostupnih alata za modeliranje je uredska aplikacija Microsoft Excel, budući da gotovo sve škole imaju MS Office paket. Microsoft Excel je program za proračunske tablice koji vam omogućuje analizu velikih količina podataka. Ovaj program koristi više od 600 matematičkih, financijskih, statističkih i drugih specijaliziranih funkcija, pomoću kojih možete međusobno povezati različite tablice, odabrati proizvoljne formate prikaza podataka i stvoriti hijerarhijske strukture.

Mathcad je inženjerska i matematička računalna aplikacija, industrijski standard za provođenje, distribuciju i pohranjivanje izračuna. Mathcad je univerzalni sustav, tj. može se koristiti u bilo kojem području znanosti i tehnologije – gdje god se primjenjuju matematičke metode.

KOMPAS je sustav računalno potpomognutog projektiranja. Sustavom KOMPAS možete izraditi 3-dimenzionalne asocijativne modele dijelova i pojedinačnih jedinica koji sadrže originalne ili standardizirane strukturne elemente.

Blender je besplatni softver za 3D modeliranje. Trik u ovom programu je u tome što se tijekom kreiranja 3D scene uslužni prozor može podijeliti na dijelove, od kojih će svaki biti neovisni prozor s određenim prikazom 3D scene, ravnalom vremenske trake i postavkama objekta. Broj takvih dijelova ograničen je samo rezolucijom zaslona. Aplikacija također ima alate za modeliranje spline, a B-spline i Bezierove krivulje također se koriste za generiranje 3D objekata.

Računalna simulacija ima niz prednosti samo kada se u potpunosti iskoriste računalne i grafičke mogućnosti računala, što će omogućiti realizaciju raznolikosti mogućnosti odgovarajućeg softvera.

Primjer grafičkog rješenja jednadžbe u interaktivnom okruženju "1C: Matematički dizajner":

Koliko rješenja ima jednadžba log1 / 16x = (1/16) x? Na prvi pogled, grafovi lijeve i desne strane imaju samo jedno rješenje koje leži na pravoj liniji y = x (slika 1.). Međutim, pomoću alata Zoom i Shift Sheet, možete zumirati sliku i otkriti neočekivano ispreplitanje dvaju grafikona koje vodi do tri, a ne jednog korijena!

Riža. 1. Rješavanje grafičke jednadžbe

Intuicija u ovom slučaju vara: ako ove grafove jednadžbe nacrtamo rukom, vidjet ćemo da jednadžba ima jedan korijen - na presjeku oba grafa s ravnom linijom y = x(tj. korijen jednadžbe (1/16) x = x). Ali lako je uočiti i provjeriti zamjenom da su brojke x= 1/2 i x= 1/4 su također korijeni. odakle dolaze?
Ako gradite grafove u "Matematičkom konstruktoru", tada će program pronaći tri točke njihovog sjecišta (slika 2), iako se u blizini tih točaka na "normalnom" mjerilu grafovi "lijepe zajedno". Korištenje alata Promjena mjerila možete povećati sliku i vidjeti kako su grafovi "isprepleteni".

Riža. 2. Rješavanje grafičke jednadžbe

Stoga je izgradnja jednostavnih grafičkih modela, kao što je rješavanje jednostavnih matematičkih problema, prikladna već u osnovnom kolegiju informatike. Za samorazvoj grafičkih modela potrebno je znanje programiranja, a to se odnosi na gradivo povećane težine, koje se izučava u stručnom kolegiju informatike ili u sklopu izbornog predmeta.

Bibliografija:

1. Korolev, A. L. Računalno modeliranje / A. L. Korolev. Koroljov. - M: BINOM. Laboratorij znanja, 2010. - 230 str.
2. Safonov, V.I. Računalno modeliranje: udžbenik. dodatak / V.I.Safonov. - Mordov. država Ped. u – t. - Saransk, 2009 .-- 92 str.
3. Tarasevich, Yu.Yu. Matematičko i računalno modeliranje. Uvodni tečaj: udžbenik. priručnik / Yu.Yu. Tarasevich. - M.: LIBROKOM, 2013 .-- 152 str.

Recenzije:

25.11.2017, 14:51 Feofanov Aleksandar Nikolajevič
Pregled: Članak je loše strukturiran, nije jasno tko je čitatelj. Neka pokažu razliku između 1 i 2 slike. Što bih trebao biti, a što jest - ovo je ponavljanje Sl. 1.Nakon revizije moguća je objava u časopisu. Doktor tehničkih znanosti, prof. Feofanov A.N.

19.12.2017, 20:53 Feofanov Aleksandar Nikolajevič
Pregled: Jeste li napravili neke korekcije materijala? (na linku nema ništa) - tko je čitatelj (učitelj ili učenik). Kome je članak namijenjen? - razlika na sl. 1 i 2 - moraju biti različite ljestvice. Ali to nije učinjeno! Mjerilo na slikama ostaje isto. Na 1 slici točke raskrižja nisu bile vidljive, na 2 su bile postavljene. Ali to nije rezultat računalnih simulacija. - u članku ima ponavljanja. Doktor tehničkih znanosti, prof. Feofanov A.N.

19.12.2017. 21:21 Odgovor na recenziju autora Natalya Sergeevna Rezaeva:
Čitatelj je većinom učenik, ali dijelom i učitelj. Uz pomoć programa možete povećati ovaj graf i vidjeti ta raskrižja, sve se to povećava i smanjuje u programu, a nema smisla povećavati to na slikama.

20.12.2017, 7:31 Feofanov Aleksandar Nikolajevič
Pregled: Bolje je i jasnije prikazati primjer s trokutima ili kružnicama (sjecišta, zajedničke točke itd.) A članak ne otkriva funkcionalnost automatiziranog skaliranja programa "1C: Matematički dizajner". Feofanov A.N.

22.01.2018, 16:16 Bovtruk Natalia Sergeevna
Pregled: članak ima jako dobar naslov, a članak samo malo analizira programe. Potrebno je više analizirati bit programa u vašem slučaju.

480 rubalja | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd ();"> Disertacija - 480 rubalja, dostava 10 minuta, 24 sata dnevno, sedam dana u tjednu

240 rubalja | 75 UAH | 3,75 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd ();"> Sažetak - 240 rubalja, dostava 1-3 sata, od 10-19 (moskovsko vrijeme), osim nedjelje

Rozova Natalija Borisovna. Primjena računalnog modeliranja u procesu učenja: 13.00.01, 13.00.02 Rozova, Natalia Borisovna Primjena računalnog modeliranja u procesu učenja (Na primjeru proučavanja molekularne fizike u srednjoj školi): Dis. ... Kand. ped. znanosti: 13.00.01, 13.00.02 Vologda, 2002. 163 str. RSL OD, 61: 03-13 / 523-2

Uvod

Poglavlje 1. Modeli i modeliranje u znanosti i učenju 14

1.1 Modeli i modeliranje u modernoj znanosti 14

1.2 Primjena modela u procesu poučavanja studenata 26

1.3 Računalna simulacija u nastavi 33

Poglavlje 2. Psihološki i pedagoški temelji učenja na računalu 50

2.1 Psihološki i pedagoški aspekti učenja na računalu 50

2.2 Značajke obrazovnih aktivnosti i njihovo upravljanje temeljeno na učenju na računalu 58

Poglavlje 3. Metode organizacije i izvođenja nastave fizike u 10. razredu srednje škole pri proučavanju teme "Molekularna fizika" primjenom računalnog modeliranja 74

3.1 Analiza stanja računalnog modeliranja u dijelu "Molekularna fizika" 74

3.2 Karakteristike eksperimentalnog programa za računalnu simulaciju dinamike višečestičnih sustava i mogućnost njegove uporabe u obrazovnom procesu 83

3.3 Metode organizacije i izvođenja nastave fizike u 10. razredu pri proučavanju odjeljka "Molekularna fizika" na temelju eksperimentalnog programa 92

4.1 Zadaci pokusa i organizacija njegovog izvođenja 128

4.2 Analiza rezultata pedagoškog eksperimenta 140

Zaključak 147

Uvod u rad

Jedan od najvažnijih pravaca u razvoju društva je obrazovanje. Obrazovanje "radi" za budućnost, ono određuje osobne kvalitete svake osobe, njezina znanja, vještine, navike, kulturu ponašanja, svjetonazor, stvarajući tako ekonomski, moralni i duhovni potencijal društva. Informacijske tehnologije su jedan od glavnih alata u obrazovanju, stoga je izrada strategije za njihov razvoj i korištenje u obrazovanju jedan od ključnih problema. Posljedično, korištenje računalne tehnologije dobiva na nacionalnom značaju. Mnogi stručnjaci vjeruju da će u ovom trenutku računalo omogućiti kvalitetan iskorak u obrazovnom sustavu, budući da se učitelj dočepao moćnog nastavnog alata. Obično postoje dva glavna smjera informatizacije. Prvi ima za cilj postizanje univerzalne računalne pismenosti, drugi je korištenje računala kao sredstva za povećanje učinkovitosti učenja.

U sustavu osposobljavanja postoje dvije vrste aktivnosti: poučavanje i učenje. N.F. Talyzina i T.V. Gabay je predložio razmatranje uloge računala u učenju s gledišta funkcije koju ono obavlja.

Ako računalo obavlja funkciju upravljanja obrazovnim aktivnostima, onda se može smatrati nastavnim sredstvom koje zamjenjuje učitelja, budući da računalo simulira obrazovne aktivnosti, postavlja pitanja i reagira na odgovore i pitanja učenika kao učitelja.

Ako se računalo koristi samo kao sredstvo obrazovne aktivnosti, tada se njegova interakcija s učenicima provodi kao "korisnik računala". U ovom slučaju računalo nije alat za učenje, iako može prenijeti nova znanja. Stoga, kada govore o učenju na računalu, misle na korištenje računala kao sredstva za upravljanje aktivnostima učenja.

Unatoč činjenici da još uvijek ne postoji jedinstvena klasifikacija programa obuke, mnogi autori među njima razlikuju sljedećih pet vrsta: trening, mentorstvo, problemsko učenje, oponašanje i modeliranje, igra. Računalni modeli imaju najviši rang među navedenima. Prema V.V. Laptev, „računalni model je softversko okruženje za računski eksperiment koje kombinira, na temelju matematičkog modela pojave ili procesa, sredstva interaktivne interakcije s objektom eksperimenta i razvoj sredstava za prikaz informacija ... Računalni modeli su glavni objekt računalne fizike, čija je karakteristična metoda računski eksperiment isto kao što je razlikovna metoda eksperimentalne fizike prirodni eksperiment." Akademik V.G. Razumovsky napominje da se "uvođenjem računala u obrazovni proces povećavaju mogućnosti mnogih metoda znanstvene spoznaje, posebno metode modeliranja, koja može naglo povećati intenzitet treninga, budući da se tijekom modeliranja ističe sama bit pojava i njihova općenitost postaje jasna."

Sadašnje stanje informatičke obuke karakterizira veliki skup programa obuke koji se značajno razlikuju po kvaliteti. Činjenica je da su u početnoj fazi informatizacije škola učitelji koji su koristili informatičko učenje stvarali vlastite nastavne programe, a kako nisu bili profesionalni programeri, programi koje su stvarali bili su neučinkoviti. Stoga, uz programe koji omogućuju problemsko učenje, računalno modeliranje i tako dalje, postoji veliki broj primitivnih programa obuke koji ne utječu na učinkovitost treninga. Dakle, zadatak učitelja nije izrađivati ​​programe usavršavanja, već koristiti gotove visokokvalitetne programe koji zadovoljavaju suvremene metodičke, psihološke i pedagoške zahtjeve.

Jedan od glavnih kriterija didaktičkog značenja programa modeliranja je mogućnost provođenja istraživanja koje je dosad bilo neizvedivo u školskoj učionici fizike. Sadržaj tjelesnog odgoja sadrži niz dijelova, u kojima prirodni pokus samo kvalitativno opisuje pojavu ili proces koji se proučava. Korištenje računalnih modela omogućilo bi i kvantitativnu analizu ovih objekata.

Jedno od tih područja školske fizike je molekularna fizika, stanje računalnog učenja u kojem ćemo analizirati. Proučavajući ga, učenici se susreću s kvalitativno novim oblikom gibanja materije - toplinskim gibanjem, u kojem, osim zakona mehanike, djeluju i zakoni statistike. Prirodni eksperimenti (Brownovsko gibanje, difuzija, interakcija molekula, isparavanje, površinski i kapilarni fenomeni, vlaženje) potvrđuju hipotezu o molekularnoj strukturi tvari, ali ne dopuštaju promatranje mehanizma fizikalnih procesa koji se odvijaju. Mehanički modeli: Sternov eksperiment, Galtonova ploča, aparat za demonstriranje plinskih zakona omogućuju ilustriranje Maxwellovog zakona raspodjele molekula plina po brzinama i eksperimentalno dobivanje odnosa između tlaka, volumena i temperature potrebne za izvođenje plinskih zakona.

Korištenje suvremene elektroničke i elektroničke računalne tehnologije omogućuje značajnu dopunu dizajna i provođenja pokusa. Nažalost, broj radova na ovu temu je vrlo mali.

U radu se opisuje korištenje računala za prikaz ovisnosti brzine molekula različitih plinova o temperaturi, proračun promjena unutarnje energije tijela tijekom isparavanja, taljenja i kristalizacije, kao i korištenje računala u obrada laboratorijskog rada. Ovdje je opis lekcije o određivanju učinkovitosti idealnog toplinskog motora na temelju Carnotovog ciklusa.

Tehniku ​​postavljanja eksperimenta korištenjem elektroničke i elektroničke računalne tehnologije opisuje V.V. Laptev. Shema eksperimenta izgleda ovako: izmjerene vrijednosti - senzori - analogno-digitalni pretvarač-mikrokalkulator MK-V4 ili Yamaha računalo. Prema ovom principu, dizajnirana je univerzalna elektromehanička instalacija za proučavanje fizike plinskih zakona u školskom tečaju.

U knjizi AS Kondrat'eva i VV Lapteva "Fizika i računalo" razvijeni su programi koji u obliku grafikona analiziraju formulu za Maxwellovu raspodjelu molekula po brzinama, koriste Boltzmannovu raspodjelu za izračunavanje visine uspona i proučavaju Carnotov ciklus.

I.V. Grebenev predstavlja program koji simulira prijenos topline sudarajućim česticama dvaju tijela.

U članku "Modeliranje laboratorijskog rada fizičke radionice" V.T. Petrosyan i drugi sadrže program za modeliranje Brownovog gibanja čestica čiji se broj određuje eksperimentom.

Najpotpuniji i najuspješniji razvoj sekcije molekularne fizike je obrazovni računalni tečaj "Otvorena fizika" LLP NTs FIZIKA. U njemu predstavljeni modeli pokrivaju cijeli tečaj molekularne fizike i termodinamike. Za svaki eksperiment prikazana je računalna animacija, grafikoni i brojčani rezultati. Programi dobre kvalitete, jednostavni za korištenje, omogućuju vam da promatrate dinamiku procesa prilikom promjene ulaznih makroparametara.

Ujedno, smatramo da je ovaj računalni kolegij najprikladniji za konsolidaciju obrađenog gradiva, ilustriranje fizikalnih zakona i samostalan rad studenata. No, primjena predloženih eksperimenata kao računalnih demonstracija je teška, budući da nemaju metodološku potporu, nemoguće je kontrolirati vrijeme odvijanja procesa.

Treba napomenuti da do danas „nije razvijeno utvrđeno gledište o određenim pokazateljima: gdje i kada je potrebno koristiti računalo u procesu učenja, nije stečeno praktično iskustvo u procjeni utjecaja računala na učinkovitost obuke, ne postoje utvrđeni regulatorni zahtjevi za vrstu, vrstu i parametre hardverskog obrazovnog softvera".

Pitanja o metodičkoj potpori pedagoškog softvera postavila je I.V. Grebenev. „Najvažnijim kriterijem učinkovitosti informatičkog učenja vjerojatno treba smatrati mogućnost da učenici steknu nova, važna znanja o predmetu u dijalogu s računalom, uz pomoć takve razine ili s takvom prirodom kognitivne aktivnosti koje su nemoguće s učenjem bez strojeva, pod uvjetom, naravno, da njihov pedagoški učinak i plaćanje za vrijeme provedeno od strane nastavnika i učenika.”

To znači da je kako bi korištenje računala donijelo stvarne koristi, potrebno je utvrditi gdje je postojeća metodologija nesavršena, te pokazati koja svojstva računala i kako mogu povećati učinkovitost treninga.

Analiza stanja računalnog modeliranja pokazuje da:

1) računalno modeliranje predstavlja mali broj programa općenito, a posebno onih koji simuliraju fizičke procese na temelju odredbi molekularne kinetičke teorije (MKT);

2) u programima koji simuliraju na temelju MCT-a nema kvantitativnih rezultata, već postoji samo kvalitativna ilustracija bilo kojeg fizičkog procesa;

3) u svim programima nije prikazana veza između mikroparametara sustava čestica i njegovih makroparametara (tlak, volumen i temperatura);

4) ne postoji razvijena metodologija za izvođenje nastave pomoću računalnih simulacijskih programa za niz fizičkih procesa MCT-a.

To određuje relevantnost studije.

Predmet istraživanja je proces učenja u srednjoj općeobrazovnoj školi.

Predmet istraživanja je proces korištenja računalnog modeliranja u nastavi fizike u srednjim školama.

Svrha istraživanja je proučavanje pedagoških mogućnosti računalnog modeliranja i razvoj metodičke potpore za korištenje programa računalnog modeliranja na temelju gradiva školskog kolegija fizike.

Na temelju svrhe studije u radu su postavljeni sljedeći zadaci:

1) provesti holističku analizu mogućnosti korištenja računalnog modeliranja u procesu učenja;

2) utvrđuje psihološke i pedagoške zahtjeve za obrazovnim računalnim modelima;

3) analizirati domaće i strane računalne programe koji simuliraju fizičke pojave i daju stvarni učinak učenja;

4) izraditi računalni simulacijski program na temelju fizičkog sadržaja srednjeg općeg obrazovanja (odjeljak "Molekularna fizika");

5) provjeriti primjenu eksperimentalnog programa računalne simulacije i ocijeniti njegov didaktičko-metodički rezultat.

Istraživačka hipoteza.

Kvaliteta znanja, vještina i informacijska kultura učenika može se povećati ako se u procesu nastave fizike koriste računalni simulacijski programi čija je metodička potpora sljedeća:

Odgovarajuće teorijskim osnovama računalnog modeliranja u procesu učenja određuju se zadaci, mjesto, vrijeme, oblik korištenja obrazovnih računalnih modela;

Provodi se varijabilnost oblika i metoda upravljanja aktivnostima učenika;

Školarci se osposobljavaju za prelazak sa stvarnih predmeta na modele i natrag.

Metodološku osnovu istraživanja čine: sustavni i aktivnosti utemeljeni pristupi proučavanju pedagoških pojava; filozofske, kibernetičke, psihološke teorije računalnog modeliranja (A.A. Samarsky, V.G. Razumovsky, N.V. Razumovskaya, B.A.Glinsky, B.V.Biryukov, V.A. drugi); psihološki i pedagoški temelji informatizacije obrazovanja (V.V. Rubtsov, E.I.Mash-bits) i koncept razvoja obrazovanja (L.S.Vygotsky, D.B. Elkonin, V.V. P.Ya. Halperin).

Metode istraživanja:

Znanstveno-metodološka analiza filozofske, psihološke, pedagoške i metodološke literature o proučavanom problemu;

Analiza iskustva nastavnika, analiza vlastitog iskustva u nastavi fizike u srednjoj školi i metoda fizike na sveučilištu;

Analiza modeliranja računalnih programa o molekularnoj fizici domaćih i stranih autora radi utvrđivanja sadržaja programa;

Modeliranje fizikalnih pojava u molekularnoj fizici;

Računalni eksperimenti temeljeni na odabranim simulacijskim programima;

Ispitivanje, razgovor, promatranje, pedagoški eksperiment;

Metode matematičke statistike.

Osnova istraživanja: škole br. 3, 11, 17 u Vologdi, Vologdski državni prirodno-matematički licej, Fakultet fizike i matematike Vologdskog državnog pedagoškog sveučilišta.

Istraživanje je provedeno u tri faze i imalo je sljedeću logiku.

U prvoj fazi (1993.-1995.) utvrđen je problem, cilj, ciljevi i hipoteza istraživanja. Analizirana je filozofska, pedagoška i psihološka literatura kako bi se identificirali teorijski temelji za razvoj i korištenje računalnih modela u procesu učenja.

U drugoj fazi (1995. - 1997.) proveden je eksperimentalni rad u okviru proučavanog problema, predloženi su metodološki razvoji za korištenje programa računalnog modeliranja u nastavi fizike.

U trećoj fazi (1997. - 2000.) izvršena je analiza i generalizacija eksperimentalnog rada.

Pouzdanost i valjanost dobivenih rezultata jamče: teorijski i metodički pristupi proučavanju problema računalnog modeliranja u nastavi; kombinacija kvalitativne i kvantitativne analize rezultata, uključujući korištenje metoda matematičke statistike; metode primjerene svrsi i predmetu istraživanja; znanstveno utemeljeni zahtjevi za razvoj računalnog simulacijskog programa.

Ovo posljednje zahtijeva neko objašnjenje. Razvili smo program za modeliranje dinamike sustava mnogih čestica, čiji se proračun gibanja temelji na Verletovom algoritmu koji su koristili H. Gould i J. Tobochnik. Ovaj algoritam je jednostavan i daje točne rezultate čak i u kratkim vremenskim intervalima, što je vrlo važno pri proučavanju statističkih obrazaca. Izvorno sučelje programa omogućuje ne samo uvid u dinamiku procesa i promjenu parametara sustava, snimanje rezultata, već također omogućuje promjenu vremena eksperimenta, zaustavljanje eksperimenta, spremanje ovog okvira i pokretanje naknadni rad na modelu iz njega.

Sustav koji se proučava sastoji se od čestica čije su brzine nasumično postavljene i koje međusobno djeluju u skladu sa zakonima Newtonove mehanike, a sile interakcije između molekula prikazane su Lennard-Johnsonovom krivuljom, odnosno program sadrži model pravog plina. Ali promjenom početnih parametara, možete dovesti model do idealnog plina.

Program računalne simulacije koji smo predstavili omogućuje nam dobivanje numeričkih rezultata u relativnim jedinicama, potvrđujući sljedeće fizikalne zakone i procese:

a) ovisnost sile interakcije i potencijalne energije čestica (molekula) o udaljenosti između njih;

b) Maxwellova raspodjela brzina;

c) osnovna jednadžba molekularne kinetičke teorije;

d) Boyle-Mariotte i Charles zakoni;

e) Joule i Joule-Thomsonovi pokusi.

