Yüksek lisans öğrencisi

Mordovya Devlet Pedagoji Enstitüsü, M.E. Evsevieva

Bilişim ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Safonov V.I., Fizik ve Matematik Bilimleri Adayı, Bilişim ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Doçenti

Dipnot:

Makale, Bilişimde okul dersinde modellemenin önemini göstermektedir. Gösterilen modelleme ve sınıflandırma modelleri, bilgisayar simülasyonunun gerçekleştirilmesi için yazılım ve etkileşimli ortamı gösterdi.

Anahtar Kelimeler:

modelleme; bilgisayar Bilimi; resmileştirme; model; matematiksel model; matematik modelleme.

modelleme; bilgisayar Bilimi; resmileştirme; model; matematiksel model; matematiksel modelleme.

UDC 004

Modelleme çalışması, okul çocuklarının hazırlanmasının önemli bir yönüdür. Modellemeyi öğrencinin düşünmesini geliştirmenin bir yolu ve ayrıca çeşitli problemleri çözmenin bir aracı olarak düşünmek gerekir. Modelleme önemli bir bilimsel bilgi yöntemidir. Çeşitli konularda, bilgisayar bilimine ek olarak, örneğin matematik, fizik, biyoloji, kimya vb. Ancak doğrudan bilişim derslerinde model oluşturma, model kontrol etme, çeşitli bilgisayar programlarında model oluşturma adımları ele alınmaktadır.

Okul bilgisayar bilimi dersinin hemen hemen tüm konuları, algoritmalar ve programlama dahil olmak üzere modelleme ile ilgilidir. Bilgisayar bilimi ders kitaplarının yazarları, modelleme öğretimindeki en önemli görevin, modelleri analiz etme ve oluşturma yeteneğinin oluşturulması olduğuna inanmaktadır. Ancak bu becerilere, örneğin "Bilgi İşlemleri" gibi bilişimin diğer bölümlerinde de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle, bilgisayar bilimi dersinin birçok bölümünde modelleme mevcuttur, okul bilgisayar bilimleri dersinin çalışmasında temeldir.

Bilgisayar bilimi dersinde, sadece matematiksel modeller değil, aynı zamanda bilgisayar bilimine disiplinler arası bir karakter kazandıran rakamlar, tablolar, programlar, algoritmalar içeren bilgilendirici modeller de incelenir.

Model, gerçek bir nesne veya sürece basitleştirilmiş bir benzerliktir. Modellemede anahtar kavram hedeftir. Modellemenin amacı, gelecekteki modelin amacıdır. Hedef, modelde yeniden oluşturulacak orijinal nesnenin özelliklerini tanımlar. Hem maddi nesneler hem de süreçler modellenebilir. Bilgi modeli, modellenecek bir nesnenin açıklamasıdır. Sunum bazında modeller tablo, grafik, nesne bilgisi ve matematiksel olarak ayrılır.

Resmileştirme, gerçek bir nesnenin veya sürecin resmi açıklamasıyla değiştirilmesidir, yani. onun bilgi modeli. Modelleme temasının içerik satırı en önemli görevi yerine getirir: öğrencilerin sistem düşüncesinin geliştirilmesi.

Elektronik tablolar, matematiksel modelleme problemlerini çözmek için en yaygın ve uygun araç ortamıdır. Matematiksel bir model, herhangi bir gerçek sistemin (süreç, nesne) davranış durumunun matematik dilinde, yani. formülleri, denklemleri ve diğer matematiksel ilişkileri kullanma. Matematiksel bir modelin uygulanması, girdi parametrelerinin değerlerinden çıktı parametrelerinin değerlerini hesaplamak için belirli bir yöntemin kullanılmasıdır. Elektronik tablo teknolojisi, matematiksel bir model uygulamanın bir yöntemidir. Programlama dillerinde programların derlenmesini, matematiksel paketlerin kullanımını (MathCad, Mathematics, 1C: Mathematical Designer, vb.), modelleme için özel yazılım sistemlerinin kullanımını içeren matematiksel bir modelin uygulanması için yöntemler de vardır. Bu tür araçlarla oluşturulan matematiksel modellere bilgisayar matematiksel modelleri denir.

Bilgisayar bilimi, matematik ve fiziğin birbirine bağlı öğretimi, öğrencileri tipik problemleri çözmek için bir araç olarak uygulamalı matematiksel paketlerin kullanımıyla tanıştırmayı mümkün kılar. Bu nedenle, "Modelleme ve biçimselleştirme" bölümü, bilişimin metakonu rolünü ortaya koymaktadır.