Navedeni pokusi mogu potvrditi valjanost metode statističke fizike, budući da rezultati numeričkog eksperimenta odgovaraju rezultatima dobivenim na temelju zakona statistike.

Pedagoški eksperiment potvrdio je učinkovitost metodike nastave korištenjem računalnih simulacijskih programa.

Znanstvena novost i teorijski značaj istraživanja:

1. Proveden je opsežan opis računalnog modeliranja koje se koristi u procesu učenja (filozofsko, kibernetičko, pedagoško).

2. Utvrđeni su psihološki i pedagoški zahtjevi za modele računalne obuke.

3. Primijenjena je metoda računalne simulacije dinamike mnogih čestica koja je prvi put u školskom kolegiju molekularne fizike omogućila izradu računalnog modela idealnog plina, koji omogućuje demonstriranje odnosa između mikroparametri sustava (brzina, zamah, kinetika, potencijalna i ukupna energija pokretnih čestica) s makroparametrima (tlak, volumen, temperatura).

4. Na temelju računalnih simulacijskih programa u metodologiji fizike provedeni su sljedeći numerički eksperimenti: dobivena je osnovna jednadžba molekularne kinetičke teorije; prikazan je odnos temperature i kinetičke energije translacijskog gibanja čestica (molekula); Joule i Joule-Thomsonovi eksperimenti simulirani su za idealne i stvarne plinove.

Praktični značaj istraživanja leži u činjenici da se odabrani sadržaji i razvijeni računalni simulacijski programi mogu koristiti u srednjim školama za provođenje numeričkog eksperimenta o nizu problematike molekularne fizike. Razvijena je i eksperimentalno ispitana metodologija izvođenja nastave iz molekularne fizike korištenjem simulacijskih računalnih programa. Materijali i rezultati istraživanja mogu se primijeniti i u procesu poučavanja studenata pedagoških sveučilišta i usavršavanja nastavnika fizike i informatike.

Provedena je aprobacija glavnih materijala i rezultata "dobijenih tijekom istraživanja

Na međunarodnom elektroničkom znanstveno-tehničkom skupu (Vologda, 1999.);

Na međusveučilišnom znanstveno-praktičnom skupu "Društveni aspekti prilagodbe mladih na promjenjive uvjete života" (Vologda, 2000.);

Na drugom regionalnom znanstveno-metodološkom skupu "Suvremene tehnologije u visokom i srednjem strukovnom obrazovanju" (Pskov, 2000.);

Na šestoj sveruskoj znanstveno-praktičnoj konferenciji "Problem obrazovnog fizičkog eksperimenta" (Glazov, 2001.);

Prilikom predavanja fizike u srednjim školama grada Vologde, u učionici o metodama nastave fizike sa studentima VSPU-a, na seminarima diplomiranih studenata VSPU-a i nastavnika Odjela za opću fiziku i astronomiju.

Na obranu se dostavljaju:

1. Teorijski pristupi primjeni računalnog modeliranja u procesu učenja i njegova metodološka potpora.

3. Način organiziranja i izvođenja nastave fizike u 10. razredu srednje općeobrazovne škole pri izučavanju teme "Molekularna fizika" na temelju programa računalne simulacije.

Struktura diplomskog rada.

Struktura diplomskog rada određena je logikom i slijedom rješavanja zadanih zadataka. Disertacija se sastoji od uvoda, četiri poglavlja, zaključka i bibliografije.

Modeli i simulacija u modernoj znanosti

Trenutno se modeli i modeliranje, kao jedna od metoda spoznaje okolnog svijeta, široko koriste u znanosti, tehnologiji i nastavi.

Pojam "model" dolazi od latinske riječi modulus, što znači mjera, uzorak, norma. Čovjekov holistički pogled na svijet u većini slučajeva odražava se u njegovoj svijesti u obliku određenog fizičkog modela.

U modernoj filozofiji daju se sljedeće definicije pojmova modela i modeliranja.

„Model (francuski modele) u logici i metodologiji znanosti je analogija (shema, struktura, znakovni sustav) određenog fragmenta prirodne ili društvene stvarnosti, proizvod ljudske kulture, konceptualno-teorijskog obrazovanja itd. original modela. Ovaj analog služi za pohranu i proširenje znanja (informacija) o izvorniku, njegovim svojstvima i strukturama, za njegovu transformaciju ili kontrolu. S epistemološkog stajališta, model je “predstavnik”, “zamjenik” izvornika u spoznaji i praksi. Rezultati obrade i istraživanja modela pod određenim uvjetima, logički i metodološki razjašnjeni, a specifični za različita područja i vrste modela, prenose se u izvornik. “Modeliranje je metoda proučavanja objekata znanja na njihovim modelima; konstrukcija i proučavanje modela, predmeta i pojava iz stvarnog života (organski i anorganski sustavi, inženjerski uređaji, različiti procesi - fizikalni, kemijski, biološki, društveni) i izgrađenih objekata radi utvrđivanja ili poboljšanja njihovih karakteristika, racionalizacije metoda njihove izgradnje, upravljanja njih itd. NS." ... Predmetno i znakovno modeliranje razlikuju se ovisno o vrsti modela. U predmetnom modeliranju istraživanja se provode na modelu koji reproducira određene geometrijske, fizičke ili funkcionalne karakteristike originala. Primjerice, u analognom modeliranju mehaničke, akustičke, hidrodinamičke i druge pojave proučavaju se energetskim modelima, budući da je funkcioniranje modela i originala opisano istim diferencijalnim jednadžbama.

"U modeliranju znakova modeli su sheme, crteži, formule predložene na određenoj abecedi (prirodnim ili umjetnim jezikom) itd." ... Modeliranje je jedna od važnih metoda spoznaje, stoga spada u epistemološku kategoriju. Rezultati dobiveni tijekom proučavanja modela mogu se prenijeti na izvornik ako model odražava svojstva izvornika.

Ova se klasifikacija temelji na metodi reprodukcije svojstava izvornika u modelu. Svi modeli su podijeljeni u dvije klase: materijalni i idealni. Materijalni modeli uključuju modele koji postoje objektivno i koje je stvorio čovjek kako bi reproducirali strukturu i bit procesa ili fenomena koji se proučava.

Za prostorno slične modele preduvjet je geometrijska sličnost s originalom, jer odražavaju prostorna svojstva i odnose objekta. U ovu skupinu spadaju različiti rasporedi, modeli tehničkih uređaja, kristalne rešetke itd.

U fizički sličnim modelima nužna je sličnost njegove fizičke prirode s originalom i istovjetnost zakona gibanja. Takvi se modeli razlikuju od prirode koju prikazuju samo po promjeni prostorne ili vremenske skale. Ova skupina uključuje radne modele raznih tehničkih uređaja, na primjer, elektromotora i generatora, brodova, zrakoplova itd.

Matematički slični modeli funkcioniranja objekata istraživanja trebali bi biti opisani istim matematičkim jednadžbama i u pravilu nemaju fizičke i geometrijske sličnosti s izvornikom. Matematički modeli uključuju analogne, strukturne, digitalne, kibernetičke modele.

Psihološki i pedagoški aspekti učenja na računalu

Posljednjih godina domaći i strani psiholozi obraćaju pozornost na ulogu individualnih karakteristika učenika u procesu učenja. Potraga za načinima očuvanja i daljnjeg razvoja individualnosti djeteta, njegovih potencijala, sposobnosti dovela je do razvoja koncepata individualizacije učenja. Pomoć individualizacijom u realizaciji nastavnih planova i programa od strane svakog učenika, prevencija neuspjeha učenika; formiranje općeobrazovnih vještina i sposobnosti temeljenih na zoni proksimalnog razvoja svakog učenika; poboljšanje motivacije za učenje i razvoj kognitivnih interesa; formiranje osobnih kvaliteta: neovisnost, marljivost, kreativnost - bit individualizacije treninga. Glavna prednost je u tome što vam individualizacija omogućuje potpuno prilagođavanje sadržaja, metoda i tempa djetetove aktivnosti učenja njegovim karakteristikama, praćenje njegovih postupaka u svakoj fazi rješavanja problema, pravovremeno prilagođavanje aktivnosti učenika i nastavnika, prilagođavanje njih na stalno mijenjajuće, ali kontrolirane situacije od strane učenika i nastavnika. Sve to omogućuje učeniku ekonomičan rad, kontrolu trošenja svojih snaga i postizanje viših rezultata.

Tehnologija individualizacije osposobljavanja pokriva sve karike obrazovnog procesa – ciljeve, sadržaje, metode i sredstva. Karakteristike individualiziranog učenja su humanističke u svojoj filozofskoj osnovi; razvojni čimbenici: bio-, socio- i psihogeni; princip upravljanja je "tutorski" sustav, pristup djetetu je human i osoban, organizacijski oblici su akademski, individualni i grupni; prevladava metoda programirana, samorazvijajuća, kreativna. Jedna od opcija za individualiziranje učenja je razvoj ideja za adaptivno učenje. Uzima u obzir i dob i individualne karakteristike učenika. Prilagodba se može temeljiti na informacijama prikupljenim iz iskustva učenja svakog učenika ili unaprijed programiranim. Prilagodljivi sustav, unaprijed programiran, obično provodi obuku prema razgranatom programu, gdje je, ovisno o prirodi učinjene pogreške, naznačeno koje se pomoćne radnje izdaju. Prilagodljivi sustavi osposobljavanja u pravilu uzimaju u obzir: a) točnost odgovora, b) razloge koji su uzrokovali poteškoće u ispunjavanju obrazovnih zadataka.

Razvoj tehnologije, razvoj raznih vrsta tehničkih uređaja omogućuju spajanje mogućnosti tehnologije individualizacije nastave uz korištenje suvremene računalne tehnologije.

Računalna obuka temeljena na fleksibilnoj i operativnoj prilagodbi individualnim karakteristikama svakog učenika sposobna je spriječiti pojavu psihičke nelagode, smanjenje samopoštovanja, smanjenje obrazovne motivacije, jer je sposobna uzeti u obzir individualnost učenika kao koliko god je to moguće.

L.V. Shenshev opisuje tri opcije za adaptivno učenje. Prva opcija je koncept maksimalne prilagodljivosti engleskog kibernetičara G. Paska. Druga je teorija djelomične prilagodljivosti američkog psihologa N. Crowdera. Treći je koncept minimalne prilagodljivosti B. Skinnera. Autori teorija adaptivnog učenja slični su u procjeni razloga niske učinkovitosti tradicionalnog učenja i u odabiru uklanjanja tih razloga. Koncepti adaptivnog učenja nameću određene zahtjeve obrazovnom procesu:

1. Brza prilagodba individualnim karakteristikama učenika, vodeći računa o tempu učenja, dijagnosticiranju uzroka poteškoća, pravodobnoj prilagodbi nastavnog materijala.

2. Kontinuirano i svrhovito upravljanje afektivno-motivacijskom sferom učenika, stabilizacija njegovog stanja. 3. Održavanje kontinuiranog dijaloga, poticanje aktivnosti učenika.

4. Automatizacija treninga.

Ispunjavanje navedenih zahtjeva lakše se može pripisati učenju na računalu, budući da se učitelj ne može istovremeno prilagoditi različitim učenicima, a stroj je nepristran, strpljiv i neumoran.

Gore navedeni koncepti adaptivnog učenja brzo su ušli u uobičajenu praksu, što je dovelo do modernog hobija za podučavanje uređaja i programa za računala. Amaterski i primitivni u svojim pedagoškim sposobnostima, zanemarili su glavnu ideju uzimanja u obzir individualnih karakteristika i stabilizacije pozitivnog emocionalnog raspoloženja učenika. U vezi s ovakvim stanjem dovodi se u pitanje učinkovitost informatičke obuke. Trenutni slučaj korištenja računala odražava nalaze razvijatelja adaptivnog učenja. To je i važnost uzimanja u obzir dinamike asimilacije i automatizacije nastave, koja omogućuje da učitelj ne bude ometen organizacijskim zadacima.

Analiza stanja računalnog modeliranja u dijelu "Molekularna fizika"

U prvom i drugom poglavlju ispitali smo problematiku primjene računalnog modeliranja u nastavi sa stajališta epistemologije, pedagogije i psihologije, te odredili njihovo mjesto i funkcije. Korištenje računalnih modela u nastavi fizike omogućuje da se pokaže važnost modeliranja kao metode spoznavanja okolnog svijeta, pridonosi formiranju apstraktnog mišljenja, razvoju kognitivnog interesa i ovladavanju elementima informacijske kulture. Istovremeno, kako bi se u potpunosti ostvarile prednosti kao što su mogućnost individualnog učenja, upravljanje obrazovnim aktivnostima, vidljivost, svojstva imitacije računalnih modela, potrebno je identificirati onu granu fizike, u kojoj će korištenje računalnog modeliranja dati pravi nastavni učinak, te odrediti metodičke tehnike za njegovo uključivanje u nastavu. ...

Poteškoća izučavanja kolegija "Molekularna fizika i termodinamika" u osnovnoj srednjoj školi je u tome što se ovdje učenici susreću s kvalitativno novim oblikom gibanja tvari - toplinskim gibanjem, u kojem se, osim zakona mehanike, primjenjuju i zakoni statistike. također djeluju. Osim toga, prirodni eksperimenti (Brownovsko gibanje, difuzija, interakcija molekula, isparavanje, površinski i kapilarni fenomeni, vlaženje) samo potvrđuju hipotezu o molekularnoj strukturi tvari, ali ne dopuštaju promatranje mehanizma fizikalnih procesa koji se odvijaju. Mehanički modeli: Sternov eksperiment, Galtonova ploča, aparat za demonstriranje plinskih zakona omogućuju nam da ilustriramo Maxwellov zakon raspodjele molekularne brzine i da eksperimentalno dobijemo odnose između tlaka, volumena i temperature potrebne za izvođenje plinskih zakona. Povećanje učinkovitosti nastavnog sata može dati proširenje i poboljšanje demonstracijskog ili laboratorijskog pokusa pomoću računala (ukazali smo na važnost računalnih modela u proučavanju fizike u). Takvi softverski alati za provođenje demonstracijskog pokusa u školskom kolegiju molekularne fizike i termodinamike dostupni su, iako u malom broju. Pregledali smo niz radova, a ovdje ćemo predstaviti analizu svih nama poznatih računalnih programa koji se koriste u proučavanju molekularne fizike i termodinamike.

Korištenje suvremene elektroničke i elektroničke računalne tehnologije može značajno poboljšati dizajn i provođenje eksperimenta. U članku se opisuje korištenje računala za prikaz ovisnosti brzine molekula dušika, vodika, argona i zraka o temperaturi, proračun promjena unutarnje energije tijela tijekom taljenja i kristalizacije, tijekom isparavanja i za plinovito stanje. , kao i korištenje računala u obradi rezultata laboratorijskog rada.

U istoj je knjizi dan opis lekcije o određivanju učinkovitosti idealnog toplinskog stroja na temelju Carnotovog ciklusa. Kao model Carnotovog ciklusa djelovalo je računalo koje programski implementira adijabate i izoterme na ekran monitora, grafički predstavljajući Carnotov ciklus.

Tehniku ​​postavljanja eksperimenta uz korištenje elektroničke i računalne tehnologije opisuje V.V. Laptev. Koristio je svestranost električnog signala, koji ne samo da sadrži potrebne informacije, već se može obraditi i elektroničkim računalima. Stoga je potrebno sve neelektrične veličine koje sudjeluju u eksperimentu pretvoriti u električne pomoću primarnih pretvarača - senzora, na čijem se izlazu pojavljuje električni analogni signal, najčešće u obliku električnog napona. V. V. Laptev Razvijeno je i proizvedeno sa zaposlenicima nekoliko senzora za mjerenje osvjetljenja, temperature i vremena. Signali senzora mogu se zabilježiti pokazivačem ili digitalnim mjernim uređajima. Za korištenje digitalne elektroničke računalne opreme u obradi rezultata eksperimenta, potrebno je analogni signal pretvoriti u digitalni analogno-digitalnim pretvaračem, koristeći za to odgovarajuće mikrosklopove. Dakle, shema eksperimenta izgleda ovako: izmjerene vrijednosti - senzori - analogno-digitalni pretvarač - mikrokalkulator MK-64 ili Yamaha računalo. Ovim je principom konstruirana univerzalna elektromehanička demonstracijska instalacija za proučavanje fizike plinskih zakona u školskom tečaju. Vrijednosti tlaka, volumena i temperature izmjerene u eksperimentu se, pak, fiksiraju na demo digitalnom indikatoru i prenose na podatkovnu sabirnicu računala, koje prikazuje grafikone svih mogućih ovisnosti između tlaka, volumena i temperature na zaslon. Nakon crtanja grafikona, numeričke vrijednosti tih veličina unose se u RAM računala i mogu se prikazati na zaslonu u obliku tablice podataka eksperimenta i koristiti za kvantitativne izračune. Tako studenti imaju priliku istovremeno promatrati kvantitativne i kvalitativne karakteristike plinskih procesa.

Teza na temu:

"Primjena odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja za razvoj kreativnih sposobnosti učenika"

Uvod

Poglavlje I. Teorijske osnove razvoja kreativnih sposobnosti školaraca u procesu nastave računalnog modeliranja

Poglavlje II. Eksperimentalni rad na proučavanju uloge odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja u razvoju kreativnih sposobnosti učenika

Zaključak

Bibliografija

Primjena

Uvod

Današnje vrijeme karakterizira masovno uvođenje informacijskih tehnologija u sve sfere ljudskog života i djelovanja, promjena uloge i mjesta osobnih računala u suvremenom društvu. Osoba koja vješto i učinkovito posjeduje tehnologiju i informacije ima drugačiji, novi stil razmišljanja, drugačije pristupa procjeni nastalog problema, organizaciji svojih aktivnosti. Sve veća uloga računalne tehnologije otvara korisniku nove mogućnosti koje mogu utjecati na njegovo obrazovanje, svjetonazor i kreativnost.

Naše vrijeme je vrijeme promjena, ušli smo u društvo znanja. Promijenili su se ciljevi i vrijednosti obrazovanja. Ako je ranije cilj bio predmetno znanje, sada je glavna vrijednost obrazovanja osobni razvoj. U sadašnjem stupnju razvoja društvo treba ljude s dobrim kreativnim potencijalom, koji su sposobni donositi nestandardne odluke, koji su sposobni kreativno razmišljati.

Nažalost, moderna masovna škola još uvijek zadržava nekreativan pristup usvajanju znanja. Monotono, stereotipno ponavljanje istih radnji ubija interes za učenje. Djeca su lišena radosti otkrića i mogu postupno izgubiti sposobnost kreativnosti. Jedan od glavnih problema suvremenog obrazovanja je niska kreativna inicijativa učenika. Velika većina školaraca pokazuje potpunu nesposobnost rješavanja problema koji nemaju standardne algoritme rješenja. Zadaća suvremene škole je razvoj i primjena posebnih tehnika usmjerenih na razvoj kreativnih sposobnosti.

Analiza i sistematizacija različitih aspekata formiranja i razvoja kreativnih sposobnosti posvećeni su radovima D.B. Bogojavlenskaya, L.S. Vygotsky, V.N. Druzhinin, N.S. Leites, A.N. Luka, I. Ya. Ponomarjova, S.L. Rubinstein, B.M. Teplova, V.D. Šadrikov i drugi.

Uspješnost intelektualnog razvoja učenika ostvaruje se uglavnom u nastavi, gdje stupanj zainteresiranosti učenika za učenje, razina znanja i spremnost na stalno samoobrazovanje ovise o sposobnosti učitelja da organizira sustavnu spoznajnu aktivnost. njihov intelektualni razvoj.

Mnogi znanstvenici - A.I. Bochkin, V.A. Dalinger, G.G. Vorobiev, V.G. Kinelev, K.K. Colin i dr. Za to postoji nekoliko razloga. Prvo, informatika je temeljna i složena znanost koja pokriva sve sfere ljudskog djelovanja. Drugo, informatika je, u užem smislu, znanost o tome kako se računala i telekomunikacijski sustavi koriste u ljudskoj djelatnosti, što zauzvrat može imati ulogu učinkovitog sredstva za razvoj kreativnih sposobnosti učenika.

Naš istraživački rad usmjeren je na proučavanje utjecaja odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja u nastavi informatike na razvoj kreativnih sposobnosti učenika.

Rad V.K. Beloshapki, S.A. Bešenkova, I. V. Galygina, A.G. Hein, A.V. Goryacheva, T.B. Zakharova, I.I. Zubko, A.A. Kuznjecova, B.C. Ledneva, A.S. Lesnevsky, V.P. Linkova, N.V. Makarova, N.V. Matveeva, E.A. Rakitina, Yu.F. Titova, E.K. Henner, A.P. Šestakova, M.I. Šutikova i drugih autora.

Formiranje ideje o predmetnom području u umu učenika, povezano s organizacijom njegovih informacijskih aktivnosti za analizu predmetnog područja i formiranje ili korištenje sustava koncepata za opisivanje predmetnog područja. Stoga možemo reći da je učenje „izgradnja u glavi“ učeničkih informacijskih modela proučavanog predmetnog područja. Stoga je modeliranje od posebne važnosti u pedagogiji, kao metoda spoznavanja svijeta oko nas, informacijskih procesa koji se odvijaju u prirodi i društvu, te proučavanju informacijsko-logičkog modeliranja u školskom kolegiju informatike kao alata za učenje. alat za učenje i predmet proučavanja dobiva sve veću važnost. To zahtijeva proučavanje problema informacija i informacijsko-logičko modeliranje u procesu učenja.

Jedan od načina razvijanja kreativnih sposobnosti učenika je ideja korištenja obrazovnih i kreativnih problema i njihovo rješavanje uz pomoć računala. Prilikom rješavanja takvih problema dolazi do čina kreativnosti, pronalazi se novi put ili se stvara nešto novo. Ovdje su potrebne posebne kvalitete uma, kao što su promatranje, sposobnost uspoređivanja i analize, pronalaženja veza i ovisnosti, sve što zajedno čini kreativne sposobnosti.

Rješavanje obrazovnih i kreativnih zadataka sa stručno orijentiranim sadržajem nije samo sredstvo za ostvarivanje međupredmetnih veza, već i metodološki pristup koji omogućuje demonstraciju važnosti informacijske tehnologije, kako u suvremenom svijetu, tako iu budućim specifičnim profesionalnim aktivnostima. A budući da se takvi problemi rješavaju uz pomoć računala, sve je veći interes za proučavanje informacijske tehnologije ne samo kao alata koji omogućuje provođenje potrebnih proračuna, već i kao sredstva za modeliranje stvarne proizvodnje i drugih procesa.

Predmet proučavanja: razvoj kreativnih sposobnosti učenika.

Predmet studija: razvoj kreativnih sposobnosti učenika u procesu nastave računalnog modeliranja.

Svrha studije: istražiti mogućnosti razvoja kreativnih sposobnosti učenika u nastavi računalnog modeliranja primjenom obrazovnih i kreativnih zadataka u školskom kolegiju informatike.

Za postizanje cilja studije planira se riješiti sljedeće zadataka :

Otkriti bit kreativnih sposobnosti školaraca;

Odrediti mjesto i značenje, ciljeve i zadatke nastave računalnog modeliranja;

Proučiti popis temeljnih znanja i pojmova računalnog modeliranja, otkriti njihovu bit;

Proširiti ulogu korištenja odgojno-kreativnih zadataka u nastavi modeliranja u razvoju kreativnih sposobnosti;

Eksperimentalno provjeriti učinkovitost primjene kreativnih zadataka računalnog modeliranja za razvoj kreativnih sposobnosti učenika;

Analizirati i donijeti zaključke o teorijskom istraživanju i eksperimentalnoj provjeri učinkovitosti razvoja kreativnih sposobnosti učenika pri korištenju kreativnih zadataka računalnog modeliranja.

Kao hipoteze istraživanja sugerirano je da je jedan od najvažnijih čimbenika u razvoju kreativnih sposobnosti učenika korištenje obrazovnih i kreativnih zadataka.

Za rješavanje postavljenih zadataka i testiranje hipoteze, skup komplementarnih metode istraživanja :

računalna simulacija kreativnost

Teorijski: analiza psihološko-pedagoške, znanstveno-metodičke, nastavne literature, materijala periodike i propisa;

Dijagnostika (testiranje učenika);

Eksperiment.

Struktura našeg istraživačkog rada:

Rad se sastoji od uvoda, 2 poglavlja, zaključka, popisa korištene literature i dodatka.

Uvod potkrepljuje relevantnost teme ovog rada.

Prvo poglavlje ispituje teorijske osnove razvoja kreativnih sposobnosti školaraca u procesu nastave računalnog modeliranja.

U drugom poglavlju opisan je eksperimentalni rad na proučavanju uloge odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja u razvoju kreativnih sposobnosti učenika, dani su metodički radovi.

U zaključku je razotkriven teorijski i praktični značaj dobivenih rezultata.

Poglavlje I. Teorijske osnove razvoja kreativnih sposobnosti školaraca u procesu nastave računalnog modeliranja

1.1 Kreativnost i kreativnost

Problem kreativnosti postao je toliko hitan ovih dana da se s pravom smatra "problemom stoljeća". Kreativnost je daleko od novog predmeta istraživanja. Uvijek je zanimala mislioce svih epoha i izazivala želju za stvaranjem "teorije kreativnosti".

Stvaranje tumači se kao društveno-povijesni fenomen koji nastaje i razvija se u procesu interakcije između subjekta i objekta na temelju društvene prakse. Sa stajališta filozofije, kreativnost je djelatnost ljudi koja preobražava prirodni i društveni svijet u skladu s ciljevima i potrebama čovjeka na temelju objektivnih zakona djelovanja.

Kreativnost se shvaća kao aktivnost usmjerena na stvaranje bitno novih stvari; kao proces uključen u formuliranje i rješavanje problema, nestandardnih zadataka; kao oblik spoznaje stvarnosti itd. ...

Vrste stvaralaštva su vrlo različite prirode – to su umjetničko, znanstveno, tehničko, pedagoško stvaralaštvo. Nakon L.S. Vygotsky, koji je definirao “kreativnost društvenih odnosa”, tj. "kreativna sposobnost za brzo i vješto društveno usmjerenje", možemo razlikovati komunikativnu i adaptivnu kreativnost.

Kreativnost je mišljenje u svom najvišem obliku, koje nadilazi poznato, kao i aktivnost koja stvara nešto kvalitativno novo. Potonje uključuje formulaciju ili odabir problema, traženje uvjeta i načina rješavanja, a kao rezultat - stvaranje novog.

Kreativnost se može odvijati u bilo kojem području ljudske djelatnosti: znanstvenom, proizvodno-tehničkom, umjetničkom, političkom i drugom.

Kreativnost je fenomen koji se prvenstveno odnosi na specifične subjekte i povezan je s karakteristikama ljudske psihe, zakonima više živčane aktivnosti, mentalnim radom.

Psihološki, kreativnost je skup onih komponenti subjektove aktivnosti koje su za ovaj subjekt nositelji kvalitativno novih ideja.

Primijenjeno na proces učenja kreativnost treba definirati kao oblik ljudske aktivnosti usmjerene na stvaranje vrijednosti koje su za njega kvalitativno nove i imaju društveni značaj, tj. važno za formiranje osobnosti kao društvenog subjekta.

Pod, ispod kreativna aktivnost shvaćamo takvu ljudsku djelatnost, uslijed koje nastaje nešto novo – bilo da se radi o objektu vanjskog svijeta ili o konstrukciji mišljenja koja vodi do novih spoznaja o svijetu, ili o osjećaju koji odražava novi stav prema stvarnosti.

To je oblik ljudske ili kolektivne aktivnosti – stvaranje kvalitativno novoga koji nikada prije nije postojao. Poticaj kreativne aktivnosti je problematična situacija koja se ne može riješiti tradicionalnim metodama. Izvorni proizvod aktivnosti dobiva se kao rezultat formuliranja nestandardne hipoteze, diskrecije netradicionalnih međupovezanosti elemenata problemske situacije i tako dalje.

Preduvjeti za kreativnu aktivnost su fleksibilnost mišljenja, kritičnost, sposobnost konvergiranja pojmova, cjelovitost percepcije i drugo.

Kreativna aktivnost je oruđe za razvoj kreativnih sposobnosti od obavljajući posebno kreativne zadatke i kreativnu aktivnost općenito, subjekt svoje sposobnosti koristi za rješavanje problema i stoga ih razvija tijekom rješavanja.

Kreativnost je svojstvena svakoj osobi. Morate ih znati otkriti i razviti.

Kreativnost se kreće od velikog i blistavog talenta do skromnog i suptilnog, ali suština kreativnog procesa je ista za sve. Razlika je u specifičnom materijalu stvaralaštva, skali postignuća i njihovom društvenom značaju.

Istražujući prirodu kreativnosti, znanstvenici su predložili da sposobnost koja odgovara kreativnoj aktivnosti nazove kreativnošću.

Kreativnost ( od lat. creatio - stvaranje) - opća sposobnost kreativnosti, karakterizira osobnost u cjelini, očituje se u različitim sferama aktivnosti, smatra se relativno neovisnim čimbenikom darovitosti.

Kreativnost je integrativna sposobnost koja uključuje sustave međusobno povezanih sposobnosti – elemenata. Na primjer, kreativne sposobnosti su mašta, asocijativnost, fantazija, sanjarenje.

Poticaj za isticanje kreativnosti bili su podaci o nepovezanosti tradicionalnih testova inteligencije i uspješnosti rješavanja problemskih situacija.

Uočeno je da potonje (kreativnost) ovisi o sposobnosti brzog korištenja informacija danih u zadacima na različite načine. Ta je sposobnost nazvana kreativnost i počela se proučavati neovisno o inteligenciji – kao sposobnost koja odražava svojstvo pojedinca da stvara nove koncepte i formira nove vještine. Kreativnost je povezana s kreativnim postignućima pojedinca.

Sa stajališta aktivnosti, kreativnost se može manifestirati na različite načine: kako na razini cjelovite osobnosti (znanstvena, umjetnička, pedagoška kreativnost), tako i na pojedinačnim komponentama kognitivne aktivnosti - tijekom rješavanja kreativnih problema, sudjelovanja u projektima. , itd. Ali uvijek možete pronaći manifestaciju sposobnosti uspostavljanja na prvi pogled neočekivanih veza i odnosa, kada kreativna osoba samostalno gradi sustav odnosa s subjektom i društvenim okruženjem. I to je ono što treba smatrati najvažnijim u kreativnom procesu, ne poričući, ipak, značaj konačnog rezultata. Dakle, u pedagoškom smislu, u stvaralaštvu je glavno da učenik u kognitivnom stvaralačkom djelovanju spozna svoj značaj kao "preobrazitelja svijeta", otkrivača novog, ostvarujući sebe kao osobu. A tamo gdje je to učitelj uspio postići, može se govoriti o formiranju refleksivnog stava prema kreativnosti, što podrazumijeva i prisutnost vlastitog stajališta, određenu hrabrost i samostalnost u odlučivanju.

Kreativnost je spoj mnogih kvaliteta. A pitanje sastavnica ljudske kreativnosti je još uvijek otvoreno, iako u ovom trenutku postoji nekoliko hipoteza o ovom problemu.

Poznati ruski istraživač problema kreativnosti A.N. Luk, na temelju biografija istaknutih znanstvenika, izumitelja, umjetnika i glazbenika, razlikuje sljedeće: Kreativne vještine :

1. Sposobnost da se problem vidi tamo gdje ga drugi ne vide.

2. Sposobnost smanjivanja mentalnih operacija, zamjenom nekoliko koncepata jednim i korištenjem simbola koji su sve više i više informacijski.

3. Sposobnost primjene vještina stečenih u rješavanju jednog problema na rješavanje drugog.

4. Sposobnost percipiranja stvarnosti u cjelini, bez cijepanja na dijelove.

5. Sposobnost lakog povezivanja udaljenih pojmova.

6. Sposobnost pamćenja da daje prave informacije u pravom trenutku.

7. Fleksibilnost razmišljanja.

8. Sposobnost odabira jedne od alternativa za rješavanje problema prije provjere.

9. Sposobnost inkorporiranja novo opaženih informacija u postojeće sustave znanja.

10. Sposobnost sagledavanja stvari onakvima kakve jesu, razlikovanja promatranog od onoga što je uvedeno interpretacijom.

11. Lakoća generiranja ideja.

12. Kreativna mašta.

13. Sposobnost preciziranja detalja, poboljšanja izvornog koncepta.

Kandidati psiholoških znanosti V.T. Kudryavtsev i V.S. Sinelnikov je na temelju širokog povijesnog i kulturnog materijala (povijest filozofije, društvenih znanosti, umjetnosti, pojedinačne sfere prakse) identificirao sljedeće: univerzalna kreativnost razvijeno tijekom ljudske povijesti:

1. Realizam imaginacije - figurativno shvaćanje neke bitne, opće tendencije ili obrasca razvoja cjelovitog predmeta, prije nego što osoba ima jasan koncept o njemu i može ga upisati u sustav strogih logičkih kategorija.

2. Sposobnost sagledavanja cjeline prije dijelova.

3. Nadsituacijsko-transformativna priroda kreativnih rješenja – sposobnost pri rješavanju problema ne samo biranja između alternativa nametnutih izvana, već i samostalnog kreiranja alternative.

4. Eksperimentiranje – sposobnost svjesnog i namjernog stvaranja uvjeta u kojima predmeti najslikovitije otkrivaju svoju bit skrivenu u običnim situacijama, kao i sposobnost praćenja i analize obilježja "ponašanja" objekata u tim uvjetima.

Znanstvenici i edukatori uključeni u razvoj programa i metoda kreativnog obrazovanja temeljenih na TRIZ-u (teorija rješavanja inventivnih problema) i ARIZ-u (algoritam za rješavanje inventivnih problema) smatraju da je jedan od komponente kreativnosti osobu čine sljedeće sposobnosti:

1. Sposobnost preuzimanja rizika.

2. Divergentno razmišljanje.

3. Fleksibilnost u razmišljanju i djelovanju.

4. Brzina razmišljanja.

5. Sposobnost izražavanja originalnih ideja i izmišljanja novih.

6. Bogata mašta.

7. Percepcija dvosmislenosti stvari i pojava.

8. Visoke estetske vrijednosti.

9. Razvijena intuicija.

Mnogi psiholozi povezuju sposobnost kreativne aktivnosti, prije svega, s osobitostima razmišljanja. Konkretno, poznati američki psiholog J. Guilford, koji je proučavao probleme ljudske inteligencije, ustanovio je da tzv. divergentno razmišljanje... Osobe s ovakvim razmišljanjem pri rješavanju problema ne koncentriraju sve svoje napore na pronalaženje jedinog ispravnog rješenja, već počinju tražiti rješenja u svim mogućim smjerovima kako bi razmotrili što više opcija. Takvi ljudi nastoje stvarati nove kombinacije elemenata koje većina ljudi poznaje i koristi samo na određeni način ili stvarati veze između dva elementa koja na prvi pogled nemaju ništa zajedničko. Divergentan način razmišljanja u središtu je kreativnog razmišljanja.

Divergentno mišljenje karakterizira :

· brzina- sposobnost izražavanja maksimum broj ideja, načina rješavanja određenog problema, a ovdje je važna njihova količina, a ne kvaliteta;

· fleksibilnost- sposobnost nominiranja raznolik ideje, primjerice, vezane uz korištenje predmeta, metoda i sl. (u najčešćem testu za provjeru fleksibilnosti mišljenja predlaže se osmišljavanje različitih načina korištenja predmeta svakodnevne upotrebe);

· originalnost- sposobnost generiranja novog nestandardna ideje, udaljene asocijacije, pronalaze neobične odgovore koji se razlikuju od općeprihvaćenih;

· točnost- sposobnost poboljšati proizvod kreativnosti, dodajući pojedinosti, težiti potpunosti.

Međutim, uspjeh kreativnih postignuća pruža posebnu kombinaciju dviju vrsta mišljenja – divergentnog i konvergentnog. Samo uz visoku razinu sposobnosti "umnog djelovanja", bogatu maštu temeljenu na osobnom iskustvu i znanju, visoku emocionalnost, moguće je iskazati visoku razinu kreativnosti.

Kreativno razmišljanje - plastično i originalno mišljenje, u kojem subjekt preuzima mnoge odluke. U slučajevima kada obična osoba može pronaći samo jedno ili dva, kreativnom razmišljanju nije teško prijeći s jednog aspekta problema na drugi, ne ograničavajući se na jednu točku gledišta, ono generira neočekivana, netrivijalna, neobična rješenja . Mehanizmu kreativnog mišljenja inherentne su i intuicija i logika.

U procesu proučavanja sposobnosti otkrivena je važna uloga mašte u otkrivanju i širenju kreativnih mogućnosti.

Mašta je proces transformacije predstava koje odražavaju stvarnost i stvaranje novih predstava na toj osnovi.

Najvažnija vrijednost mašte je da vam omogućuje da zamislite rezultat rada prije nego što počne, usmjeravajući tako osobu u procesu aktivnosti.

Mašta i kreativnost usko su povezane jedna s drugom. Povezanost među njima, međutim, ni na koji način nije takva da se može polaziti od imaginacije kao samodostatne funkcije i iz nje izvoditi kreativnost kao proizvod njezina funkcioniranja. Vodeći je inverzni odnos; mašta se formira u procesu kreativne aktivnosti. Specijalizacija različitih vrsta mašte nije toliko preduvjet koliko rezultat razvoja različitih vrsta kreativne aktivnosti. Dakle, postoji onoliko specifičnih tipova mašte koliko i specifičnih, jedinstvenih vrsta ljudske djelatnosti – konstruktivne, tehničke, znanstvene, umjetničke, slikovne, glazbene itd. Sve ove vrste mašte, koje se formiraju i očituju u različitim vrstama kreativne aktivnosti, čine neku vrstu najviše razine - kreativna mašta .

Stvaralačka mašta koja nastaje u radu pretpostavlja samostalno stvaranje slika koje se ostvaruju u izvornim i vrijednim proizvodima djelatnosti 926, str.65].

U bilo kojoj vrsti aktivnosti kreativna mašta nije određena toliko onim što osoba može zamisliti, bez obzira na stvarne zahtjeve stvarnosti, koliko time kako zna transformirati stvarnost, opterećenu slučajnim, beznačajnim detaljima.

Dakle, analizirajući navedene pristupe otkrivanju pojmova "kreativnost", "kreativnost" i definiciju sastavnica kreativnih sposobnosti, možemo zaključiti da, unatoč razlici u njihovoj definiciji, istraživači jednoglasno izdvajaju kreativno mišljenje i kreativnu maštu. kao bitne komponente kreativnih sposobnosti.

1.2 Nastava računalnog modeliranja u školskom kolegiju informatike

U našem istraživačkom radu pretpostavljamo da je najučinkovitiji u smislu razvoja kreativnih sposobnosti učenika materijal koji se odnosi na informacijsko modeliranje. Prije testiranja ove hipoteze, razmotrimo mjesto i značaj računalnog modeliranja, ciljeve i zadaće nastave računalnog modeliranja te koncepte oblikovane u nastavi modeliranja.

1.2.1 Mjesto i važnost računalnog modeliranja u školskom kolegiju informatike

U obveznom minimumu sadržaja obrazovanja iz informatike nalazi se linija "Modeliranje i formalizacija", koja je, uz liniju informacija i informacijskih procesa, teorijska osnova temeljnog kolegija informatike.

Ne treba pretpostaviti da je tema modeliranja čisto teorijska i neovisna o svim ostalim temama. Većina dijelova osnovnog kolegija izravno se odnosi na modeliranje, uključujući teme vezane uz tehnološku liniju kolegija. Tekstualne i grafičke uređivače, DBMS, procesore proračunskih tablica, računalne prezentacije treba smatrati alatima za rad s informacijskim modelima. Algoritamizacija i programiranje također su izravno povezani s modeliranjem. Posljedično, linija za modeliranje je poprečna za mnoge dijelove osnovnog tečaja.

Prema Beshenkov S.A. i ostale teme "Informacije i informacijski procesi" i "Formalizacija i modeliranje" ključne su teme u kolegiju informatike. Te teme objedinjuju tradicionalne teme kolegija kao što su "Algoritmi i izvršitelji", "Informacijske tehnologije" itd. u jedinstvenu cjelinu.

Kreatori autorskih kolegija "Informatika u igrama i zadacima" i "Informatika-plus" smatraju da je glavna zadaća školskog kolegija informatike formiranje i razvoj sposobnosti analize i izgradnje informacijsko-logičkih modela.

Boyarshinov M.G. smatra svrsishodnim uvesti kolegij računalno modeliranje u okviru predmeta informatika, čija će svrha biti upoznavanje studenata s metodama rješavanja zadataka iz fizike, kemije, matematike, ekonomije, ekologije, medicine, sociologije, humanitarnih disciplina, dizajna. i tehnološki problemi korištenjem suvremene računalne tehnologije.

A. A. Kuznjecov, S. A. Bešenkov, E. A. Rakitina smatraju da su glavne komponente kolegija informatike koje mu daju sistemski karakter "Informacijski procesi", "Informacijski modeli", "Informacijski temelji upravljanja". Rješenje problema uvijek počinje modeliranjem: izgradnjom ili odabirom više modela: model sadržaja problema (formalizacija uvjeta), model objekta koji je izabran kao radni za rješavanje ovog specifičnog problema, model (metoda) rješenja i model procesa rješavanja problema.

Dakle, proučavanje informacijskih procesa, kao i svaki fenomen vanjskog svijeta općenito, temelji se na metodologiji modeliranja. Specifičnost informatike je u tome što koristi ne samo matematičke modele, već i modele svih vrsta i vrsta (tekst, tablica, slika, algoritam, program) – informacijske modele. Koncept informacijskog modela daje kolegiju informatike širok raspon međupredmetnih veza, čije je formiranje jedan od glavnih zadataka ovog kolegija u osnovnoj školi. Sama aktivnost izgradnje informacijskog modela – informacijsko modeliranje je generalizirana vrsta aktivnosti koja karakterizira informacijsku znanost.

Jedna od učinkovitih metoda spoznavanja okolne stvarnosti je metoda modeliranja, koja je moćan analitički alat koji je apsorbirao cijeli arsenal najnovijih informacijskih tehnologija.

Generalizirajuća priroda koncepta "informacijskog modeliranja" posljedica je činjenice da se u radu s informacijama uvijek ili bavimo gotovim informacijskim modelima (djelujemo kao njihov promatrač) ili razvijamo informacijske modele.

Informacijsko modeliranje nije samo predmet proučavanja u informatici, već i najvažniji način kognitivne, obrazovne i praktične aktivnosti. Može se promatrati i kao metoda znanstvenog istraživanja i kao samostalna djelatnost.

I. I. Zubko informacijsko modeliranje definira kao "novu opću znanstvenu metodu spoznavanja objekata okolne stvarnosti (stvarne i idealne), usmjerenu na korištenje računala". Modeliranje se s jedne strane promatra kao način spoznavanja, a s druge kao sadržaj koji učenici moraju usvojiti. Autor smatra da je najučinkovitija nastava informacijskog modeliranja moguća ako se u praksi implementira projektna metoda koja na različite načine integrira istraživački, samostalni i kreativni rad.

Galygina I.V. smatra da je obuku iz informacijskog modeliranja preporučljivo provoditi na temelju sljedećih pristupa:

model, u skladu s kojim se modeliranje smatra instrumentom spoznaje, predmetom proučavanja i sredstvom poučavanja;

objekt, što podrazumijeva odabir i analizu različitih tipova objekata: predmet proučavanja, informacijski model kao novi objekt, objekti jezika modeliranja koji se koriste za izgradnju modela.

Informacijsko modeliranje u pedagogiji može se promatrati u tri aspekta, kao što su:

kognitivni alat, budući da se u procesu izgradnje i istraživanja modela događa stjecanje novih znanja o stvarnom objektu koji odgovara informacijskom modelu, objektima jezika modeliranja koji se koristi za opisivanje ovog modela;

alat za učenje, budući da je proces učenja u većini slučajeva povezan s radom informacijskih modela proučavanog objekta, kao što su verbalni opis, grafička slika,

formulski prikaz pravilnosti, itd.;

predmet proučavanja, budući da se informacijski model može smatrati neovisnim informacijskim objektom, sa svojim svojstvima, svojstvima, karakteristikama.

Glavna razlika između ovih aspekata sa stajališta učenika je u tome što u prvom slučaju, u procesu kognitivne aktivnosti, sam učenik gradi model proučavanog objekta na temelju vlastitog iskustva, znanja i asocijacija. U drugom slučaju, učeniku se daje model proučavanog predmeta koji je izradio nastavnik, autor udžbenika ili tvorac znanstvene teorije. U potonjem slučaju skup modela je predmet koji se proučava.

Uključivanjem u sadržajnu liniju "Modeliranje i formalizacija" osnovnog kolegija informatike modula "Informacijsko modeliranje" stvorit će se čvrsti temelji za:

svjesno korištenje informacijskih modela u odgojno-obrazovnim aktivnostima;

upoznavanje studenata s metodologijom znanstvenoistraživačke djelatnosti;

naknadno dubinsko proučavanje informacijskog modeliranja u specijaliziranim kolegijima iz informatike.