Modelleme, okul bilgisayar bilimleri dersindeki zor bölümlerden biridir. İçerik-yapısal bileşen "Modelleme ve biçimselleştirme", disiplinin sürekli olarak geliştirilmekte olan önemli bir bileşenidir ve bunun sonucunda, çalışmasının metodolojisi çalışması henüz tamamlanmamıştır. Şu anda, okulda bilgisayar bilimi derslerinde aktif olarak kullanılan çok sayıda bilgisayar modelleme öğretim yöntemi vardır.

Temel genel ve orta genel eğitim düzeyinde "Bilgi Modelleme" konusunun yazılım ve kaynak desteği, yazılım ve İnternet kaynakları, özellikle tek bir dijital eğitim kaynağı koleksiyonunun kaynakları ile temsil edilir.

Hemen hemen tüm okullarda bir MS Office paketi bulunduğundan, mevcut modelleme araçlarından biri Microsoft Excel ofis uygulamasıdır. Microsoft Excel, büyük miktarda veriyi analiz etmenizi sağlayan bir elektronik tablo programıdır. Bu program, çeşitli tabloları birbirine bağlayabileceğiniz, rastgele veri sunum formatları seçebileceğiniz ve hiyerarşik yapılar oluşturabileceğiniz 600'den fazla matematiksel, finansal, istatistiksel ve diğer özel işlevler kullanır.

Mathcad, hesaplamaları yürütmek, dağıtmak ve depolamak için endüstri standardı olan bir mühendislik ve matematiksel hesaplama uygulamasıdır. Mathcad evrensel bir sistemdir, yani. Matematiksel yöntemlerin uygulandığı her yerde bilim ve teknolojinin herhangi bir alanında kullanılabilir.

KOMPAS, bilgisayar destekli bir tasarım sistemidir. KOMPAS sistemini kullanarak, orijinal veya standartlaştırılmış yapısal elemanlar içeren parçaların ve bireysel birimlerin 3 boyutlu ilişkisel modellerini oluşturabilirsiniz.

Blender ücretsiz bir 3D modelleme yazılımıdır. Bu programdaki hile, bir 3B sahnenin oluşturulması sırasında, yardımcı program penceresinin, her biri 3B sahnenin belirli bir görünümü, bir zaman çizelgesi cetveli ve nesne ayarları ile bağımsız bir pencere olacak parçalara bölünebilmesidir. Bu tür parçaların sayısı yalnızca ekran çözünürlüğü ile sınırlıdır. Uygulama ayrıca spline modelleme için araçlara sahiptir ve 3B nesneler oluşturmak için Bézier eğrileri ve B-spline'lar da kullanılır.

Bilgisayar simülasyonu, yalnızca bilgisayarın hesaplama ve grafik yetenekleri tam olarak kullanıldığında, ilgili yazılımın çeşitli yeteneklerini gerçekleştirmeyi mümkün kılacak bir takım avantajlara sahiptir.

"1C: Mathematical Designer" etkileşimli ortamındaki bir denklemin grafiksel çözümüne bir örnek:

log1 / 16x = (1/16) x denkleminin kaç çözümü var? İlk bakışta, sol ve sağ tarafların grafikleri, y = x düz çizgisi üzerinde uzanan tek bir çözüme sahiptir (Şekil 1). Ancak, Zoom ve Shift Sheet araçlarını kullanarak, görüntüyü yakınlaştırabilir ve bir değil üç köke yol açan iki grafiğin beklenmedik şekilde iç içe geçmesini keşfedebilirsiniz!

Pirinç. 1. Grafik denklemi çözme

Bu durumda sezgi aldatır: denklemin bu grafiklerini elle çizersek, denklemin bir kökü olduğunu göreceğiz - her iki grafiğin düz bir çizgiyle kesiştiği yerde y = x(yani denklemin kökü (1/16) x = x). Ancak, sayıların ikame edilerek fark edilmesi ve kontrol edilmesi kolaydır. x= 1/2 ve x= 1/4 de köktür. Onlar nereden geliyorlar?
"Matematiksel Tasarımcı" da grafikler oluşturursanız, program bunların kesiştiği üç noktayı bulacaktır (Şekil 2), ancak bu noktaların yakınında "normal" ölçekte grafikler "birbirine yapışır". aracı kullanma Ölçeği değiştir resmi büyütebilir ve grafiklerin nasıl "iç içe geçtiğini" görebilirsiniz.