Titova Yu.F. smatra da je najvažnija odgojno-obrazovna funkcija razvoj kreativnog potencijala učenika. Iskustvo kreativne aktivnosti formira se kroz rješavanje problematičnih zadataka različitih smjerova, a posebno kroz istraživačke aktivnosti. Modeliranje je jedan od najvažnijih istraživačkih alata. Autor je razvio metodologiju nastave modeliranja u osnovnom kolegiju informatike, kombinirajući teorijsko gradivo, koji se temelji na formaliziranom pristupu razvoju i istraživanju modela, te skupu istraživačkih zadataka koji integrira znanja iz različitih obrazovnih područja. Autor smatra da će korištenje ove tehnike kod učenika osigurati razvoj širokog spektra intelektualnih vještina, kao što su apstrakcija i konkretizacija, generalizacija, klasifikacija, analiza i razumijevanje rezultata svog djelovanja.

1.2.2 Ciljevi i zadaci nastave modeliranja i formalizacije

Ciljevi i zadaci nastave informatike u osnovnoj školi formulirani su na sljedeći način:

Stjecanje računalne pismenosti i početne kompetencije u korištenju informacijsko-komunikacijskih tehnologija, najjednostavnijih računalnih modela u rješavanju obrazovnih i praktičnih problema u školi i izvan nje; stjecanje potrebne izobrazbe za korištenje metoda informatike i informacijskih tehnologija u proučavanju akademskih disciplina osnovne škole i obrazovnih programa naknadnog stupnja osposobljavanja, kao i za razvoj profesionalnih djelatnosti traženih na tržištu rada : ovladavanje vještinama rada s različitim vrstama informacija korištenjem računala i drugih sredstava informacijskih tehnologija, sposobnost primjene ovih vještina: pretraživati, birati, kritički ocjenjivati, organizirati, prezentirati i prenositi informacije, planirati i organizirati vlastite informacijske aktivnosti i njihovi rezultati;

Stjecanje iskustva u realizaciji individualnih i kolektivnih projekata vezanih uz različite akademske discipline, uključujući izdavanje školskih časopisa, izradu školskih stranica na internetu, virtualne zavičajne muzeje itd. korištenje informacijskih i komunikacijskih tehnologija; korištenje informacija dostupnih na internetu i raznim medijima;

Ovladavanje sustavom znanja vezanim uz informacijsku sliku svijeta, uključujući: osnovne pojmove potrebne za formiranje specifičnih predodžbi o informacijskim procesima, sustavima i tehnologijama; ideje o općenitosti i obrascima informacijskih procesa u različitim društvenim i tehnološkim sustavima, o mehanizmima percepcije i obrade informacija od strane ljudi, tehnološkim i društvenim sustavima, o suvremenoj informacijskoj civilizaciji;

Upoznavanje s korištenjem informacijsko-komunikacijskih tehnologija kao metoda spoznavanja prirode i društva, promatranje i registracija prirodnih i društvenih pojava, predstavljanje njihovih rezultata u obliku informacijskih objekata;

Razvoj kognitivnih interesa, intelektualnih kreativnih sposobnosti u informacijskim aktivnostima;

Poticanje potrebnih normi ponašanja i djelovanja u skladu sa zahtjevima informacijskog društva kao prirodne faze u razvoju civilizacije.

Nema sumnje da računalno modeliranje igra važnu ulogu u postizanju ciljeva i zadataka nastave informatike.

Državni obrazovni standard predviđa proučavanje problematike informacijskog modeliranja, kako u osnovnom tečaju osnovne škole tako iu starijim razredima. Okvirni program kolegija informatike preporučuje proučavanje teme "Formalizacija i modeliranje" u 8. razredu na razini primjera modeliranja objekata i procesa. Prije svega, treba koristiti grafičke i tablične modele. U starijim razredima pruža se opći (teorijski) uvod u temu i proučavanje različitih vrsta računalnog modeliranja na razini matematičkih („proračun“), grafičkih, simulacijskih modela povezanih s društvenim, biološkim i tehničkim sustavima i procesima. . Izborni predmeti za srednjoškolce učinkovit su oblik naprednog učenja računalnog modeliranja.

Osnovni koncepti, koji bi studenti trebali usvojiti nakon proučavanja odjeljka "Formalizacija i programiranje":

Predmet, model, modeliranje; formalizacija; informacijski model; informacijska tehnologija za rješavanje problema; kompjuterski eksperiment.

Na kraju odjeljka učenici trebaju znati :

· O postojanju više modela za isti objekt;

· Faze informacijske tehnologije za rješavanje problema pomoću računala.

učenici bi trebali biti u mogućnosti :

· Navesti primjere modeliranja i formalizacije;

· Navesti primjere formaliziranog opisa objekata i procesa;

· Navedite primjere sustava i njihovih modela.

· Izgradite i istražite najjednostavnije informacijske modele na računalu.

V primjer programa iz računalne znanosti i informacijske tehnologije, sastavljen na temelju federalne komponente državnog standarda osnovnog općeg obrazovanja za sadržajnu liniju " Formalizacija i modeliranje" daje 8 sati. Trebalo bi proučiti sljedeća pitanja:

Formalizacija opisa stvarnih objekata i procesa, primjeri modeliranja objekata i procesa, uključujući računalno modeliranje. Računalno kontrolirani modeli.

Vrste informacijskih modela. Nacrti. 2D i 3D grafika.

Dijagrami, planovi, karte.

Stol kao alat za modeliranje.

- Kibernetički model upravljanja: upravljanje, povratna sprega.

Praktični rad:

1. Postavljanje i provođenje pokusa u virtualnom računalnom laboratoriju.

2. Izgradnja genealoškog stabla obitelji.

3. Izrada dijagrama i crteža u sustavu računalno potpomognutog projektiranja.

4. Konstrukcija i istraživanje računalnog modela koji analizira rezultate mjerenja i promatranja pomoću programskog sustava.

5. Konstrukcija i istraživanje računalnog modela koji analizira rezultate mjerenja i promatranja pomoću dinamičkih tablica.

6. Izgradnja i istraživanje geoinformacijskog modela u proračunskim tablicama ili specijaliziranom geoinformacijskom sustavu.

Na temelju toga moguća je sljedeća podjela linije "Formalizacija i modeliranje" na teme:

· Objekt. Klasifikacija objekata. Modeli objekata. 2h

· Klasifikacija modela. Glavne faze modeliranja. 2h

· Formalni i neformalni iskaz problema.

· Osnovna načela formalizacije. 2h

· Koncept informacijske tehnologije za rješavanje problema.

· Izgradnja informacijskog modela. 2h

Odgojno-obrazovni zadaci rješavani tijekom proučavanja informacijskog modeliranja.

Rješenje dolje navedenih zadataka omogućuje značajan utjecaj na opći razvoj i formiranje svjetonazora učenika, integraciju znanja o različite discipline, za rad s računalnim programima na profesionalnijoj razini.

Opći razvoj i oblikovanje svjetonazora učenika.

Prilikom podučavanja informacijskog modeliranja treba obavljati razvojnu funkciju, učenici nastavljaju upoznavanje s drugom metodom spoznavanja okolne stvarnosti - metodom računalnog modeliranja. Tijekom rada s računalnim modelima stječu se nova znanja, vještine i sposobnosti. Neke prethodno dobivene informacije se konkretiziraju i sistematiziraju, gledaju iz drugog kuta.

Ovladavanje modeliranjem kao metodom spoznaje.

Glavni naglasak treba staviti na razvoj općeg metodološkog pristupa konstrukciji računalnih modela i radu s njima. potrebno:

1. demonstrirati da modeliranje u bilo kojem području stručnosti ima sličnosti; često je moguće dobiti vrlo slične modele za različite procese;

2. istaknuti prednosti i nedostatke računalnog eksperimenta u usporedbi s pokusom punog opsega;

3. pokazati da i apstraktni model i računalo predstavljaju sposobnost spoznavanja svijeta oko sebe, a ponekad i upravljanja njime u interesu osobe.

Razvoj praktičnih vještina računalnog modeliranja.

Na primjeru niza modela iz različitih područja znanosti i prakse potrebno je pratiti sve faze računalnog modeliranja od proučavanja simuliranog predmetnog područja i formulacije problema do interpretacije rezultata dobivenih u studiji. tijek računalnog eksperimenta, kako bi se pokazala važnost i nužnost svake poveznice. Prilikom rješavanja konkretnih problema potrebno je istaknuti i naglasiti odgovarajuće faze rada s modelom. Rješenje ovog problema pretpostavlja postupno formiranje praktičnih vještina modeliranja, za koje se koriste obrazovni zadaci s postupno rastućom razinom složenosti i računalni laboratorijski rad.

Promicanje profesionalnog usmjeravanja i razvoj kreativnog potencijala učenika.

Učenici viših razreda suočeni su s problemom izbora budućeg zanimanja. Provođenje tečaja računalnog modeliranja može identificirati one od njih koji imaju sposobnost i sklonost istraživačkim aktivnostima. Istraživačke sposobnosti studenata treba razvijati na različite načine, tijekom cijelog kolegija, održavati interes za izvođenje računalnih eksperimenata s različitim modelima, te ponuditi zadatke povećane složenosti za izvođenje. Stoga je razvoj kreativnog potencijala učenika i karijerno vođenje jedan od ciljeva kolegija.

Prevladavanje predmetne disocijacije, integracija znanja.

U okviru tečaja osposobljavanja preporučljivo je razmotriti modele iz različitih područja znanosti, što kolegij čini djelomično integriranim. Da bi se razumjela bit fenomena koji se proučava, da bi se ispravno interpretirali dobiveni rezultati, potrebno je ne samo ovladati tehnikama modeliranja, već i navigirati područjem znanja u kojem se provodi istraživanje modela. Provedba interdisciplinarnog povezivanja u takvom kolegiju nije samo deklarirana, kao što je to ponekad slučaj u drugim disciplinama, već je često i temelj za svladavanje nastavnog gradiva.

Razvoj i profesionalizacija rada na računalu.

Studenti imaju zadatak ne samo realizirati predloženi model na računalu, već i najjasnije, u pristupačnom obliku, prikazati dobivene rezultate. Tu može pomoći izgradnja grafikona, dijagrama, dinamičkih objekata, korisni su i elementi animacije. Program mora imati adekvatno sučelje, voditi dijalog s korisnikom. Sve to pretpostavlja dodatne zahtjeve za znanjem i vještinama iz područja algoritama i programiranja, uvodi ih u potpunije proučavanje mogućnosti suvremenih paradigmi i programskih sustava.

1.2.3 Formiranje temeljnih pojmova u nastavi računalnog modeliranja

U sadašnjoj fazi ljudskog razvoja nemoguće je pronaći takvo područje znanja u kojem se modeli ne bi koristili u ovoj ili onoj mjeri. Znanosti, u kojima je pozivanje na istraživanje modela postalo sustavno, više se ne oslanjaju samo na intuiciju istraživača, već razvijaju posebne teorije koje otkrivaju zakonitosti odnosa između izvornika i modela.

Povijest manekenstva seže tisućama godina unatrag. Osoba je rano cijenila i često je koristila metodu analogija u praksi. Simulacija je prešla dug put – od intuitivne analogije do strogo znanstvene metode.

Prije početka podučavanja modeliranja potrebno je usmjeriti pozornost učenika na relevantnost onoga što se proučava: osoba već dugo koristi modeliranje za proučavanje objekata, procesa, pojava u različitim područjima. Rezultati ovih studija služe za utvrđivanje i poboljšanje karakteristika stvarnih objekata i procesa; razumjeti bit pojava i razviti sposobnost prilagođavanja ili upravljanja njima; za izgradnju novih objekata ili modernizaciju starih. Modeliranje pomaže osobi da donese informirane i promišljene odluke, da predvidi posljedice svojih aktivnosti. Zahvaljujući računalima, ne samo da je opseg modeliranja značajno proširen, već se pruža i sveobuhvatna analiza dobivenih rezultata.

Tijekom cijelog odjeljka Formalizacija i modeliranje učenici se upoznaju s osnovama. Učenici trebaju razumjeti što je model i koje su vrste modela. To je potrebno kako bi studenti tijekom istraživanja mogli odabrati i učinkovito koristiti programsko okruženje i odgovarajuće alate prikladne za svaki model.

Proučavanje odjeljka odvija se spiralno: počinje konceptom "objekta".

Predmet je određeni dio svijeta oko nas, koji se može promatrati kao cjelina.

Svojstva objekta - skup karakteristika objekta, po kojima se može razlikovati od drugih objekata.

Nakon sistematizacije pojmova povezanih s objektom, dolazi do glatkog prijelaza na koncepte modela, modeliranja, klasifikacije modela.

Pojmovi "model", "modeliranje" neraskidivo su povezani pa je preporučljivo razgovarati o njima u isto vrijeme.

Riječ "model" dolazi od latinske riječi modelium, što znači mjera, slika, metoda itd. Njegovo izvorno značenje povezivalo se s umijećem građenja, a u gotovo svim europskim jezicima koristilo se za označavanje slike, ili prototipa, ili stvari, u nečemu slične drugoj stvari.

U objašnjavajućem rječniku "Informatika" model se razumije kao "stvarni fizički objekt ili proces, teorijska konstrukcija, informacijska slika koja predstavlja bilo koja svojstva predmeta, procesa ili fenomena koji se proučava".

U filozofskoj se literaturi mogu pronaći definicije koje su bliske po značenju, koje se generaliziraju na sljedeći način: „Model se koristi u razvoju teorije predmeta u slučaju kada njegovo izravno praćenje nije moguće zbog ograničenja aktualna razina znanja i prakse. Podaci o objektu od izravnog interesa za istraživača dobivaju se proučavanjem drugog objekta, koji je u kombinaciji s prvom zajedništvom karakteristika koje određuju kvalitativne i kvantitativne specifičnosti oba predmeta."

U sličnoj definiciji, V.A. Shtoff, takav karakteristike modela:

· To je mentalno zamišljen ili materijalno ostvariv sustav;

· Reproducira ili prikazuje predmet istraživanja;

· U stanju je zamijeniti objekte;

· Njegovo proučavanje daje nove informacije o objektu.

A.I. Uemov ističe generalizirane karakteristike modela :

1. Model ne može postojati izolirano, jer je uvijek povezan s originalom, odnosno onim materijalnim ili idealnim sustavom koji zamjenjuje u procesu spoznaje.

2. Model ne samo da bi trebao biti sličan originalu, već i drugačiji od njega, a model odražava ona svojstva i odnose izvornika, koji su bitni za onoga tko ga koristi.

3. Model ima određenu namjenu.

Tako, model- to je pojednostavljena (u ovom ili onom smislu) slika izvornika, neraskidivo povezana s njim, odražavajući bitna svojstva, veze i odnose izvornika; sustav, čije proučavanje služi kao alat, sredstvo za dobivanje novih i (ili) potvrđivanje postojećih informacija o drugom sustavu.

Pojam modela odnosi se na temeljne opće znanstvene pojmove, a modeliranje je metoda spoznaje stvarnosti koju koriste različite znanosti.

Modeliranje - izgradnja modela za proučavanje predmeta, procesa, pojava.

Simulacijski objekt- širok pojam koji uključuje predmete žive ili nežive prirode, procese i pojave stvarnosti. Sam model može biti fizički ili idealni objekt. Prvi se nazivaju modeli u punoj mjeri, a drugi se nazivaju informacijski modeli. Primjerice, model zgrade je model zgrade u punoj mjeri, a crtež iste zgrade je njezin informacijski model predstavljen u grafičkom obliku (grafički model).

Klasifikacija informacijskih modela mogu se temeljiti na različitim principima. Ako ih klasificiramo prema dominantnoj tehnologiji u procesu modeliranja, tada možemo razlikovati matematičke modele, grafičke modele, simulacijske modele, tablične modele, statističke modele itd. (biološke) sustave i procese, modele procesa optimalnog ekonomskog planiranja, modeli odgojno-obrazovne djelatnosti, modeli znanja itd. Klasifikacijska pitanja su važna za znanost, jer omogućuju vam formiranje sustavnog pogleda na problem, ali njihovu važnost ne treba precijeniti. Različiti pristupi klasificiranju modela mogu biti jednako korisni. Osim toga, određeni model nikako se ne može uvijek pripisati jednoj klasi, čak i ako se ograničimo na gornji popis.

Materijalni (u punoj veličini) i informacijski modeli.

Prema načinu prezentacije modeli se dijele na materijalne i informativne (vidi. shema 2).

Materijalni modeli se inače mogu nazvati objektivnim ili fizičkim. Oni reproduciraju geometrijska svojstva originala i imaju pravo utjelovljenje.

Primjeri modela materijala:

1. Dječje igračke (lutke - model djeteta, mekane igračke za životinje - model živih životinja, autići - model pravih autića itd.).

2. Globus - model planeta Zemlje.

3. Školska pomagala (ljudski kostur - model pravog kostura, model atoma kisika itd.)

4. Fizikalni i kemijski pokusi.

Informacijski modeli se ne mogu dodirnuti niti vidjeti, nemaju materijalno utjelovljenje, jer su izgrađeni samo na informacijama.

Informacijski model - skup informacija koji karakteriziraju svojstva i stanja predmeta, procesa, pojave, kao i odnos s vanjskim svijetom.

Informacijski modeli uključuju verbalne i znakovne modele.

Verbalni model je informacijski model u mentalnom ili govornom obliku.

Primjeri verbalnih obrazaca:

1. Model ljudskog ponašanja pri prelasku ulice. Osoba analizira situaciju na cesti (prometna signalizacija, prisutnost i brzina automobila i razvija model svog kretanja)

2. Ideja izumitelja - model izuma.

3. Glazbena tema koja je proletjela skladateljevom glavom – model budućeg glazbenog djela.

Model znaka - informacijski model izražen posebnim znakovima, t.j. bilo kojim formalnim jezikom.

Primjeri kultnih modela:

1. Crtež kuhinjskog namještaja - model namještaja za kuhinju.

2. Shema moskovskog metroa - model moskovskog metroa.

3. Grafikon promjena tečaja eura je model rasta (deprecijacije) tečaja eura.

Verbalni i znakovni modeli obično su međusobno povezani. Mentalna slika (na primjer, put do određene adrese) može se odjenuti u simbolički oblik, na primjer, u dijagram. Suprotno tome, model znaka pomaže u stvaranju ispravne mentalne slike u umu.

Prema načinu implementacije modeli informacijskih znakova dijele se na računalne i neračunalne.

Informacijski modeli koriste se u teorijskim proučavanjima objekata modeliranja. Danas je glavni alat za informacijsko modeliranje računalna tehnologija i informacijska tehnologija.

Računalni model je model implementiran pomoću softverskog okruženja.

Računalno modeliranje uključuje napredovanje realizma informacijskog modela na računalu i proučavanje uz pomoć ovog modela objekta modeliranja – računskog eksperimenta.

Grafičko, tabelarno i matematičko modeliranje prikladno je provesti pomoću računala. Za to sada postoje različiti softverski alati: programski sustavi (SP), elektroničke tablice (ET), matematički paketi (MP), sustavi za upravljanje bazama podataka (DBMS), grafički uređivači (GR) itd.

Formalizacija.

Predmetno područje informatike uključuje alate i metode računalnog modeliranja. Računalni model može se stvoriti samo na temelju dobro formaliziranog informacijskog modela. Što je formalizacija?

Formalizacija informacija o određenom objektu je njegov odraz u određenom obliku. Možete reći i ovo: formalizacija je svođenje sadržaja na formu. Formule koje opisuju fizičke procese su formalizacija tih procesa. Radio krug elektroničkog uređaja je formalizacija funkcioniranja ovog uređaja. Bilješke napisane na notnom listu su formalizacija glazbe itd.

Formalizirani informacijski model je određeni skup znakova (simbola) koji postoje odvojeno od objekta modeliranja i mogu se prenositi i obraditi. Implementacija informacijskog modela na računalu svodi se na njegovo formaliziranje u formate podataka s kojima se računalo može "brusiti".

Ali možemo govoriti o drugoj strani formalizacije primijenjene na računalo. Program u određenom programskom jeziku je formalizirani prikaz procesa obrade podataka. To nije u suprotnosti s gornjom definicijom formaliziranog informacijskog modela kao skupa znakova, budući da strojni program ima predznak. Računalni program je model ljudske aktivnosti u obradi informacija, sveden na slijed elementarnih operacija koje računalni procesor može izvesti. Stoga je računalno programiranje formalizacija procesa obrade informacija. A računalo djeluje kao formalni izvršitelj programa.

Faze informacijskog modeliranja

U procesu modeliranja razlikuju se 4 faze (vidi. Shema 3):

1. Iskaz problema.

2. Razvoj modela.

3. Računalni eksperiment.

4. Analiza rezultata simulacije.

Formulacija problema

Opis zadatka

Zadatak (ili problem) formuliran je uobičajenim jezikom i opis treba biti jasan. Glavna stvar u ovoj fazi je definirati objekt modeliranja i razumjeti kakav bi trebao biti rezultat.

Formulacija cilja simulacije

Ciljevi modeliranja mogu biti:

Poznavanje okolnog svijeta;

Stvaranje objekata s određenim svojstvima (ovaj cilj odgovara formulaciji problema "kako učiniti...");

Utvrđivanje posljedica utjecaja na objekt i donošenje ispravne odluke (ovaj cilj odgovara iskazu problema "što će se dogoditi ako ...");

Utvrđivanje učinkovitosti upravljanja objektom (procesom).

Analiza objekta

U ovoj fazi, na temelju opće formulacije problema, jasno se identificiraju modelirani objekt i njegova glavna svojstva. Budući da je u većini slučajeva izvorni objekt cijeli skup manjih komponenti koje su u nekoj međusobnoj povezanosti, analiza objekta podrazumijeva dekompoziciju (rasparčavanje) objekta kako bi se identificirale komponente i priroda veza među njima.

2. Razvoj modela

Informacijski model

U ovoj fazi otkrivaju se svojstva, stanja i druge karakteristike elementarnih objekata, formira se ideja o elementarnim objektima koji čine izvorni objekt, tj. informacijski model.

Ikonični model

Informacijski model se u pravilu prikazuje u jednom ili drugom simboličkom obliku, koji može biti računalni ili neračunalni.

Računalni model

Postoji veliki broj softverskih sustava koji omogućuju istraživanje (modeliranje) informacijskih modela. Svako okruženje ima svoje alate i omogućuje vam rad s određenim vrstama informacijskih objekata, što uzrokuje problem odabira najprikladnijeg i najučinkovitijeg okruženja za rješavanje problema.

3. Računalni eksperiment

Plan simulacije

Plan modeliranja treba odražavati slijed rada s modelom. Razvoj testa i testiranje modela trebali bi biti prve stavke u ovom planu.

Testiranje- postupak provjere ispravnosti modela.

Test- skup početnih podataka za koji je rezultat unaprijed poznat.

Ako se vrijednosti testa ne podudaraju, potrebno je potražiti i ukloniti uzrok.

Tehnologija modeliranja

Tehnologija simulacije- skup svrhovitih radnji korisnika nad računalnim modelom.

4. Analiza rezultata simulacije

Krajnji cilj modeliranja je donošenje odluka koje treba razviti na temelju sveobuhvatne analize dobivenih rezultata. Ova faza je odlučujuća - ili se istraživanje nastavlja (povratak na 2 ili 3 faze), ili završava.

Rezultati testiranja i eksperimentiranja služe kao osnova za razvoj rješenja. Ako rezultati ne odgovaraju ciljevima zadatka, tada su u prethodnim fazama napravljene pogreške. To može biti previše pojednostavljena konstrukcija informacijskog modela, ili neuspješan izbor metode ili okruženja za modeliranje, ili kršenje tehnoloških tehnika prilikom izgradnje modela. Ako se takve greške utvrde, tada je potrebno urediti model, tj. povratak na jednu od prethodnih faza. Proces se nastavlja sve dok rezultati simulacije ne ispune ciljeve simulacije.

Kod rješavanja konkretnog problema neke od faza se mogu isključiti ili poboljšati, neke dodati.

1.3 Razvijanje kreativnih sposobnosti učenika pri korištenju obrazovnih i kreativnih zadataka računalnog modeliranja

Popis ciljeva, čije se postizanje osigurava nastavom informatike na stupnju osnovnog općeg obrazovanja, ukazuje na razvoj kreativnih sposobnosti ICT-om. Promatramo li ciljeve nastave informatike i informacijske tehnologije u fazi srednjeg (potpunog) obrazovanja, vidjet ćemo da se ovdje, osim ICT alata, pretpostavlja razvoj kreativnih sposobnosti razvojem i korištenjem računala. znanstvene metode. Po našem mišljenju, modeliranje i formalizacija su u najvećoj mjeri one metode informatike čiji će razvoj i korištenje, u kombinaciji s njihovom implementacijom putem ICT-a, dovesti do povećanja razine razvoja kreativnih sposobnosti. .

Modeliranje je kreativan proces, stoga poučavanje ove teme ima velike mogućnosti za razvoj kreativnih sposobnosti učenika. Razmotrimo neke aspekte podučavanja modeliranja u školskom kolegiju informatike.

Prema M.P. Lapchik i dr. Temu "Glavne faze računalnog modeliranja" treba proučavati u specijaliziranim kolegijima usmjerenim na modeliranje. Isti autori ističu da bi prilikom proučavanja linije „Modeliranje i formalizacija“ u osnovnom kolegiju studenti trebali moći „u jednostavnim slučajevima provesti sistemsku analizu objekta (formalizaciju) kako bi izgradili njegov informacijski model“ i „ provesti računski eksperiment na najjednostavnijem matematičkom modelu." Ove vještine sastavni su dio holističkog procesa modeliranja. Stoga smatramo da je proučavanje ove teme obvezno u osnovnom kolegiju.

Provedimo komparativnu analizu glavnih faza računalnog modeliranja (autor - N.V. Makarova) i strukture kreativnog procesa (autor - Ya.A. Ponomarev):

Koraci simulacije	Faze kreativnog procesa
1. Izjava o problemu: opis zadatka; svrha simulacije; analiza objekta.	1. Svijest o problemu: pojava problematične situacije; osmišljavanje i razumijevanje dostupnih podataka; iskaz problema (pitanja).
2. Razvoj modela.	2. Rješenje problema: razvoj hipoteze; razvoj rješenja, eksperiment.
3. Računalni eksperiment.
4. Analiza rezultata simulacije (ako rezultati ne zadovoljavaju ciljeve, tada su u prethodnim fazama napravljene greške).	3. Provjera rješenja (kao rezultat provedbe ove faze, postavljena hipoteza možda neće biti opravdana, tada se zamjenjuje drugom).

Usporedba faza omogućuje nam da zaključimo da se proces modeliranja lako uklapa, da je u skladu s kreativnim procesom. Stoga poučavanje učenika modeliranju, a posebno njegovom postupnom planiranju, vodi do formiranja znanja i planiranja kreativnih aktivnosti.

Budući da su sve faze modeliranja određene zadatkom i ciljevima modeliranja, za svaku specifičnu klasu modela shema može doživjeti određene promjene. Dakle, u odnosu na matematičke modele, izjava problema podijeljena je u sljedeće faze:

1. isticanje pretpostavki na kojima će se temeljiti matematički model;

3. zapis matematičkih odnosa koji povezuju rezultate s početnim podacima (ovaj odnos je matematički model).

Evo primjera dvojice učenika koji ispunjavaju zadatak za razvoj matematičkog modela mase portfelja školarca:

Rješenje 1:

Rješenje 2:

1. Isticanje pretpostavki: masa dnevnika jednaka je masi bilježnice; broj bilježnica i broj udžbenika jednak je broju predmeta određenog dana; aktovka sadrži samo bilježnice, dnevnik, udžbenike i pernicu. m4 (kg) je težina kanistera; n (kom) - broj subjekata; 3. Matematički model M = m1 + m2 n + m3 (n + 1) + m4, gdje je m1> 0, m2> 0, m3> 0, m4> 0, n> 1.

1. Isticanje pretpostavki: svi udžbenici imaju istu masu; sve bilježnice imaju istu masu; aktovka može sadržavati bilježnice, dnevnik, udžbenike, pernicu i "nešto drugo" (igračku, sendvič i sl.). 2. Određivanje početnih podataka i rezultata: m1 (kg) - težina praznog portfelja; m2 (kg) - masa jednog udžbenika; m3 (kg) - masa jedne bilježnice; m4 (kg) je masa dnevnika; m5 (kg) - masa kanistera; m6 (kg) je masa "nečeg drugog"; n1 (kom) - broj udžbenika; n2 (kom) - broj bilježnica; M (kg) je masa studentskog portfelja. 3. Matematički model: M = m1 + m2 n1 + m3 n2 + m4 + m5 ++ m6, gdje je m1> 0, m2> 0, m3> 0, m4> 0, m5> 0, m6> 0, n1> 0, n2> 0.

Ovaj primjer jasno potvrđuje da zadaci ove vrste omogućuju jasno praćenje faznog stvaranja modela i živopisan su primjer kreativne aktivnosti učenika. Iznoseći različite pretpostavke, svaki učenik dobiva svoj poseban model.

Nakon pregleda i analize zadatnog aparata udžbenika informatike koji se preporučuje učenicima srednjih škola, zbog prisutnosti zadataka modeliranja vezanih uz odgojno-kreativni, možemo zaključiti da gotovo svi udžbenici imaju zadatke za formalizaciju i primjenu matematičkih metoda, kao i zadaci drugih vrsta čije se rješavanje svodi na korištenje matematičkog aparata. Međutim, autori udžbenika praktički ne nude zadatke za razvoj takvih komponenti kreativnih sposobnosti pojedinca kao što su sposobnost uočavanja problema i proturječnosti, kritičko razmišljanje i sposobnost donošenja vrijednosnih sudova, sposobnost pronalaženja potrebnih informacija i prijenosa podataka. , primijeniti u kontekstu problema, sposobnosti formuliranja i preformuliranja zadataka, komunikacije i kreativnosti itd.

Po učestalosti upotrebe pojam "zadatak" jedan je od najraširenijih u znanosti i obrazovnoj praksi. Neki autori pojam "zadatka" smatraju nedefiniranim i u najširem smislu označava nešto što zahtijeva izvršenje, rješenje. U pogledu korištenja nastavnih sredstava djeluje kao sredstvo svrhovitog formiranja znanja, vještina i sposobnosti. Nažalost, u udžbenicima se zadaci još uvijek koriste uglavnom za formiranje sposobnosti primjene znanja (u smislu pamćenja činjenica i njihove reprodukcije). U našem studiju razmatrat ćemo obrazovne i kreativne zadatke koji uključuju drugačiju shemu rješenja, koristeći netradicionalne metode i sredstva. Ovo je već nova faza u korištenju zadataka, kada služe za razvoj osobnosti i obrazovanje učenika.

Većina zadataka informacijskog modeliranja odnosi se na obrazovne i kreativne zadatke (UTT), čiju je definiciju, obrazloženje sadržaja i uloge, kao i klasifikaciju predložio V.I. Andrejev. Zaustavimo se detaljnije na pojmu odgojno-kreativnih zadataka i njihovoj klasifikaciji.

"Edukativni i kreativni zadatak- to je oblik organiziranja sadržaja nastavnog materijala, uz pomoć kojeg nastavnik uspijeva stvoriti kreativnu situaciju za učenike, izravno ili neizravno postaviti cilj uvjeta i zahtjeva odgojno-obrazovne i kreativne aktivnosti, u procesu kojim učenici aktivno ovladavaju znanjima, vještinama, vještinama, razvijaju kreativne sposobnosti pojedinca."

Prema našem mišljenju, u nastavi modeliranja moguće je koristiti odgojno-kreativne zadatke za razvoj različitih komponenti kreativnih sposobnosti.

Klasifikacija obrazovnih i kreativnih zadataka koju je predložio V.I. Andreev je prilično opsežan.

Klasifikacija obrazovnih i kreativnih zadataka u svezi s njihovom upotrebom za razvoj kreativnih sposobnosti pojedinca:

	Primjeri zadataka modeliranja	Razvijajuće komponente kreativnosti
1. Problemi s netočno prezentiranim informacijama	Već spomenuti problem studentskog portfelja, u kojem praktički nema početnih informacija, već samo cilj aktivnosti. Razviti relacijski model za putničku agenciju.	Sposobnost pronalaženja potrebnih informacija i primjene u kontekstu zadatka
2. Zadaci za prognoziranje	Matematičko modeliranje: kolika će biti populacija Rusije do 2050. Verbalno ili grafičko modeliranje: razviti model za školu 21. stoljeća.	Sposobnost generiranja ideja, hipoteze
3. Zadaci za optimizaciju	Kolike su dimenzije duljine i širine pravokutnog presjeka površine S, najmanje će se potrošiti ograda?	Fleksibilnost, racionalizam razmišljanja
4. Zadaci za recenziranje	Zadaci za procjenu adekvatnosti modela: matematički model ovisnosti rasta populacije amebe o plodnosti izražava se sljedećom formulom: H (I + 1) = H (I) * 2. Odražava li ovaj model stvarni proces? Koje dodatne čimbenike treba uzeti u obzir?	Kritičko razmišljanje, sposobnost donošenja vrijednosnih sudova
5. Zadaci za otkrivanje proturječnosti i formuliranje problema	Gradsko kino, kapaciteta 100 sjedećih mjesta, ima 5 projekcija dnevno. Tijekom tjedna bit će prikazan film "Turski gambit". Istražite situaciju s različitih stajališta formirajući zadatke za rješavanje problema kao što su "što će se dogoditi ako..." i "kako učiniti da...". Formulirajte zaključke i dajte preporuke.	Sposobnost sagledavanja problema i kontradikcija
6. Zadaci za izradu algoritamskih i heurističkih recepata	Razviti algoritam za izradu modela šahovske ploče u grafičkom uređivaču. Razviti algoritam za pretvaranje nestrukturiranih informacija o objektu u tablicu oblika "objekt-svojstvo" ili "objekt-objekt". Izradite opisni model ponašanja pri susretu s osobom suprotnog spola.	Sposobnost generaliziranja i sužavanja mentalnih operacija, sposobnost razmišljanja o razmišljanju
7. Zadaci za ispravnu formulaciju problema	Matematički model je dan u obliku dijagrama. Napravite tablicu za koju se može izraditi takav dijagram (tablica bi trebala imati smisla). Zamislite problem, čijim se rješenjem može dobiti logički model oblika (A V) → S.	Sposobnost formuliranja i preformuliranja ciljeva
8. Logički zadaci	Zadaci za izradu logičkih modela. Zadaci za razvoj strukturnih (hijerarhijskih, mrežnih, relacijskih) modela.	Intelektualne i logičke sposobnosti
9. Projektni zadaci	Računalni dizajn, modeliranje objekta prema tehničkom crtežu ili crtežu na kojem nedostaju linije, finaliziranje oblika detalja objekta itd.	Sposobnost dizajna

Naravno, ograničen broj sati posvećenih proučavanju smjera "Modeliranje i formalizacija" u osnovnom kolegiju informatike prepreka je potpunom korištenju sustava obrazovnih i kreativnih zadataka u nastavi. Međutim, ovi se zadaci mogu svrstati u različite informatičke teme. Iz uvjeta problema vidljivo je da je za njihovo rješavanje i implementaciju informacijskih modela dovoljno posjedovati vještine rada u univerzalnim programskim okruženjima: grafički i tekstualni uređivač, računalne prezentacije, proračunske tablice i DBMS. Mogućnosti ovih softverskih alata su takve da vještim odabirom zadataka, stvaranjem atmosfere kreativnosti u učionici, korištenje ovih programa pomaže u razvijanju mašte učenika, fantazije, intuicije, inicijative, t.j. one osobne kvalitete koje se klasificiraju kao kreativne. Stoga se neki od zadataka mogu primijeniti pri podučavanju informacijske tehnologije u osnovnom kolegiju informatike. Također ih je moguće koristiti u specijaliziranim tečajevima usmjerenim na modeliranje ili informacijsku tehnologiju.

Obrazovni i kreativni zadaci koje mi preporučujemo primjenjuju se u fazi postavljanja i formaliziranja zadatka, au razvoju simboličkog informacijskog modela informacijske tehnologije su samo sredstvo implementacije i istraživanja stvorenog modela. Tako se, primjerice, zadaci s netočno prikazanim informacijama (zadaci s nedostatkom početnih informacija, zadaci s suvišnim informacijama, zadaci s proturječnim početnim informacijama, zadaci u kojima praktički nema početnih informacija, već samo cilj aktivnosti) mogu koristiti kada nastavni rad u bilo kojem softverskom okruženju. Potreba za razvojem algoritamskog recepta može biti sadržana u stanju problema ili se može pojaviti u procesu njegovog rješavanja ili implementacije softvera. Upravljački i komunikacijsko-kreativni zadaci mogu se primijeniti u projektnim aktivnostima i grupnom radu. Stoga smatramo mogućim zajednički podučavati informacijsku tehnologiju i informacijsko modeliranje u svrhu dubljeg, svjesnog i smislenijeg proučavanja obje linije, a što je najvažnije - podizanja razine razvoja kreativnih sposobnosti učenika.

Dakle, poučavanje razvoja modela kao integralnog postupnog procesa i široka primjena obrazovnih i kreativnih zadataka omogućuje nam da ukažemo na pedagoške mogućnosti poučavanja informacijskog modeliranja kao kreativnog procesa.

Poglavlje II. Eksperimentalni rad na proučavanju uloge odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja u razvoju kreativnih sposobnosti učenika

Posebnu ulogu u pedagoškim istraživanjima imaju eksperiment - posebno organizirano testiranje jedne ili druge metode, prihvaćanje rada radi utvrđivanja njezine pedagoške učinkovitosti.

Eksperiment (od lat. Experimentum - ogled, iskustvo) je metoda spoznaje, uz pomoć koje se istražuje pedagoški fenomen u prirodnim ili umjetno stvorenim, kontroliranim i kontroliranim uvjetima te se traži način rješavanja znanstvenog problema. . Dakle, eksperiment je metoda pedagoškog istraživanja u kojoj se aktivno utječe na pedagoške pojave stvaranjem novih uvjeta koji odgovaraju cilju istraživanja. Eksperiment bi trebao biti odgovor na neko pitanje. Trebao bi imati za cilj provjeriti hipotezu. Nema eksperimenta bez hipoteza, kao što nema eksperimenta bez uvjerljivih teorijskih i statističkih dokaza koji zadovoljavaju suvremene zahtjeve.

Postoje različite klasifikacije vrsta eksperimenata.

U našem slučaju koristit ćemo se komparativnim eksperimentom - kada se u jednoj grupi rad (obuka) izvodi po novoj metodologiji, au drugoj - prema općeprihvaćenoj, nego u eksperimentalnoj skupini, a istovremeno vrijeme je zadatak identificirati najveću učinkovitost različitih metoda. Takav se pokus uvijek provodi na temelju usporedbe dviju sličnih paralelnih skupina, razreda - eksperimentalne i kontrolne.

2.1 Opis eksperimentalnog rada

Pedagoški eksperiment proveden je u državnoj obrazovnoj ustanovi grada Moskve, obrazovnom centru br. 1456. Sudionici eksperimenta su učenici jednog od 9 razreda. Istraživanje je provedeno tijekom 3. tromjesečja akademske godine 2008.-2009.

Dio učenika (10 osoba) koji su pohađali izborni predmet čine eksperimentalnu skupinu; od preostalih učenika, 10 je nasumično odabrano u kontrolnu skupinu.

Uspoređene skupine učenika jednake su po početnim podacima i po uvjetima pedagoškog procesa pri provođenju formativnog eksperimenta.

Trebamo saznati kako korištenje odgojno-kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja utječe na razvoj kreativnih sposobnosti učenika.

U tu svrhu provodi se usporedni pedagoški eksperiment, gdje jedna skupina (eksperimentalna) pohađa fakultativni nastavu, koja se izvodi prema metodologiji koju smo razvili, a druga (kontrolna) ne uči po ovoj metodologiji.

Kao radna hipoteza sugerirano je da će poučavanje računalnog modeliranja prema našoj razvijenoj metodologiji, u kojoj se koriste obrazovni i kreativni zadaci, doprinijeti povećanju razine razvoja kreativnih sposobnosti učenika (odnosno komponenti kreativnih sposobnosti kao što su originalnost i jedinstvenost).

Eksperimentalni rad sastojao se od tri faze.

1. faza - utvrđivanje. Svrha mu je bila identificirati stupanj razvijenosti kreativnih sposobnosti učenika.

2. faza - Formativno. Svrha: povećati razinu razvoja kreativnih sposobnosti školaraca korištenjem obrazovnih i kreativnih zadataka u nastavi grafičkog modeliranja u izbornoj nastavi.

Faza 3 - kontrola. Svrha ove faze je identificirati razinu razvoja kreativnih sposobnosti školaraca (ponovno testiranje).

Tako, 1. faza – utvrđivanje – utvrđivanje razine razvijenosti kreativnih sposobnosti učenika.

U početku je analizirana razina razvijenosti kreativnih sposobnosti učenika. U ovoj fazi proveli smo ulazno testiranje: test "Dijagnostika neverbalne kreativnosti" (vidi prilog). Dijagnostičke mogućnosti prilagođene verzije metodologije ovog testa omogućuju procjenu dvije komponente kreativnih sposobnosti kao što su originalnost i jedinstvenost.

Vidi tablicu 3 za rezultate ispitivanja.

2. faza - Formativno. Svrha etape: podizanje razine razvoja kreativnih sposobnosti školaraca podučavanjem računalnog modeliranja u izbornoj nastavi.

U ovoj fazi, prilikom izvođenja fakultativne nastave, koristili smo blok izbornog predmeta koji smo razvili, koji odgovara sljedećem tematskom planiranju (vidi tablicu 1.). Kao programsko okruženje za razvoj kreativnih sposobnosti kroz obuku iz računalnog modeliranja odabrali smo grafički uređivač Paint.

Stol 1.

Tematski plan bloka "Grafičko modeliranje"

Broj lekcije	Tema lekcije	Broj sati	Vrsta obrazovne djelatnosti
1	Model i koncepti modeliranja. Klasifikacije modela. Grafički modeli	1	Predavanje s elementima razgovora
2	Koraci simulacije	1	Predavanje s elementima razgovora
3-5	Laboratorijski rad br.1 "Modeliranje geometrijskih oblika"	3 (1+2)	Laboratorijska radionica
6-9	Dizajn je vrsta modeliranja. Laboratorijski rad br. 2 "Računalni dizajn"	4 (2+2)	Predavanje s elementima razgovora. Laboratorijska radionica
10-13	Laboratorijski rad br. 3 "Modeliranje volumetrijskih konstrukcija"	4 (2+2)	Laboratorijska radionica
14	Rezimirajući. Izložba radova učenika	1
Ukupno:	14

Razvijajući kolegij o podučavanju računalnog modeliranja, nastojali smo odabrati zadatke za laboratorijski rad na način da pridonose razvoju kreativnih sposobnosti učenika.

Glavni dio bloka je sastavljen laboratorijski radovi ... Laboratorijski rad je glavni oblik rada u informatičkoj nastavi. Laboratorijski rad studentima pruža mogućnost samostalnog bavljenja istraživačkim aktivnostima, što im omogućuje konsolidaciju stečenog znanja i pomaže u postavljanju temelja za daljnji samostalan rad.

Laboratorijski rad sastoji se od dva dijela: prvi dio uključuje uzorke obrazovnih i kreativnih zadataka u kojima se prate sve faze modeliranja; drugi dio sadrži zadatke za samoispunjenje. Takva struktura laboratorijskog rada je opravdana: prvi dio vam omogućuje da formirate vještine na reproduktivnoj razini, drugi pruža priliku za konsolidaciju stečenih vještina, doprinosi očitovanju i razvoju kreativnih sposobnosti.

Laboratorijski radovi daju se studentima u tiskanom obliku. Sadržaj fragmenata laboratorijskog rada, koji je označen sivom bojom, rezultat je zajedničkog rada nastavnika i učenika, odnosno procesa rasprave o zadatku (vidi i 2).

Svi učenici koji su pohađali izborni predmet imali su vještine rada u okruženju grafičkog urednika Paint, budući da su izborni predmet iz informatike pohađali u 8. razredu. U drugim okolnostima, nastavu koju smo razvili možemo izvoditi nakon proučavanja teme "Tehnologija obrade grafičkih informacija" u kolegiju informatike, na primjer, u 10. ili 11. razredu.

Posljednja, završna faza eksperimentalnog rada je kontrolna faza. Svrha ove faze je identificirati razinu razvoja kreativnih sposobnosti školaraca.

Ova faza uključuje ponovno testiranje sudionika u eksperimentalnoj i kontrolnoj skupini pomoću testa "Dijagnostika neverbalne kreativnosti" (vidi Dodatak), radi provjere učinkovitosti treninga, kao i usporedbu s rezultatima faze utvrđivanja.

Vidi tablicu 4 za rezultate ispitivanja.

2.2. Metodički razvoj nastave grafičkog modeliranja u kolegiju informatike

Kao i kod svakog drugog modeliranja, počevši od grafičkog modeliranja, trebate odabrati njegov objekt, odrediti ciljeve modeliranja, oblikovati informacijski model u skladu sa zadatkom i odabrati alat za modeliranje.