Pirinç. 2. Grafik denklemi çözme

Bu nedenle, basit matematik problemlerini çözmek gibi basit grafik modeller oluşturmak, temel bilgisayar bilimleri dersinde zaten uygundur. Grafik modellerin kendini geliştirmesi, programlama bilgisi gerektirir ve bu, özel bir bilgisayar bilimi dersinde veya seçmeli bir dersin parçası olarak incelenen, artan zorluktaki materyali ifade eder.

Bibliyografik liste:

1. Korolev, A. L. Bilgisayar modellemesi / A. L. Korolev. Korolev. - M: BİNOM. Bilgi Laboratuvarı, 2010 - 230 s.
2. Safonov, V.I. Bilgisayar modelleme: ders kitabı. ödenek / V.I.Safonov. - Mordov. Durum Peder. içinde - t. - Saransk, 2009 .-- 92 s.
3. Taraseviç, Yu.Yu. Matematiksel ve bilgisayar modellemesi. Giriş dersi: ders kitabı. kılavuz / Yu.Yu. Taraseviç. - E.: LİBROKOM, 2013 .-- 152 s.

Yorumlar:

11/25/2017, 14:51 Feofanov Alexander Nikolaevich
Gözden geçirmek: Makale kötü yapılandırılmış, okuyucunun kim olduğu belli değil. 1 ve 2 resim arasındaki farkı göstersinler. Ne hayal etmeliyim ve ne - bu, Şek. 1. Revizyondan sonra dergide yayınlanabilir. Teknik Bilimler Doktoru, prof. Feofanov A.N.

19.12.2017, 20:53 Feofanov Alexander Nikolaevich
Gözden geçirmek: Malzemede herhangi bir düzeltme yapıldı mı? (bağlantıda hiçbir şey yok) - okuyucu kim (öğretmen veya öğrenci). Makale kimin için? - şek. 1 ve 2 - farklı ölçekler olmalıdır. Ama bu yapılmadı! Rakamlardaki ölçek aynı kalır. 1 şekilde kesişme noktaları görünmüyordu, 2'de ayarlandı. Ancak bu, bilgisayar simülasyonlarının sonucu değildir. - yazıda tekrarlar var. Teknik Bilimler Doktoru, prof. Feofanov A.N.

19/12/2017 09:21 PM Yazarın incelemesine yanıt Natalya Sergeevna Rezaeva:
Okuyucu çoğunlukla bir öğrenci, aynı zamanda kısmen bir öğretmendir. Programın yardımıyla bu grafiği büyütebilir ve bu kesişimleri görebilirsiniz, tüm bunlar programda artar ve azalır ve bunu resimlerde arttırmanın bir anlamı yoktur.

20.12.2017, 7:31 Feofanov Alexander Nikolaevich
Gözden geçirmek: Üçgenler veya daireler (kesişmeler, ortak noktalar vb.) ile bir örnek göstermek daha iyi ve daha nettir ve makale "1C: Mathematical Designer" programının otomatik ölçeklendirmesinin işlevselliğini ortaya koymamaktadır. Feofanov A.N.

22.01.2018, 16:16 Bovtruk Natalya Sergeevna
Gözden geçirmek: makalenin çok iyi bir başlığı var ve makale sadece programların küçük bir analizini yapıyor. Sizin durumunuzdaki programların özünü daha fazla analiz etmek gerekiyor.

480 RUB | UAH 150 | 7.5 $ ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd();"> Tez - 480 ruble, teslimat 10 dakika, günün her saati, haftanın yedi günü

240 RUB | UAH 75 | 3,75 $ ", MOUSEOFF, FGCOLOR," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" onMouseOut = "return nd ();"> Özet - 240 ruble, teslimat 1-3 saat, Pazar hariç 10-19 arası (Moskova saati)

Rozova Natalya Borisovna. Bilgisayar modellemenin öğrenme sürecinde kullanımı: 13.00.01, 13.00.02 Rozova, Natalia Borisovna Öğrenme sürecinde bilgisayar modellemenin kullanımı (Bir ortaokulda moleküler fizik çalışması örneği üzerinde): Dis. ... Cand. ped. Bilimler: 13.00.01, 13.00.02 Vologda, 2002 163 s. RSL OD, 61: 03-13 / 523-2