U okruženju grafičkog uređivača, koji je zgodan alat za izgradnju grafičkih modela, nastaju grafički objekti – slike. Svaki je crtež, s jedne strane, model nekog originala (stvarnog ili mentalnog objekta), a s druge strane je objekt grafičkog uređivača.

U okruženju grafičkog uređivača vrlo je važno biti sposoban stvoriti generalizirani informacijski model grafičkog objekta (vidi tablicu 2).

tablica 2

Informacijski model grafičkog objekta

Za izradu računalnih grafičkih modela potrebno je riješiti sljedeće zadatke:

· Modeliranje geometrijskih operacija, osiguravajući točnu konstrukciju u grafičkom uređivaču;

Modeliranje grafičkih objekata zadanih svojstava, posebice oblika i veličine

Popis zahtjeva za znanje i vještine studenata potrebnih za studiranje grafičkog modeliranja:

1. Učenici trebaju znati:

· Načini prikazivanja slika u memoriji računala; pojmovi piksela, rastera, kodiranja boja, video memorije;

Koja su područja primjene računalne grafike;

· Imenovanje grafičkih urednika;

· Svrha glavnih komponenti okruženja grafičkog uređivača Paint: radno područje, izbornik alata, grafički primitivi, paleta, gumica itd.

2. Učenici bi trebali biti sposobni:

· Izgradite slike pomoću grafičkog uređivača Paint;

· Spremite crteže na disk i učitajte s diska.

Primjeri laboratorijskih radova:

Laboratorijski rad br.1 "Modeliranje geometrijskih oblika"

Zadatak 1. "Pravilan trokut"

1. faza. Formulacija problema

OPIS PROBLEMA

Konstruirajte jednakostranični trokut s zadanom stranom.

SVRHA SIMULACIJE

FORMALIZACIJA PROBLEMA

2. faza. Razvoj modela

Konstruirajte trokut koristeći algoritam (vidi sliku 1) i dokažite da je dobiveni trokut doista ispravan. Ovaj algoritam je predložio Euklid u IV stoljeću. PRIJE KRISTA.

Sl. 1. Algoritam za konstruiranje jednakostraničnog trokuta s zadanom stranom

EKSPERIMENTALNI plan

1. Testiranje modela izgrađenog prema zadanom algoritmu usklađivanjem s izvornim segmentom.

2. Izgradnja i testiranje modela korištenjem vlastitog algoritma s istim početnim podacima.

3. Istraživanje i analiza dvaju konstrukcijskih algoritama kako bi se odredio najbolji.

PROVOĐENJE ISTRAŽIVANJA

1. Dokazati ispravnost navedenih i vlastitih algoritama za model.

2. Kombinirajte konstrukcije izrađene prema različitim algoritmima.

4. faza. Analiza rezultata

Ako se brojke nisu podudarale prilikom poravnanja, promijenite algoritam konstrukcije ili povećajte točnost algoritma radom na povećanom mjerilu (pod povećalom). Ako se podudara, odaberite najprikladniji algoritam.

Problem 2. "Pravilan šesterokut"

1. faza. Formulacija problema

OPIS PROBLEMA

Konstruirajte pravilan šesterokut s zadanom stranom.

SVRHA SIMULACIJE (prostor za odgovore učenika)

_____________________________________________________________

FORMALIZACIJA ZADATAKA (tablicu popunjavaju učenici)

Pojašnjavajuće pitanje

Odgovor

2. faza. Razvoj modela

Konstruirajte šesterokut koristeći algoritam (vidi sliku 2) i dokažite da je dobiveni šesterokut doista ispravan.

sl. 2. Algoritam za konstruiranje jednakostraničnog šesterokuta s zadanom stranom

3. faza. Računalni eksperiment

EKSPERIMENTALNI Plan (prostor za odgovore učenika)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

ISTRAŽIVANJE (prostor za odgovor učenika)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4. faza. Analiza rezultata (prostor za odgovore učenika)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

1. Konstruiraj jednakokračni trokut za zadanu osnovicu a i visinu h.

2. Konstruirajte pravokutni trokut duž hipotenuze i kraka.

3. Konstruirajte jednakokračni trokut uz bočni i vršni kut.

4. Konstruiraj trokut na tri strane.

5. Konstruiraj pravilni osmerokut s zadanom stranom.

6. Konstruiraj trokut uz dvije stranice i kut između njih.

7. Konstruiraj paralelogram duž zadanih stranica i kuta između njih.

8. Konstruirajte trokut duž suprotne stranice po kutu i visini, povučenom iz vrha ovog kuta.

9. Konstruiraj trokut uz dvije stranice i visinu spuštenu na jednu od njih.

10. Konstruiraj jednakokračni trokut po osnovici i polumjeru opisane kružnice.

Laboratorijski rad br. 2 "Računalni dizajn"

Zadatak. "Modeliranje parketa"

1. faza. Formulacija problema

OPIS PROBLEMA

U Sankt Peterburgu i njegovoj okolici nalaze se veličanstvene palače-muzeji, koji sadrže umjetnička djela velikih ruskih i europskih majstora. Osim prekrasnih djela slikarstva, kiparstva, namještaja, ovdje su sačuvani jedinstveni uzorci parketa. Skice ovih parketa izradili su veliki arhitekti. A njihove ideje realizirali su majstori parketa.

Parket se sastoji od dijelova različitih oblika i vrsta drva. Detalji parketa mogu se razlikovati u boji i drvenom uzorku. Od tih dijelova parketari na posebnom stolu sklapaju međusobno kompatibilne blokove. Od ovih blokova na podu u prostoriji sastavlja se pravi parket.

Jedna od varijanti parketa sastoji se od pravilnih geometrijskih oblika (trokuta, kvadrata, šesterokuta ili složenijih oblika). U raznim kombinacijama detalji parketa mogu dati jedinstvene uzorke. Zamislite sebe kao dizajnera parketa koji dovršava narudžbu.

Zadatak je tipa "Kako učiniti...".

SVRHA SIMULACIJE

Izradite skicu parketa.

SREDNJI CILJEVI

Razviti set standardnih dijelova za parket - izbornik parketa (vidi sl. 1).

Sl. 1. Parket meni

Dizajnirajte standardni blok parketa od dijelova.

FORMALIZACIJA PROBLEMA

Pojašnjavajuće pitanje	Odgovor
Što se modelira?	Geometrijski objekt - Poligon
	Poligon je pravilan. Broj strana poligona - 3, 4, 6
Što se pita?	Segment linije jednak stranici poligona
Što trebate dobiti?	Detalji parketa, parket blok, geometrijski parket
	Ravnalo, šestari
	Nema kompasa. Kompas zamjenjuje upisani kvadrat

2. faza. Razvoj modela

INFORMACIJSKI MODEL

MODEL RAČUNALA

Za modeliranje skupa kompatibilnih dijelova, blokova parketa i parketa u cjelini, možete koristiti okruženje Paint editor.

MODEL 1. Modeliranje geometrijskih objekata sa određenim svojstvima za izradu standardnog skupa dijelova parketa s kompatibilnim dimenzijama.

Izradite sami kompletan skup detalja potrebnih za modeliranje (vidi sliku 2) (koristeći algoritme koje su vam poznate), koristeći mogućnosti rotacije i refleksije fragmenata.

sl. 2. Parket menu objekti

Izvedite konstrukciju kvadrata nagnutog za 30 0 (60 0) prema algoritmu (vidi sliku 3).

Slika 3. Algoritam za konstruiranje kvadrata nagnutog za 30 0 (60 0)

Obojite gotove figure, oponašajući teksturu raznih vrsta drva.

Spremite kreirani izbornik u datoteku "Parquet Menu" i zaštitite ga od pisanja.

MODEL 2. Modeliranje blokova parketa.

Broj dijelova u bloku parketa ovisi o broju stranica poligona.

Blokovi se mogu sastaviti od dijelova jedne, dvije ili tri vrste (vidi sliku 4).

Slika 4. Modeli parketnih blokova

MODEL 3. Raspored parketa iz kreiranih blokova.

Parket se sastavlja od gotovih blokova na podu. Nastale praznine u kutovima i na zidovima zapečaćene su dijelovima iz standardnog seta.

Računalna skica parketa formira se po istom principu na radnom području grafičkog uređivača (vidi sliku 5).

Slika 5. Uzorci parketa

3. faza. Računalni eksperiment

EKSPERIMENTALNI plan

1. Testiranje standardnog seta dijelova - provjera kompatibilnosti.

2. Izrada parketnog bloka.

3. Testiranje blokova - provjera njihove kompatibilnosti.

4. Modeliranje skica parketa.

PROVOĐENJE ISTRAŽIVANJA

1. Razvijte nekoliko opcija za blok parketa i skice parketa.

2. Ponudite im izbor kupcu.

4. faza. Analiza rezultata

Ako vrsta parketa ne odgovara namjeri kupca, vratite se na jedan od prethodnih koraka: izradite drugi blok iz istog skupa dijelova ili razvijte drugi set dijelova.

Ako vrsta parketa odgovara kupcu, tada se odlučuje o izradi crteža u stvarnom mjerilu i odabiru materijala.

Zadaci za samostalno učenje:

1. Zamislite da ste šef tvornice tkanina. Dizajnirajte tkanine s geometrijskim uzorcima.

2. Zamislite da ste majstor vitraža. Dizajnirajte set naočala za sastavljanje vitraža i izradite vitraž.

3. Zamislite da vam je došao direktor tvornice igračaka. Traži od vas da osmislite set mozaičkih komada i pokažete koji se uzorci mogu presavijati od tih komada.

4. Napravite jelovnik za uslugu čaja ili kave (pogled odozgo) i "postavite" svečani stol za šest osoba prema pravilima bontona.

5. Zamislite da ste umjetnik tvornice keramičkih pločica. Dizajnirajte set keramičkih pločica i upotrijebite ga za stvaranje predmeta podvodnog svijeta za simulaciju kompozicije "Podvodno" za kupaonicu.

6. Zamislite da ste umjetnik u radionici specijaliziranoj za proizvodnju tepiha. Dizajnirajte uzorak tepiha.

7. Zamislite da ste glavni specijalist tvornice tepiha. Dizajnirajte uzorke tepiha za dječju sobu.

8. Jedan od najnovijih trendova u uređenju interijera je dorada stropa pločicama posebno dizajniranim za tu namjenu. Dizajnirajte set stropnih pločica za ukrašavanje predsoblja kazališta.

9. Kako se grad transformira kada se pločnici, trgovi, trgovi popločaju pločnikom (pločama). Okušajte se u tome da budete slikar tvornice kamena za popločavanje. Dizajnirajte više opcija za pločice nogostupa.

10. Linoleum je vrlo praktičan premaz koji ne zahtijeva posebnu njegu. Ali, govoreći o praktičnosti, ne smijemo zaboraviti na ljepotu. Dizajnirajte nekoliko uzoraka linoleuma koji oponaša mramornu završnu obradu.

Laboratorijski rad br. 3 "Modeliranje volumetrijskih konstrukcija"

Zadatak. "Izrada seta građevinskih cigli"

1. faza. Formulacija problema

OPIS PROBLEMA

Napravite skup cigli s navedenim parametrima a, b, c (vidi sliku 1).

Sl. 1. Izbornik od cigle

Zadatak je tipa "Kako učiniti...".

SVRHA SIMULACIJE

Izgradnja objekta s određenim svojstvima.

FORMALIZACIJA PROBLEMA

Pojašnjavajuće pitanje	Odgovor
Što se modelira?	Cigla
Koja svojstva posjeduje?	Cigla ima oblik pravokutnog paralelepipeda
Što se pita?	Odjeljci jednaki duljini, širini i visini cigle
Što trebate dobiti?	Set cigle
Koliko pozicija može zauzeti cigla?	6
U kojem okruženju možete graditi?	Na papiru ili u grafičkom uređivaču
Koji su alati potrebni za crtanje na papiru?	Vladar
Koji su alati potrebni za izgradnju u okruženju grafičkog uređivača?	Alat za liniju
Koje značajke grafičkog uređivača mogu koristiti?	Sposobnost rotiranja fragmenata slike pod određenim kutovima i njihove refleksije
Koliko je pozicija od cigle dovoljno izgraditi?	3

2. faza. Razvoj modela

Izgradite ciglu u tri položaja prema algoritmu. Pomoću alata Fill obojite rubove bojom istog tona, ali različitih nijansi (vidi sliku 2).

sl. 2. Algoritam izgradnje cigle

Koristeći sposobnost rotiranja fragmenata crteža pod određenim kutovima i njihove refleksije, dobijete svih šest položaja cigle.

Opći zadatak:

Napravite model sa slike:

Zadaci za samostalno učenje:

· Izgradite volumetrijski model od cigle.

Za crtanje preciznih vodoravnih, okomitih i 45 0 linija, kao i krugova i kvadrata, koristite tipku .

· Za konstruiranje paralelnih linija koristi se kopiranje i lijepljenje postojeće linije.

· Za izradu figura zadanih dimenzija preporučljivo je postaviti originalne segmente zadane duljine u gornji dio lista kao reference i koristiti njihove kopije.

· Prilikom konstruiranja pravilnih poligona vodite računa o njihovom svojstvu da se uklapaju u krug, što se može koristiti kao dodatna konstrukcija.

· Prilikom rješavanja grafičkih zadataka često je potrebno koristiti dodatne konstrukcije. Za dodatne konstrukcije odabire se pomoćna boja koja se na kraju rada uklanja popunjavanjem bijelom (boja pozadine).

2.3 Rezultati istraživanja i njihova analiza

Kao rezultat prve, konstatacijske, etape, proveli smo ulazno testiranje: test "Dijagnostika neverbalne kreativnosti". Procijenili smo i analizirali dvije komponente kreativnosti kao što su originalnost i jedinstvenost (vidi tablicu 3).

Tablica 3.

Indeks originalnosti		Indeks jedinstvenosti
Zjenice	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
značenje	0,71	0,70	1,18	1,09
Bilješka.

Nakon analize dobivenih rezultata i usporedbe s maksimalno mogućim (za indeks originalnosti - 1, za indeks jedinstvenosti - 3), možemo zaključiti da komponente kreativnih sposobnosti učenika nisu dovoljno razvijene, a rezultati kontrole a eksperimentalne skupine neznatno se razlikuju.

U drugoj fazi održana je fakultativna nastava za eksperimentalnu skupinu gdje su se edukativnim i kreativnim zadacima razvijale kreativne sposobnosti učenika u laboratorijskom radu.

Kao rezultat toga, u završnoj, kontrolnoj, fazi eksperimentalnog rada kako bismo provjerili učinkovitost treninga, ponovno smo otkrili stupanj razvoja kreativnih sposobnosti školaraca uz pomoć test "Dijagnostika neverbalne kreativnosti". Dobili su sljedeće rezultate: (vidi tablicu 4).

Tablica 4.

Podaci istraživanja o stupnju razvoja kreativnih sposobnosti školaraca (srednja vrijednost)

Indeks originalnosti		Indeks jedinstvenosti
Zjenice	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
značenje	0,84	0,76	1,80	1, 20
Postotak omjer,%	18	9	52	10
Bilješka. X1 - eksperimentalna skupina; X2 - kontrolna skupina

Rezultati provedenog pedagoškog eksperimenta prikazani su u obliku dijagrama (vidi sl. 1, sl. 2).

Sl. 1. Dinamika komponenti kreativnosti (eksperimentalna grupa)

sl. 2. Dinamika komponenti kreativnosti (kontrolna skupina)

Dakle, u usporedbi s kontrolnom skupinom, u eksperimentalnoj skupini, razina originalnosti i jedinstvenosti u kontrolnoj fazi našeg eksperimenta značajno je porasla. To nam omogućuje da zaključimo da razvijeni didaktički i metodički materijali, odabrani obrazovni i kreativni zadaci u potpunosti osiguravaju organizaciju i izvođenje nastave za proučavanje grafičkog modeliranja, pridonose učinkovitom razvoju kreativnih sposobnosti učenika.

Potvrđena je hipoteza koju smo formulirali: korištenje obrazovnih i kreativnih zadataka u nastavi računalnog modeliranja doprinosi povećanju razine razvoja kreativnih sposobnosti učenika.

Zaključak

Kreativne sposobnosti su individualne karakteristike, osobine osobe koje određuju uspješnost njegovog izvođenja kreativnih aktivnosti različitih vrsta.

Retrospektivna analiza problema razvoja kreativnih sposobnosti u procesu učenja omogućila je dublje razumijevanje trendova njegovog razvoja u sadašnjoj fazi. Brojne studije posvećene proučavanju kreativnosti ukazuju da su ova pitanja oduvijek zabrinjavala najbolje umove čovječanstva (I. Kant, N.A. Berdjajev, P.L. Lavrov, BC Solovjev, E.V. Ilyenkov, L.S. Vygotsky, SL Rubinstein, Ya.A. Ponomarev, AN). Luk, NS Leites, BM Teplov i drugi), ali nemamo zajedničko razumijevanje o tome što je „kreativnost“ otkrivena.

Analiza filozofske, znanstvene, pedagoške i psihološke literature pokazuje da je značajan broj istraživanja posvećen problemu razvoja osobnosti, njezinog kreativnog potencijala, razvoja i korištenja netradicionalnih pedagoških tehnologija koje pridonose tom razvoju.

Međutim, u nama poznatoj literaturi nedovoljno su istražena pitanja vezana uz razvoj kreativnih sposobnosti učenika u nastavi računalnog modeliranja primjenom obrazovnih i kreativnih zadataka. U obrazovnoj praksi učitelji vrlo često koriste elemente različitih tehnologija razvojnog obrazovanja. Ali kaos i nesustavnost njihove provedbe, neprilagođenost uvjetima obrazovanja u okviru informacijskih tehnologija ne daju željenu učinkovitost.

Kreativnost je posebno važna u procesu učenja jer Kreativnost čini učenje zabavnim, čineći ga zabavnim i maštovitim. Nastava informatike nije iznimka. Odgovarajućim izborom nastavnih sredstava učitelj može pomoći razvijanju kreativnosti učenika.

Važno je napomenuti da se kreativnost ne razvija spontano, već zahtijeva posebno organiziran proces poučavanja i odgoja: revidiranje sadržaja nastavnih planova i programa, razvijanje proceduralnog mehanizma za implementaciju ovih sadržaja, stvaranje pedagoških uvjeta za samoizražavanje u stvaralačkom djelovanju. .

To je ono što smo nastojali učiniti u svom radu. Ispitivali smo odgojno-kreativne zadatke kao sredstvo za formiranje kreativnih sposobnosti učenika. Prilikom rješavanja takvih problema dolazi do čina kreativnosti, pronalazi se novi put ili se stvara nešto novo. Ovdje su potrebne posebne kvalitete uma, kao što su promatranje, sposobnost uspoređivanja i analize, pronalaženja veza i ovisnosti, sve što zajedno čini kreativne sposobnosti.

U praktičnom dijelu nastave grafičkog modeliranja razvili smo blok izbornog predmeta i iznijeli smjernice za njegovu uporabu.

Razvijeni blok nastave implementirali smo u okviru izborne nastave za učenike jednog od 9 razreda (GOU TSO br. 1456).

Kako bi se doznalo kako korištenje obrazovnih i kreativnih zadataka u nastavi grafičkog modeliranja utječe na razvoj kreativnih sposobnosti učenika, proveden je usporedni pedagoški eksperiment.

Rezultati našeg istraživanja daju osnove za tvrdnju da razvijeni didaktički i metodički materijali u dovoljnoj mjeri osiguravaju organizaciju i izvođenje nastave za proučavanje grafičkog modeliranja, pridonose učinkovitom razvoju kreativnih sposobnosti učenika.

Nepoznavanje ove tematike otvara velike mogućnosti za njezino istraživanje, stvaranje nastavnih metoda i izradu kreativnih zadataka za računalno modeliranje. Nadamo se da će didaktički i metodički materijali koje smo razvili naći svoju primjenu u suvremenoj školi.

Bibliografija

1. Andreev, V.I. Dijalektika obrazovanja i samoodgajanja kreativne ličnosti [Tekst] / V.I. Andrejev. - Kazan: Sveučilišna izdavačka kuća Kazan, 1988.-- 238 str.

2. Bešenkov, S.A. Računarska znanost. Sustavni tečaj. Udžbenik. za 10. razred [Tekst] / Beshenkov S.A., Rakitina E.A. - M .: Laboratorij za temeljna znanja, 2001 .-- 432 str.

3. Božović, L.I. Problemi formiranja osobnosti: Urednik D.I. Feldshtein [Tekst] / Uvodni članak D.I. Feldstein, 2. izd. M .: Institut za praktičnu psihologiju, 1997. - 352 str.

4. Bochkin, A.I. Metodika nastave informatike: Udžbenik. dodatak [Tekst] / A.I. Bočkin. - Mn .: Vysh. Škola., 1998.-- 431 str.

5. Bulatova O.S. Pedagoško umijeće: Udžbenik. priručnik za stud. viši. ped. studija. institucije [Tekst] / O.S. Bulatov. - M .: Ed. Centar Akademija, 2001 .-- 240 str.

6. Uvod u znanstveno istraživanje u pedagogiji: Udžbenik. priručnik za učenike ped. instituti [Tekst] / Yu.K. Babansky, V.I. Žuravlev, V.K. Rozov i drugi; Uredio V.I. Žuravleva. - M .: Prosvjeta, 1988 .-- 239 str.

7. Uvod u psihodijagnostiku: udžbenik za učenike srednjih pedagoških obrazovnih ustanova [Tekst] / M.K. Akimova, E.M. Borisova, E.I. Gorbačov i drugi; Uredio K.M. Gurevich, E.M. Borisova - M .: Izdavačka kuća. Centar Akademija, 1997 .-- 192 str.

8. Vygotsky, L.S. Mašta i kreativnost u djetinjstvu [Tekst] / L.S. Vygotsky - M .: Obrazovanje, 1991 .-- 396 str.

9. Galygina, Irina Vladimirovna. Metode nastave informacijskog modeliranja u osnovnom kolegiju informatike [Tekst]: Dis. Kand. ped. znanosti: 13.00.02: Moskva, 2001. 198 str. RSL OD, 61: 02-13 / 838-7

10. Gnatko, N.M. Problem kreativnosti i fenomen oponašanja [Tekst] / N.M. Gnatko. - Porastao. AN., Institut za psihologiju. - M, 1994.-- 43 str.

11. Deikina, A.Yu. Kognitivni interes: bit i problemi učenja [Tekst] / Biysk, 2002.

12. Druzhinin, V.N. Psihologija općih sposobnosti [Tekst] / V.N. Druzhinin - 2. izd. - SPb .: Peter Kom, 1999 .-- 368 str.