Tanıtım

Bölüm 1. Fen ve öğretimde modeller ve modelleme 14

1.1 Modern bilimde modeller ve modelleme 14

1.2 Modellerin öğrencilere öğretim sürecinde uygulanması 26

1.3 Öğretimde bilgisayar simülasyonu 33

Bölüm 2. Bilgisayar öğreniminin psikolojik ve pedagojik temelleri 50

2.1 Bilgisayar öğreniminin psikolojik ve pedagojik yönleri 50

2.2 Bilgisayar öğrenimine dayalı öğrenme etkinliklerinin özellikleri ve yönetimi 58

Bölüm 3. Bilgisayar modelleme kullanarak "Moleküler Fizik" konusunu incelerken bir ortaokulun 10. sınıfında fizik dersleri düzenleme ve yürütme yöntemleri 74

3.1 "Moleküler Fizik" bölümünde bilgisayar modelleme durumunun analizi 74

3.2 Çok parçacıklı sistemlerin dinamiklerinin bilgisayar simülasyonu için deneysel programın özellikleri ve eğitim sürecinde kullanım olasılığı 83

3.3 Deneysel program temelinde "Moleküler Fizik" bölümünü okurken 10. sınıfta fizik dersleri düzenleme ve yürütme yöntemleri 92

4.1 Deneyin görevleri ve yürütülmesinin organizasyonu 128

4.2 Pedagojik deney sonuçlarının analizi 140

Sonuç 147

işe giriş

Toplumun gelişmesinde en önemli yönlerden biri eğitimdir. Eğitim gelecek için "çalışır", her insanın kişisel niteliklerini, bilgisini, becerilerini, alışkanlıklarını, davranış kültürünü, dünya görüşünü belirler, böylece toplumun ekonomik, ahlaki ve manevi potansiyelini yaratır. Bilgi teknolojileri eğitimdeki temel araçlardan biridir, bu nedenle eğitimde geliştirilmesi ve kullanımı için bir stratejinin geliştirilmesi kilit sorunlardan biridir. Sonuç olarak, bilgisayar teknolojisinin kullanımı ulusal bir önem kazanmaktadır. Pek çok uzman, öğretmenin güçlü bir öğretim aracına sahip olması nedeniyle, bilgisayarın şu anda eğitim sisteminde niteliksel bir atılıma izin vereceğine inanıyor. Genellikle bilgisayarlaşmanın iki ana yönü vardır. Birincisi, evrensel bilgisayar okuryazarlığını sağlamayı amaçlar, ikincisi - bilgisayarı öğrenmenin etkinliğini artırmanın bir aracı olarak kullanmak.

Eğitim sisteminde iki tür etkinlik vardır: öğretme ve öğrenme. N.F. Talyzina ve T.V. Gabay, bilgisayarın gerçekleştirdiği işlev açısından öğrenmedeki rolünü düşünmeyi önerdi.

Bir bilgisayar, eğitim faaliyetlerini kontrol etme işlevini yerine getiriyorsa, bir bilgisayar öğrenme etkinliklerini simüle ettiğinden, sorular sorduğundan ve bir öğretmen olarak bir öğrencinin cevaplarına ve sorularına tepki verdiğinden, bir öğretmenin yerini alan bir öğretim aracı olarak düşünülebilir.

Bir bilgisayar sadece bir eğitim faaliyeti aracı olarak kullanılıyorsa, öğrencilerle etkileşimi bir "bilgisayar kullanıcısı" olarak gerçekleştirilir. Bu durumda bilgisayar, yeni bilgileri iletebilmesine rağmen bir öğrenme aracı değildir. Bu nedenle, bilgisayar öğrenimi hakkında konuştuklarında, öğrenme etkinliklerini yönetmenin bir aracı olarak bilgisayarın kullanımını kastediyorlar.

Eğitim programlarının hala birleşik bir sınıflandırması olmamasına rağmen, birçok yazar aralarında aşağıdaki beş türü ayırt eder: eğitim, mentorluk, problemli öğrenme, taklit ve modelleme, oyun. Bilgisayar modelleri, yukarıdakiler arasında en yüksek dereceye sahiptir. V.V.'ye göre Laptev, “bir bilgisayar modeli, bir fenomen veya sürecin matematiksel modeli temelinde, deneyin nesnesi ile etkileşimli etkileşim araçlarını ve bilgi görüntüleme araçlarının geliştirilmesini birleştiren bir hesaplama deneyi için bir yazılım ortamıdır. ... Bilgisayar modelleri, ayırt edici yöntemi bir hesaplama deneyi olan hesaplamalı fiziğin ana nesnesidir, tıpkı deneysel fiziğin ayırt edici yönteminin doğal bir deney olması gibi. " Akademisyen V.G. Razumovsky, "bilgisayarların eğitim sürecine dahil edilmesiyle, birçok bilimsel biliş yönteminin olanaklarının arttığını, özellikle modelleme yönteminin, modelleme sırasında fenomenlerin özü vurgulandığından ve eğitimin yoğunluğunu keskin bir şekilde artırabilen modelleme yönteminin arttığını belirtiyor. genellik netleşir."