13. Zakharova I.G. Informacijske tehnologije u obrazovanju: Udžbenik. priručnik za stud. viši. ped. studija. institucije [Tekst] / I.G. Zakharova - M .: Izdavačka kuća. Centar Akademija, 2003 .-- 192 str.

14. Zubko, I.I. Proučavanje modela klasifikacijskog tipa u profilnom kolegiju informatike [Tekst] / Dis. limenka. ped. znanosti. - M., 1991.

15. Informatika i informacijska tehnologija. Udžbenik. za 10-11 razred [Tekst] / N.D. Ugrinovich. - M .: BINOM. Laboratorij znanja, 2003. - 512 str .: ilustr.

16. Informatika i računalna tehnika: Osnovni pojmovi: Tumačenja. riječi .: Više od 1000 osnovnih pojmova i pojmova [Tekst] / A.Ya. Friedland, L.S. Khanamirova, I.A. Friedland - 3. izd., vlč. i dodati. - M .: OOO Izdavačka kuća Astrel: OOO Izdavačka kuća AST, 2003 .-- 272 str.

17. Informatika.7-9 razredi: Udžbenik. za opće obrazovanje. studija. institucije [Tekst] / A.G. Gein, A.I. Senokosov, V.F. Šolohovič. - 5. izd., Stereotip. - M .: Drfa, 2002 .-- 240 str .: ilustr.

18. Informatika.7-9 razred. Osnovni tečaj. Radionica-problematika o modeliranju. [Tekst] / Ed. N.V. Makarova. - SPb .: Petar, 2003 .-- 176 str .: ilustr.

19. Informatika.7-9 razred. Osnovni tečaj. Teorija. [Tekst] / Ed. N.V. Makarova. - SPb .: Petar, 2002 .-- 368 str .: ilustr.

20. Informatika. Osnovni tečaj.7-9. razredi [Tekst] / I.G. Semakin, L.A. Zalogova, S.V. Rusakov, L.V. Šestakov - 2. izd., vlč. i dodati. - M .: BINOM. Laboratorij znanja, 2004. - 390 str .: ilustr.

21. Informatika: Udžbenik. za 8-9 cl. opće obrazovanje. institucije [Tekst] / A.G. Gein, E.V. Linetskiy, M.V. Sapir, V.F. Šolohovič. - 5. izd. - M .: Obrazovanje, 1999. - 256 str.

22. Računalna grafika u dizajnu: Udžbenik za sveučilišta [Tekst] / D.F. Mironov. - SPb .: Petar, 2004. - 224 str.

23. Metodika nastave informatike: Udžbenik. priručnik za stud. ped. sveučilišta [Tekst] / M.P. Lapčik, I. G. Semakin, E.K. Henner; Ed. M.P. Lapčik. - M .: Ed. Centar Akademija, 2001 .-- 624 str.

24. Opća psihologija: Udžbenik za sveučilišta [Tekst] / A. Maklakov. - SPb .: Petar, 2003 .-- 592 str .: ilustr. - Udžbenik novog stoljeća.

25. Osnove informatike i računarstva: Sonde. studija. za 10-11 cl. srijeda shk. [Tekst] / A.G. Gein, V.G. Žitomirski, E.V. Linetsky i dr. - 4. izd. - M .: Prosvjeta, 1994 .-- 254 str .: ilustr.

26. Osnove znanstvenog istraživanja: Udžbenik. za tehniku. Sveučilišta [Tekst] / V.I. Krutov, I.M. Gruško, V.V. Popov i drugi; Uredio V.I. Krutova, V.V. Popov. - M .: Više. Šk., 1989.-- 400 str.

27. Pedagoški enciklopedijski rječnik [Tekst] / Ch. izd. B.M. Bim-Bad, M.M. Bezrukikh, V.A. Bolotov, L.S. Glebova i dr. Velika ruska enciklopedija, 2002. - 528 str.

28. Pedagoške vještine i pedagoške tehnologije: Udžbenik [Tekst] / Ed. U REDU. Grebenkina, L.A. Baikova. - 3. izd., vlč. i dodati. - M .: Pedagoško društvo Rusije, 2000 .-- 256 str.

29. Psihologija. Rječnik [Tekst] / Pod ukupno. izd. A.V. Petrovsky, M.G. Yaroshevsky. - 2. izd., vlč. i dodati. - M .: Politizdat, 1990 .-- 494 str.

30. Ponomarev, Ya.A. Psihologija kreativnosti i pedagogije [Tekst] / Ya.A. Ponomarjov - M .: Pedagogija, 1976.

31. Rubinstein, S.L. Osnove opće psihologije [Tekst] / S.L. Rubinstein - SPb .: Peter, 2001 .-- 720 str .: ilustr. - magistri psihologije.

33. Titova, Juliana Frantsevna. Metodika nastave modeliranja u osnovnom kolegiju informatike [Tekst] / Dis. Kand. ped. znanosti: 13.00.02: SPb., 2002. 201 str. RSL OD, 61: 02-13 / 1086-1

33. Uemov, A.I. Logički temelji metode modeliranja [Tekst] / A.I. Uemov - M .: Mysl, 1971. - 311 str.

34. Khutorskoy A.V. Moderna didaktika: Udžbenik za sveučilišta [Tekst] / A.V. Khutorsky - SPb: Petar, 2001. - 544 str.

35. Babina N.F. Metodička potpora tehnološke nastave za razvoj kreativnih sposobnosti učenika (na materijalu uslužnog rada) [Tekst] / Sažetak disertacije za zvanje kandidata pedagoških znanosti: 13.00.02. - Voronjež, 2001.

36. Bešenkov, S.A. Formalizacija i modeliranje [Tekst] / S.A. Bešenkov V.Yu. Lyskova, N.V. Matveeva, E.A. Rakitina // Informatika i obrazovanje. - 1999. - br. 5.

37. Boyarshinov, M.G. Matematičko modeliranje u školskom kolegiju informatike [Tekst] / M.G. Boyarshinov // Računarstvo i obrazovanje - 1999 - №7.

38. Kuznjecov, AA, Suvremeni tečaj informatike: od elemenata do sustava [Tekst] / AA. Kuznjecov, S.A. Bešenkov, E.A. Rakitin // Informatika i obrazovanje - 2004 - №1-2.

39. Šestakov, A.P. Specijalizirana izobrazba iz informatike u višim razredima srednje škole (10-11. razredi) na temelju kolegija "Računalno matematičko modeliranje" (CMM) [Tekst] / A.P. Šestakov // Informatika - 2002 - №34 - str. 3-12.

40. Verbalni test kreativnog mišljenja // http://www.gipnoz.ru/tests.html [Elektronski dokument].

41. A.A. Gin. O zadacima kreativnog učenja // http://www.trizminsk.org/index0. htm [elektronički dokument]

42. Luk A. Kreativnost // http://www.metodolog.ru/00021/00021.html [Elektronski dokument]

Primjena

DIJAGNOSTIKA NEVERBALNE KREATIVNOSTI

(metoda E. Torrensa, prilagodio A.N. Voronin, 1994.)

Uvjeti izvođenja:

Test se može izvoditi pojedinačno ili grupno. Kako bi stvorio povoljne uvjete za testiranje, voditelj treba minimizirati motivaciju za postignućem i orijentirati testirane na slobodno ispoljavanje svojih skrivenih sposobnosti. Pritom je bolje izbjegavati otvorenu raspravu o predmetnoj orijentaciji metodologije, t.j. nema potrebe navoditi da se na ispitu radi o kreativnosti (osobito kreativnom razmišljanju). Test se može predstaviti kao tehnika za "originalnost", sposobnost izražavanja u figurativnom stilu itd. Vrijeme testiranja nije ograničeno koliko je to moguće, otprilike 1 - 2 minute za svaku sliku. Ujedno je potrebno razveseliti ispitanike ako dugo oklijevaju ili oklijevaju.

Predložena verzija testa je skup slika s određenim skupom elemenata (linija), pomoću kojih ispitanici trebaju nacrtati sliku na neku smislenu sliku. U ovoj verziji testa koristi se 6 slika koje se međusobno ne dupliciraju u svojim izvornim elementima i daju najpouzdanije rezultate.

Test koristi sljedeće pokazatelje kreativnosti:

1. Originalnost(Op), otkrivajući stupanj različitosti slike koju je stvorio subjekt u odnosu na slike drugih subjekata (statistička rijetkost odgovora). Treba imati na umu da ne postoje dvije identične slike, odnosno treba govoriti o statističkoj rijetkosti vrste (ili klase) crteža. Atlas u prilogu prikazuje različite vrste crteža i njihove uobičajene nazive, koje je predložio autor adaptacije ovog testa, odražavajući opću bitnu karakteristiku slike. Treba napomenuti da se konvencionalni nazivi figura, u pravilu, ne podudaraju s nazivima figura koje su dali sami subjekti. Budući da se test koristi za dijagnosticiranje neverbalne kreativnosti, nazivi slika koje su ispitanici predložili su isključeni iz naknadne analize i koriste se samo kao pomoć pri razumijevanju suštine slike.

2. Jedinstvenost ( Un), definiran kao zbroj izvršenih zadataka koji nemaju analoga u uzorku (atlas slika).

Upute za testiranje

Ovdje je obrazac s nepotpunim slikama. Morate ih dovršiti, svakako uključite predložene elemente u kontekst i pokušajte ne ići dalje od okvira slike. Možete završiti crtanje bilo što i kako želite, dok se obrazac može rotirati. Nakon dovršetka crteža, morate mu dati ime, koje treba potpisati u liniji ispod crteža.

Obrada rezultata ispitivanja

Za interpretaciju rezultata ispitivanja, u nastavku je prikazan atlas tipičnih crteža. Za svaku seriju slika izračunat je Or indeks za uzorak. Za procjenu rezultata testiranja ispitanika predlaže se sljedeći algoritam radnji.

Gotove slike potrebno je usporediti s onima u atlasu, pazeći na korištenje sličnih detalja i semantičkih veza; pri pronalaženju sličnog tipa ovom crtežu dodijelite originalnost navedenu u atlasu. Ako u atlasu nema takve vrste crteža, onda se originalnost ove dovršene slike smatra 1,00, t.j. ona je jedinstvena. Indeks originalnosti izračunava se kao aritmetički prosjek originalnosti svih slika, indeks jedinstvenosti - kao zbroj svih jedinstvenih slika. Korištenje postotak na ljestvici izgrađenoj za ova dva indeksa na temelju rezultata kontrolnog uzorka, moguće je odrediti pokazatelj neverbalne kreativnosti date osobe kao njegovo mjesto u odnosu na ovaj uzorak:

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

Bilješka:

1 - postotak ljudi čiji rezultati premašuju navedenu razinu kreativnosti;

2 - vrijednost indeksa originalnosti;

3 - vrijednost indeksa jedinstvenosti.

Primjer tumačenja : neka prva slika koju analizirate bude slična slici 1.5 atlasa. Njegova originalnost je 0,74. Druga slika je slična slici 2.1.Originalnost joj je 0,00. Treći crtež nije sličan ničemu, ali elementi koji su prvobitno predloženi za crtanje nisu uključeni u crtež. Ova situacija se tumači kao odstupanje od zadatka i originalnost zadanog crteža ocjenjuje se 0. Nedostaje četvrti crtež. Peta figura je prepoznata kao jedinstvena (nema analoga u atlasu). Njegova originalnost je 1,00. Ispostavilo se da je šesta slika slična slici 6.3 i njena originalnost je 0,67. Tako, indeks originalnosti za ovaj protokol:

2,41/5 = 0,48

Indeks jedinstvenosti(broj jedinstvenih slika) ovog protokola - 1 ... Rezultati gore navedenog protokola pokazuju da je subjekt na granici između 60 i 80% ljudi čiji su rezultati prikazani u atlasu. To znači da oko 70% ispitanika u ovom uzorku ima veću neverbalnu kreativnost od njega. Istodobno, indeks jedinstvenosti, koji pokazuje koliko uistinu nova osoba može stvoriti, u ovoj je analizi sekundaran zbog nedovoljne diferencirajuće moći ovog indeksa, stoga ukupni indeks originalnosti ovdje služi kao odlučujući faktor.

OBRAZAC ZA REGISTRACIJU POTICAJA

Prezime, inicijali ________________________________

Dob _______ Grupa ____________ Datum _______________

Nacrtaj slike i daj im imena!

Možete završiti crtanje bilo što i kako želite.

Znakovi moraju biti čitljivi u liniji ispod slike.

Atlas tipičnih crteža

Slika br.4

Primjena simulacije u nastavi informatike

R. P. Romanski

Tehničko sveučilište, Sofija, Bugarska

Uvod

Za razvoj računalne tehnologije i unapređenje arhitektonske organizacije računalnih sustava (CS) potrebno je kontinuirano usavršavanje i samousavršavanje računalnih stručnjaka i studenata. U provedbi ove edukacije potrebno je kombinirati oblike tradicionalnog obrazovanja s mogućnostima samostalnog učenja, učenja na daljinu, praktične izrade projekata i provedbe istraživačkih eksperimenata. Bitnu ulogu u nastavi u području informatike ima korištenje suvremenih metoda proučavanja arhitektonske organizacije i analize performansi sustava CS-a. U tom smislu, primjena metoda modeliranja u procesu proučavanja osnovnih struktura različitih CS-ova i organiziranja računalnih procesa omogućuje razvoj prikladnog matematičkog opisa objekta koji se proučava i izradu softvera za izvođenje računalnih eksperimenata [Romanski, 2001, Arons, 2000]. Analiza eksperimentalnih rezultata modeliranja [Bruyul, 2002] omogućuje procjenu glavnih karakteristika sustava i performansi proučavanog CS-a.

Korištenje modeliranja u procesu proučavanja COP-a omogućuje vam da istražite značajke arhitekture i organizacije računanja i upravljanja. To se može učiniti na temelju modelskog eksperimenta, čija organizacija uključuje projektiranje računalnog modela kao slijeda od tri komponente (konceptualni model, matematički model, softverski model) i implementaciju ovog modela u prikladno operativno okruženje. U radu se razmatra mogućnost korištenja različitih metoda za proučavanje CS u procesu njihovog proučavanja, a posebno primjena principa modeliranja za proučavanje tekućih procesa, kao i analiza performansi sustava CS. Glavni cilj je definirati generalizirani postupak računalnog modeliranja kao slijed međusobno povezanih faza i predstaviti glavne faze metodologije istraživanja modela. Zbog toga je u sljedećem dijelu prikazana opća formalizacija računalne obrade informacija i značajke računalnih proračuna kao predmeta proučavanja. Primjena principa modeliranja u procesu proučavanja CS-a povezana je s metodičkom organizacijom obuke u tradicionalnom, daljinskom ili distribuiranom smislu.

Računalni sustavi kao predmet proučavanja i metode istraživanja

Jedan od glavnih ciljeva specijaliziranih tečajeva iz područja računalnih sustava i istraživanja performansi je osposobiti buduće i sadašnje dizajnere računala, programere računalne opreme i korisnike CS-a u ispravnom korištenju tehnoloških mogućnosti modeliranja i mjerenja karakteristika sustava. Te se mogućnosti koriste kako u procesu procjene učinkovitosti novih računalnih projekata, tako i za usporednu analizu postojećih sustava. U procesu učenja zadatak je pojasniti slijed faza istraživanja i mogućnost obrade eksperimentalnih rezultata za dobivanje adekvatnih procjena indeksa uspješnosti. Ovaj se zadatak može razjasniti ovisno o specifičnom području računalne obuke i osobitostima načela razmatrane računalne obrade informacija.

Riža. 1. Informacijska podrška računalne obrade.

Općenito, računalna obrada bavi se implementacijom određenih funkcija za pretvaranje ulaznih podataka u konačna rješenja. To definira dvije razine funkcionalne transformacije informacija (slika 1):

matematička transformacija informacija – stvarna obrada podataka u obliku matematičkih objekata i predstavljena je generaliziranom funkcijom f: D®R, koja prikazuje elemente skupa podataka D u elementima skupa rezultata R;

računalna implementacija obrade - predstavlja specifičnu implementaciju f*: X®Y matematičke funkcije f, ovisno o računalnoj i programskoj opremi, temeljenu na prikladnom fizičkom prikazu stvarnih informacijskih objekata.

Kao rezultat, moguće je napisati generalizirani funkcionalni model računalne obrade r = f (d) ºj 2 (f * [1 (d)]), pri čemu su funkcije j 1 i j 2 pomoćne za kodiranje i dekodiranje informacija.

S obzirom na CS kao predmet proučavanja, treba imati na umu da se računalna obrada sastoji od procesa, od kojih se svaki može predstaviti u obliku strukture I =, gdje je: t početni trenutak procesa; A - definiranje atributa; T - procesni trag. Posljednja komponenta formalnog opisa određuje vremenski slijed događaja e j za adresiranje ovog procesa elementima resursa sustava S = (S 1, S 2,…, S n). Slijed vremenskih faza i opterećenje resursa sustava omogućuju određivanje profila proračunskog procesa (slika 2).

Riža. 2. Približan profil računalnog procesa.

Podrška različitim procesima u organizaciji računalne obrade čini opterećenje sustava računalnog okruženja. Za svaki trenutak (t = 1,2, ...) može se predstaviti vektorom V (t) = Vt =, čiji elementi izražavaju slobodan (vj = 0) ili zauzet (vj = 1) uređaj S j êS (j = 1, 2, ..., n).

Prilikom proučavanja CS-a potrebno je odrediti skup osnovnih parametara sustava koji odražavaju bit računalne obrade, te razviti metodologiju za proučavanje ponašanja resursa sustava i tekućih procesa. Kao glavni parametri sustava (indeksi performansi), može se proučavati, na primjer, opterećenje svakog elementa resursa sustava, ukupno opterećenje sustava CS-a, vrijeme odgovora pri rješavanju kompleksa zadataka u višeprogramskom načinu rada, stupanj stabilnost (trajnost) opreme, trošak računalne obrade, učinkovitost paralelnog planiranja ili pseudoparalelnih procesa itd.

Tipičan studij u području analize i istraživanja uspješnosti COP-a trebao bi raspravljati o glavnim teoretskim i praktičnim problemima u sljedećim smjerovima:

mogućnost istraživanja performansi računalne opreme i učinkovitosti računalnih procesa;

primjena učinkovitih metoda istraživanja (mjerenje, modeliranje);

tehnološke značajke parametara mjernog sustava (benchmark, monitoring);

tehnološke značajke i organizacija modeliranja (analitičko, simulacijsko i sl.);

metode analize eksperimentalnih rezultata.

Sve je to povezano s primjenom ove metode istraživanja i odabirom odgovarajuće instrumentacije. U tom smislu, Sl. Slika 3 prikazuje približnu klasifikaciju metoda za proučavanje CS i procesa. Mogu se identificirati tri glavne skupine:

Softverske mješavine - predstavljaju matematičke odnose za ocjenjivanje performansi procesora na temelju faktora primjene pojedinih operativnih klasa. Omogućuju vam procjenu opterećenja procesora statističkom analizom nakon izvođenja tipičnih programa.

Metode brojanja - omogućuju vam da dobijete pouzdane informacije o tijeku računalnih procesa na temelju izravne registracije određenih vrijednosti dostupnih parametara COP-a. Za to je potrebno koristiti ili razviti odgovarajući alat za brojanje (monitor) i organizirati izvođenje pokusa brojanja. Treba napomenuti da moderni operacijski sustavi imaju vlastite monitore sustava koji se mogu koristiti na razini softvera ili firmwarea.

Metode modeliranja koriste se kada ne postoji pravi objekt eksperimenta. Proučavanje strukture ili tekućih procesa u CC-u provodi se na temelju računalnog modela. Odražava najvažnije aspekte ponašanja strukturnih i parametara sustava, ovisno o cilju. Za razvoj modela potrebno je odabrati najprikladniju metodu modeliranja koja vam omogućuje postizanje maksimalne adekvatnosti i pouzdanosti.

Riža. 3. Klasifikacija metoda za proučavanje COP-a i procesa.

Tradicionalni proces učenja uključuje izvođenje osnovnog tečaja predavanja u kombinaciji sa skupom razrednih vježbi i/ili laboratorijske vježbe. U području računalnih znanosti, pri proučavanju organizacije CS-a i principa upravljanja računalnim procesima (na niskim i visokim razinama), kao i pri analizi performansi sustava, često je potrebno razvijati računalne modele tijekom izvođenja laboratorijskih zadataka u učionici ili kod samostalnog izvođenja projekata. Za uspješno izvođenje ovih praktičnih radova i stjecanje potrebnih praktičnih vještina potrebno je odrediti slijed faza i predstaviti tehnološke značajke razvoja modela. To će polaznicima omogućiti stjecanje potrebnih znanja o razvoju adekvatnih i pouzdanih računalnih modela za istraživanje, procjenu i komparativnu analizu performansi sustava različitih arhitektura računala. Kao rezultat toga, predlaže se generalizirani postupak za provođenje modeliranja, kao i metodološka shema za modelsko proučavanje CS i procesa.

Postupak računalnog modeliranja u proučavanju CC i procesa

Glavni zadatak računalnog modeliranja u proučavanju CS i procesa je dobivanje informacija o indeksima performansi. Planiranje modela eksperimenta u procesu učenja provodi se na temelju sljedećih faza:

prikupljanje empirijskih podataka za određene vrijednosti osnovnih parametara sustava;

strukturiranje i obrada empirijskih informacija te izrada funkcionalnog dijagrama modela;

određivanje apriornih informacija i definicijskih područja radnih parametara za razvoj prikladnog matematičkog modela izvornog objekta;

provedba pokusa modela, prikupljanje informacija o modelu i njihova naknadna analiza.

Generalizirani formalizirani postupak za modelsku studiju za organizaciju modelskog eksperimenta prikazan je na Sl. 4.

Riža. 4. Postupak istraživanja modela.

Početni cilj određen je potrebom proučavanja stvarnog objekta (sustava ili procesa). Glavne faze postupka su sljedeće:

Određivanje osnovnog koncepta izgradnje modela dekompozicijom objekta na podsustave i uvođenjem prihvatljivog stupnja idealizacije za neke aspekte ponašanja procesa sustava.

Matematička formalizacija strukture i odnosa u istraživanom objektu na temelju prikladnog formalnog sustava.

Matematički opis funkcioniranja realnog sustava i razvoj prikladnog funkcionalnog modela ovisno o namjeni simulacije.

Implementacija matematičkog modela korištenjem najprikladnije metode modeliranja.

Opis kreiranog matematičkog modela pomoću odgovarajućeg softverskog okruženja (specijaliziranog ili univerzalnog).

Provođenje eksperimenata na temelju izrađenog modela te naknadna obrada i interpretacija informacija modela radi procjene parametara objekta istraživanja.

Glavne metode računalnog modeliranja su sljedeće:

Analitičke metode - koriste matematičke alate za opisivanje komponenti stvarnog sustava i tekućih procesa. Na temelju odabranog matematičkog pristupa, matematički se model obično gradi kao sustav jednadžbi koji omogućuje jednostavno programiranje, ali implementacija zahtijeva visoku točnost formulacija i prihvaćenih radnih hipoteza, kao i značajnu provjeru.

Simulacijske (imitacijske) metode – ponašanje stvarnog objekta oponaša softverski simulator, koji u svom radu koristi realno opterećenje (emulaciju), odnosno softverski model opterećenja (simulacija). Takvi modeli omogućuju proučavanje složenih sustava i dobivanje pouzdanih rezultata, ali se izvode na vrijeme i to određuje glavni nedostatak metode - značajnu potrošnju računalnog vremena.

Empirijske metode su kvantitativne tehnike za registriranje, akumuliranje i analizu informacija o funkcioniranju stvarnog objekta, na temelju kojih se može izgraditi statistički model za njegovo proučavanje. Obično se linearne ili nelinearne jednadžbe koriste za predstavljanje odnosa odabranih parametara (na primjer, iz skupa primarnih faktora) i za izračunavanje statističkih karakteristika.

Glavni zadatak računalnog modeliranja je stvoriti adekvatan model, uz pomoć kojeg je moguće točno prikazati strukturu proučavanog sustava i procese koji se odvijaju. Razvoj računalnog modela uključuje tri uzastopne razine - konceptualni model (konceptualni koncept strukturiranja modela), matematički model (slika konceptualnog modela pomoću matematičkog formalnog sustava) i softverski model (softverska implementacija modela). matematički model s prikladnim jezičnim okruženjem). Na svakoj razini računalne simulacije potrebno je provjeriti adekvatnost modela kako bi se osigurala pouzdanost konačnog modela i točnost rezultata modelskih eksperimenata. Specifičnost pojedinih faza postupka modeliranja određuje primijenjene pristupe i sredstva procjene adekvatnosti. Ove značajke našle su mjesto u razvijenoj metodologiji računalnog modeliranja, koja je prikazana u nastavku.

Model metodologije istraživanja

U procesu računalnog modeliranja, bez obzira na korištenu metodu, moguće je odrediti generaliziranu metodološku shemu modelske studije (slika 5.). Predloženi formalizirani metodološki slijed uključuje nekoliko glavnih faza, prikazanih u nastavku. U osnovi, predstavlja iterativni postupak za dobivanje potrebne pouzdanosti razvijenog računalnog modela na temelju formulacije početne hipoteze modela i njezine naknadne modifikacije. Ovaj pristup je uspješan u proučavanju složenih sustava, kao iu nedostatku dovoljnih apriornih informacija za predmet koji se proučava.

Faza "Formulacija"

U prvoj fazi razvoja modela potrebno je točno i jasno definirati objekt modeliranja, uvjete i hipoteze istraživanja, kao i kriterije za ocjenu učinkovitosti modela. To će vam omogućiti da razvijete konceptualni model i definirate ga u apstraktnim terminima i konceptima. Tipično, apstraktni opis definira početne principe izgradnje modela (osnovne aproksimacije, definicijski raspon varijabli, kriteriji izvedbe i vrste očekivanih rezultata). U ovoj fazi mogu se identificirati sljedeći pod-koraci:

Definicija i analiza zadatka. Uključuje jasno definiranu bit istraživačkog zadatka i planiranje potrebnih aktivnosti. Na temelju analize problema utvrđuje se opseg očekivanih radnji i potreba za dekompozicijom problema.

Pojašnjenje vrste početnih informacija. Ove informacije omogućuju dobivanje točnih izlaznih rezultata modeliranja i stoga je potrebno osigurati potrebnu razinu povjerenja u procjene.

Uvođenje pretpostavki i hipoteza. To je potrebno ako nema dovoljno informacija za implementaciju modela. Pretpostavke zamjenjuju nedostajuće ili potpune podatke. Hipoteze se odnose na vrstu mogućih ishoda ili na okruženje za provedbu istraživanih procesa. Tijekom procesa modeliranja ove hipoteze i pretpostavke mogu se prihvatiti, odbaciti ili modificirati.

Određivanje glavnog sadržaja modela. Na temelju primijenjene metode modeliranja izvještava se o posebnosti stvarnog objekta, zadatom zadatku i načinu njegovog rješavanja. Rezultati ovog pod-koraka uključuju formulaciju osnovnog koncepta modela, formalizirani opis stvarnih procesa i odabir odgovarajuće aproksimacije.

Određivanje parametara modela i odabir kriterija izvedbe. U ovoj podetapi određuju se primarni i sekundarni čimbenici, ulazne akcije i očekivani odgovori modela, što je posebno važno za postizanje potrebne točnosti matematičkog opisa. Dopuna kriterija učinkovitosti povezana je s definiranjem funkcionalnih ovisnosti za procjenu odziva sustava na promjenu parametara modela.

Apstraktni opis modela. Faza opće formulacije konceptualnog modela dovršava konstrukciju apstraktnog modela u prikladnom okruženju apstraktnih pojmova - na primjer, u obliku strukturnog dijagrama, kao dijagram toka (Data Flow Diagram), u obliku grafički dijagram (State Transition Network) itd. Ovaj apstraktni prikaz olakšava izgradnju matematičkog modela.

Riža. 5. Metodološka shema istraživanja modela.

Faza "Dizajn"

Dizajn računalnog modela povezan je s razvojem matematičkog modela i njegovim programskim opisom.

Matematički model je prikaz strukture objekta koji se proučava i tekućih procesa u prikladnom matematičkom obliku Y = F (X, S, A, T), gdje je: X skup vanjskih utjecaja; S - skup parametara sustava; A - odražava funkcionalno ponašanje (algoritmi funkcioniranja); T je vrijeme rada. Dakle, ponašanje (reakcija) objekta Y simulira skup funkcionalnih utjecaja F, koji predstavlja analitičke ovisnosti (determinističke ili probabilističke). U tom smislu, matematički model je opis apstraktnog modela pomoću odabranog matematičkog sustava, vrednovanje prihvaćenih hipoteza i aproksimacija, početnih uvjeta i definiranih parametara istraživanja. Prilikom razvoja matematičkog modela moguće je primijeniti dobro poznate matematičke formule, ovisnosti ili matematičke zakone (primjerice, distribucije vjerojatnosti), te ih kombinirati i nadopunjavati. Najčešći teorijski matematički sustavi za potrebe modeliranja daju mogućnost da se matematički model prikaže u grafičkom obliku - Petrijeve mreže, Markovi lanci, sustavi čekanja itd. adekvatnost, a zatim ga možete odobriti ili odbiti.

Softverski model je implementacija matematičkog opisa u softverskom jeziku - za to se odabiru prikladna tehnička i tehnološka sredstva. U procesu implementacije softvera na temelju matematičkog modela razvija se logički strukturni i funkcionalni dijagram modela. Da biste izgradili ovaj krug, možete koristiti tradicionalne blok dijagrame ili grafičke alate koji su predstavljeni specijaliziranim simulacijskim okruženjem, kao što je GPSS (Sustav simulacije opće namjene). Softverska implementacija modela je zadatak razvoja softvera iu tom smislu podliježe principima tehnologije programiranja.

Faza "Rafiniranje"

Radnje ove faze imaju za cilj potpunu validaciju dizajniranog modela i potvrdu njegove adekvatnosti. Za njihovu učinkovitost bitna je procjena trenutne adekvatnosti u prethodnim fazama. U tom smislu, proces dorade modela treba promatrati kao skup distribuiranih radnji u svim prethodnim fazama računalnog modeliranja. Općenito, faza dorade može se smatrati iterativnim postupkom (slika 6), koji omogućuje sekvencijalnu modifikaciju početne verzije razvijenog modela.

Riža. 6. Iterativni postupak za pročišćavanje modela.

Glavna svrha provjere pouzdanosti modela je određivanje razine točnosti podudaranja pri prikazivanju procesa stvarnog objekta i mehanizma za registraciju rezultata modela. Općenito, računalni model predstavlja skup pojedinačnih komponenti i u tom smislu posebno je važno pravilno planirati provjere adekvatnosti.

Faza "Izvršenje"

Ovo je faza implementacije kreiranog modela (rješenje numeričkom metodom ili izvođenje u vremenu). Najvažniji cilj je dobiti što više informacija uz minimalno gubljenje vremena na računalu. Postoje dvije podfaze:

Planiranje modelskog eksperimenta - određivanje vrijednosti kontroliranih faktora i pravila za registraciju promatranih čimbenika tijekom izvođenja modela. Izbor specifičnog eksperimentalnog dizajna ovisi o navedenom cilju istraživanja uz optimizaciju vremena izvođenja. Za postizanje učinkovitog dizajna obično se koriste statističke metode (potpuni dizajn, univarijantni dizajn, randomizirani dizajn itd.) za uklanjanje zajedničkog utjecaja promatranih čimbenika i za procjenu prihvatljive eksperimentalne pogreške.

Provedba pokusa - priprema ulaznih podataka, računalna provedba pokusnog dizajna i pohrana rezultata pokusa. Eksperiment se može provesti na sljedeći način: kontrolno modeliranje (za provjeru performansi i osjetljivosti modela i procjenu vremena modela); radno modeliranje (stvarna provedba izrađenog eksperimentalnog plana).

Faza "Analiza i interpretacija rezultata modela"

Prilikom provedbe plana modelskog eksperimenta prikupljaju se informacije (rezultati simulacije) koje je potrebno analizirati kako bi se dobila procjena i zaključci o ponašanju objekta koji se proučava. To određuje dva aspekta – izbor metoda za analizu eksperimentalnih informacija i korištenje prikladnih metoda za interpretaciju dobivenih procjena. Potonje je posebno važno za formiranje točnih zaključaka studije. U smislu prvog aspekta obično se koriste statističke metode - deskriptivne analize (izračun graničnih vrijednosti parametara, matematičko očekivanje, varijance i srednje kvadratne pogreške; određivanje stratifikacije za odabrani faktor; izračun histogram itd.); korelacijske analize (utvrđivanje razine faktorskog odnosa); regresijska analiza (proučavanje uzročne veze u skupini čimbenika); analiza varijance (za utvrđivanje relativnog utjecaja određenih čimbenika na temelju eksperimentalnih rezultata).

Rezultati analize podataka modela mogu se prikazati u numeričkom ili tabelarnom obliku, korištenjem grafičkih ovisnosti, dijagrama, histograma itd. Za odabir odgovarajućeg grafičkog sredstva bitna je korištena metoda analize, kao i subjektivna vještina eksperimentatora za formatiranje. rezultate eksperimenta.

Zaključak

Glavni cilj organiziranja svakog eksperimenta modela je implementacija učinkovitog modeliranja. Povezan je sa strojnim vremenom - značajna količina obrade u modelu povećava cijenu modeliranja i smanjuje učinkovitost. Brza validacija modela i konvergencija bitni su za učinkovitost studije. Za svaki stvarni sustav često je potrebno izraditi mnogo različitih modela, koji se razlikuju po načinu dekompozicije i razini detaljnosti, metodi modeliranja, softverskim alatima za implementaciju itd. U procesu odabira najbolje opcije, samo procjena točnosti i adekvatnosti je nedovoljna. Od mnogih konvergentnih modela, morate odabrati najučinkovitiju opciju koja troši minimalno vrijeme na implementaciju.

Jezik programske implementacije, kao i cjelovitost formalnog sustava apstraktnog prikaza konceptualnog modela, jednostavnost opisnih pojmova, izrada optimalnog plana itd., bitni su za postizanje dovoljne učinkovitosti modela. Korištenje univerzalnih softverskih sustava razlikuje se u nedostatku specifičnih jezičnih operatora i stoga su prikladni prvenstveno za analitičko modeliranje. Za implementaciju simulacijskih modela korisno je koristiti specijalizirana jezična okruženja.

Bibliografija

[Bruehl 2002] Bruehl A. SPSS: Umijeće obrade informacija. Analiza statističkih podataka. Sankt Peterburg: DiaSoft, 2002, - 608 str.

[Romanski, 2001] Romanski R. Matematičko modeliranje i istraživanje stohastičkih vremenskih karakteristika procesa računalne obrade podataka // Informacijske tehnologije. - Moskva, Rusija, 2001, br. 2, - S. 51 - 55.

Arons H., van Asperen E. Računalna pomoć za definiranje modela // Proceedings of the 32nd Winter Simulation Conference. Florida, SAD, prosinac 2000. P. 399-408.

Benveniste A., Fabre E., Haar St. Markovske mreže: vjerojatnosni modeli za distribuirane i istodobne sustave // ​​IEEE Transactions on Automatic Control. studeni 2003., sv. 48, br. 11. - Str. 1936-1950.

Butler J.E., Brockman J.B. Web-bazirani alat za učenje koji simulira jednostavnu arhitekturu računala // ACM SIGCSE Bulletin. lipnja 2001., sv. 33, br. 2. - Str. 47-50.

Crosbie R. E. Model kurikuluma u modeliranju i simulaciji: treba li nam? Možemo li to učiniti? // Zbornik radova 32. Zimske simulacijske konferencije. prosinca 2000. -Str. 1666-1668.

Fabre E., Pigourier V. Praćenje distribuiranih sustava s distribuiranim algoritmima // Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control. - sv. 1.10-13. prosinca 2002. - str. 411-416.

Ibbett R.N. WWW vizualizacija simulacija računalne arhitekture // Procedings of the 7th Annual Conf. o inovacijama i tehnologiji u obrazovanju za informatiku. lipnja 2002. str. 247.

Lilja D.J. Usporedba metoda izvođenja nastave za poučavanje analize performansi računalnih sustava // IEEE Trans. o obrazovanju. veljače 2001., sv. 44, br. 1, - str. 35-40.

Musić G., Župančić B., Matko D. Petri net based modeling and supervisory control design in Matlab // Proceedings of the IEEE Conference EUROCON 2003 "Računala kao alat". - sv. 1.22-24. rujna. 2003. - Slovenija. - Str. 362-366.

Pandey S., Ramamritham K., Chakrabarti S. Praćenje dinamičkog weba kako bi se odgovorilo na kontinuirane upite // Proceedings of the 12th International Conference on World Wide Web. Mađarska, svibanj 2003., str. 659-668.

Pockec P., Mardini W. Modeliranje s redovima čekanja: empirijska studija // Proceedings of the Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. - sv. 1. 13.-16. svibnja 2001. - Str. 685-689.

Romansky R. i dr. Organizacija informacijske mreže InfoNet za distribuirano e-učenje // Proceedings of the 3rd International Conference on Computer Systems and Technologies (e-Learning). 20-21. lipnja 2002. Sofija, Bugarska. - P. IV.4-1 - IV.4-6.

Sargent R.G. Verifikacija i validacija simulacijskih modela // Proceedings of the Winter Simulation Conference 2003. - sv. 1. 7.-10. prosinca 2003. - Str. 27-48.

Stahl, I. GPSS: 40 godina razvoja // Proceedings of the 33rd Winter Simulation Conference. prosinac 2001. - Str. 577-585.

Ye D, Xiaofer Xu, Yuliu Chen. Metodologija integriranog modeliranja za virtualna poduzeća // Proceedings of the 10th Conference on Computers, Communications, Control and Power Engineering. - sv. 3. listopad 2002. - Str. 1603-1606.

Nastava računalnog modeliranja u školskom kolegiju informatike

U našem istraživačkom radu pretpostavljamo da je najučinkovitiji u smislu razvoja kreativnih sposobnosti učenika materijal koji se odnosi na informacijsko modeliranje. Prije testiranja ove hipoteze, razmotrimo mjesto i značaj računalnog modeliranja, ciljeve i zadaće nastave računalnog modeliranja te koncepte oblikovane u nastavi modeliranja.

Mjesto i značaj računalnog modeliranja u školskom kolegiju informatike

U obveznom minimumu sadržaja obrazovanja iz informatike nalazi se linija "Modeliranje i formalizacija", koja je, uz liniju informacija i informacijskih procesa, teorijska osnova temeljnog kolegija informatike.

Ne treba pretpostaviti da je tema modeliranja čisto teorijska i neovisna o svim ostalim temama. Većina dijelova osnovnog kolegija izravno se odnosi na modeliranje, uključujući teme vezane uz tehnološku liniju kolegija. Tekstualne i grafičke uređivače, DBMS, procesore proračunskih tablica, računalne prezentacije treba smatrati alatima za rad s informacijskim modelima. Algoritamizacija i programiranje također su izravno povezani s modeliranjem. Posljedično, linija za modeliranje je poprečna za mnoge dijelove osnovnog tečaja.

Prema Beshenkov S.A. i ostale teme "Informacije i informacijski procesi" i "Formalizacija i modeliranje" ključne su teme u kolegiju informatike. Te teme objedinjuju tradicionalne teme kolegija kao što su "Algoritmi i izvršitelji", "Informacijske tehnologije" itd. u jedinstvenu cjelinu.

Kreatori autorskih kolegija "Informatika u igrama i zadacima" i "Informatika-plus" smatraju da je glavna zadaća školskog kolegija informatike formiranje i razvoj sposobnosti analize i izgradnje informacijsko-logičkih modela.

Boyarshinov M.G. smatra svrsishodnim uvesti kolegij računalno modeliranje u okviru predmeta informatika, čija će svrha biti upoznavanje studenata s metodama rješavanja zadataka iz fizike, kemije, matematike, ekonomije, ekologije, medicine, sociologije, humanitarnih disciplina, dizajna. i tehnološki problemi korištenjem suvremene računalne tehnologije.

A. A. Kuznjecov, S. A. Bešenkov, E. A. Rakitina smatraju da su glavne komponente kolegija informatike koje mu daju sistemski karakter "Informacijski procesi", "Informacijski modeli", "Informacijski temelji upravljanja". Rješenje problema uvijek počinje modeliranjem: izgradnjom ili odabirom više modela: model sadržaja problema (formalizacija uvjeta), model objekta koji je izabran kao radni za rješavanje ovog specifičnog problema, model (metoda) rješenja i model procesa rješavanja problema.

Dakle, proučavanje informacijskih procesa, kao i svaki fenomen vanjskog svijeta općenito, temelji se na metodologiji modeliranja. Specifičnost informatike je u tome što koristi ne samo matematičke modele, već i modele svih vrsta i vrsta (tekst, tablica, slika, algoritam, program) – informacijske modele. Koncept informacijskog modela daje kolegiju informatike širok raspon međupredmetnih veza, čije je formiranje jedan od glavnih zadataka ovog kolegija u osnovnoj školi. Sama aktivnost izgradnje informacijskog modela – informacijsko modeliranje je generalizirana vrsta aktivnosti koja karakterizira informacijsku znanost.

Jedna od učinkovitih metoda spoznavanja okolne stvarnosti je metoda modeliranja, koja je moćan analitički alat koji je apsorbirao cijeli arsenal najnovijih informacijskih tehnologija.

Generalizirajuća priroda koncepta "informacijskog modeliranja" posljedica je činjenice da se u radu s informacijama uvijek ili bavimo gotovim informacijskim modelima (djelujemo kao njihov promatrač) ili razvijamo informacijske modele.

Informacijsko modeliranje nije samo predmet proučavanja u informatici, već i najvažniji način kognitivne, obrazovne i praktične aktivnosti. Može se promatrati i kao metoda znanstvenog istraživanja i kao samostalna djelatnost.

I. I. Zubko informacijsko modeliranje definira kao "novu opću znanstvenu metodu spoznavanja objekata okolne stvarnosti (stvarne i idealne), usmjerenu na korištenje računala". Modeliranje se s jedne strane promatra kao način spoznavanja, a s druge kao sadržaj koji učenici moraju usvojiti. Autor smatra da je najučinkovitija nastava informacijskog modeliranja moguća ako se u praksi implementira projektna metoda koja na različite načine integrira istraživački, samostalni i kreativni rad.

Galygina I.V. smatra da je obuku iz informacijskog modeliranja preporučljivo provoditi na temelju sljedećih pristupa:

model, u skladu s kojim se modeliranje smatra instrumentom spoznaje, predmetom proučavanja i sredstvom poučavanja;

objekt, što podrazumijeva odabir i analizu različitih tipova objekata: predmet proučavanja, informacijski model kao novi objekt, objekti jezika modeliranja koji se koriste za izgradnju modela.

Informacijsko modeliranje u pedagogiji može se promatrati u tri aspekta, kao što su:

kognitivni alat, budući da se u procesu izgradnje i istraživanja modela događa stjecanje novih znanja o stvarnom objektu koji odgovara informacijskom modelu, objektima jezika modeliranja koji se koristi za opisivanje ovog modela;

alat za učenje, budući da je proces učenja u većini slučajeva povezan s radom informacijskih modela proučavanog objekta, kao što su verbalni opis, grafička slika,

formulski prikaz pravilnosti, itd.;

predmet proučavanja, budući da se informacijski model može smatrati neovisnim informacijskim objektom, sa svojim svojstvima, svojstvima, karakteristikama.

Glavna razlika između ovih aspekata sa stajališta učenika je u tome što u prvom slučaju, u procesu kognitivne aktivnosti, sam učenik gradi model proučavanog objekta na temelju vlastitog iskustva, znanja i asocijacija. U drugom slučaju, učeniku se daje model proučavanog predmeta koji je izradio nastavnik, autor udžbenika ili tvorac znanstvene teorije. U potonjem slučaju skup modela je predmet koji se proučava.

Uključivanjem u sadržajnu liniju "Modeliranje i formalizacija" osnovnog kolegija informatike modula "Informacijsko modeliranje" stvorit će se čvrsti temelji za:

svjesno korištenje informacijskih modela u odgojno-obrazovnim aktivnostima;

upoznavanje studenata s metodologijom znanstvenoistraživačke djelatnosti;

naknadno dubinsko proučavanje informacijskog modeliranja u specijaliziranim kolegijima iz informatike.

Titova Yu.F. smatra da je najvažnija odgojno-obrazovna funkcija razvoj kreativnog potencijala učenika. Iskustvo kreativne aktivnosti formira se kroz rješavanje problematičnih zadataka različitih smjerova, a posebno kroz istraživačke aktivnosti. Modeliranje je jedan od najvažnijih istraživačkih alata. Autor je razvio metodologiju nastave modeliranja u osnovnom kolegiju informatike, kombinirajući teorijsko gradivo, koji se temelji na formaliziranom pristupu razvoju i istraživanju modela, te skupu istraživačkih zadataka koji integrira znanja iz različitih obrazovnih područja. Autor smatra da će korištenje ove tehnike kod učenika osigurati razvoj širokog spektra intelektualnih vještina, kao što su apstrakcija i konkretizacija, generalizacija, klasifikacija, analiza i razumijevanje rezultata svog djelovanja.