Bilgisayar öğreniminin mevcut durumu, kalite açısından önemli ölçüde farklılık gösteren çok sayıda eğitim programı ile karakterize edilir. Gerçek şu ki, okulların bilgisayarlaşmasının ilk aşamasında bilgisayar öğrenimini kullanan öğretmenler kendi eğitim programlarını oluşturdular ve profesyonel programcı olmadıkları için oluşturdukları programlar etkisiz kaldı. Bu nedenle problem öğrenme, bilgisayar modelleme vb. sağlayan programların yanı sıra eğitimin etkinliğini etkilemeyen çok sayıda ilkel eğitim programları bulunmaktadır. Böylece, öğretmenin görevi, eğitim programlarının geliştirilmesi değil, modern metodolojik, psikolojik ve pedagojik gereksinimleri karşılayan hazır yüksek kaliteli programları kullanma yeteneği haline gelir.

Modelleme programlarının didaktik önemi için ana kriterlerden biri, daha önce bir okul fiziği sınıfında uygulanamayan araştırmaları yürütme olasılığıdır. Beden okulu eğitiminin içeriği, doğal bir deneyin incelenen fenomeni veya süreci yalnızca niteliksel olarak tanımladığı bir dizi bölüm içerir. Bilgisayar modellerinin kullanılması, bu nesnelerin nicel bir analizinin yapılmasını da mümkün kılacaktır.

Okul fiziğinin bu alanlarından biri, analiz edeceğimiz bilgisayar öğreniminin durumu olan moleküler fiziktir. Bunu inceleyen öğrenciler, niteliksel olarak yeni bir madde hareketi biçimiyle karşılaşırlar - mekanik yasalarına ek olarak, istatistik yasalarının da geçerli olduğu termal hareket. Doğal deneyler (Brown hareketi, difüzyon, moleküllerin etkileşimi, buharlaşma, yüzey ve kılcal olaylar, ıslanma) maddenin moleküler yapısının hipotezini doğrular, ancak devam eden fiziksel süreçlerin mekanizmasını gözlemlemeye izin vermez. Mekanik modeller: Stern'in deneyi, Galton'un panosu, gaz yasalarını göstermek için bir kurulum, Maxwell'in gaz moleküllerinin hızlar üzerindeki dağılımına ilişkin yasasını göstermeyi ve gaz yasalarını türetmek için gerekli basınç, hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkileri deneysel olarak elde etmeyi mümkün kılar.

Modern elektronik ve elektronik hesaplama teknolojisinin kullanımı, deneyin tasarımını ve yürütülmesini önemli ölçüde tamamlamayı mümkün kılar. Ne yazık ki bu konudaki çalışmaların sayısı çok azdır.

Makale, çeşitli gazların moleküllerinin hızının sıcaklığa bağımlılığını göstermek için bir bilgisayarın kullanımını, buharlaşma, erime ve kristalleşme sırasında bir vücudun iç enerjisindeki değişikliklerin hesaplanmasının yanı sıra bir bilgisayarın kullanımını açıklamaktadır. laboratuvar çalışmalarının işlenmesi. Burada, Carnot döngüsüne dayalı ideal bir ısı motorunun verimliliğini belirleme dersinin bir açıklaması yer almaktadır.

Elektronik ve elektronik bilgisayar teknolojisinin kullanımıyla bir deney kurma tekniği V.V. Laptev. Deneyin şeması şöyle görünür: ölçülen değerler - sensörler - analogdan dijitale dönüştürücü-mikro hesap makinesi MK-V4 veya bir Yamaha bilgisayarı. Bu prensibe göre, bir okul kursunda gaz yasalarının fiziğini incelemek için evrensel bir elektromekanik kurulum tasarlanmıştır.

AS Kondrat'ev ve VV Laptev'in "Fizik ve Bilgisayar" kitabında, moleküllerin hızlara göre Maxwellian dağılımının formülünü grafikler şeklinde analiz eden, çıkış yüksekliğini hesaplamak için Boltzmann dağılımını kullanan ve çalışma yapan programlar geliştirilmiştir. Carnot döngüsü.

IV. Grebenev, iki cismin parçacıklarını çarpıştırarak ısı transferini simüle eden bir program sunuyor.

"Fiziksel bir atölyenin laboratuvar çalışmasının modellenmesi" makalesinde V.T. Petrosyan ve diğerleri, sayısı deneyle belirlenen parçacıkların Brownian hareketini modellemek için bir program içerir.

Moleküler fizik bölümünün en eksiksiz ve başarılı gelişimi, eğitici bilgisayar kursu "Açık Fizik" LLP NTs FİZİK'tir. İçinde sunulan modeller, moleküler fizik ve termodinamiğin tüm seyrini kapsar. Her deney için bilgisayar animasyonu, grafikler ve sayısal sonuçlar sunulmaktadır. Kaliteli, kullanıcı dostu programlar, giriş makro parametrelerini değiştirirken sürecin dinamiklerini gözlemlemenizi sağlar.

Aynı zamanda, bize göre, bu bilgisayar kursu, kapsanan materyali birleştirmek, fiziksel yasaları göstermek ve öğrencilerin bağımsız çalışmalarını göstermek için en uygun olanıdır. Ancak önerilen deneylerin bilgisayar gösterimleri olarak kullanılması zordur, çünkü metodolojik destekleri yoktur, devam eden sürecin zamanını kontrol etmek imkansızdır.

Şu ana kadar “belirli bir endikasyon hakkında yerleşik bir görüş geliştirilmemiştir: öğrenme sürecinde bir bilgisayarı nerede ve ne zaman kullanmanın gerekli olduğu konusunda, bilgisayarın etkililik üzerindeki etkisini değerlendirmek için hiçbir pratik deneyim toplanmamıştır. eğitim, donanım eğitim yazılımının türü, türü ve parametreleri için belirlenmiş bir düzenleyici gereklilik yoktur ”.

Pedagojik yazılımın metodolojik desteği ile ilgili sorular I.V. Grebenev. “Bilgisayar eğitiminin etkililiği için en önemli kriter, muhtemelen, öğrencilerin bir bilgisayarla diyalog içinde, bu tür bir düzeyde veya bilişsel aktivitenin doğası gereği konuyla ilgili yeni, önemli bilgiler edinme olasılığı olarak düşünülmelidir. Tabii ki, pedagojik etkisinin olması ve öğretmen ve öğrenci tarafından harcanan zaman için ödeme yapması koşuluyla, makinesiz öğrenme ile imkansız ”.

Bu, bir bilgisayarın kullanımının gerçek faydalar sağlaması için, mevcut metodolojinin nerede kusurlu olduğunu belirlemek ve bir bilgisayarın hangi özelliklerinin ve eğitimin verimliliğini nasıl artırabileceğinin gösterilmesi gerektiği anlamına gelir.

Bilgisayar modelleme durumunun analizi şunları gösterir:

1) bilgisayar modellemesi, genel olarak ve özellikle moleküler kinetik teorinin (MKT) hükümlerine dayanan fiziksel süreçleri simüle eden az sayıda programla temsil edilir;

2) MCT'ye dayalı modelleme programlarında nicel sonuçlar yoktur, ancak herhangi bir fiziksel sürecin yalnızca nitel bir gösterimi vardır;

3) tüm programlarda, partikül sisteminin mikro parametreleri ile makro parametreleri (basınç, hacim ve sıcaklık) arasındaki bağlantı sunulmaz;

4) MCT'nin bir dizi fiziksel süreci için bilgisayar simülasyon programlarını kullanarak dersleri yürütmek için geliştirilmiş bir metodoloji yoktur.

Bu, çalışmanın alaka düzeyini belirler.

Araştırmanın amacı bir ortaöğretim genel eğitim okulundaki öğrenme sürecidir.

Araştırmanın konusu, ortaokullarda fizik öğretiminde bilgisayar modellemesinin kullanılması sürecidir.

Araştırmanın amacı, bilgisayar modellemesinin pedagojik olanaklarını incelemek ve okul fiziği dersinin materyaline dayalı bilgisayar modelleme programlarının kullanımı için metodolojik destek geliştirmektir.

Çalışmanın amacına bağlı olarak, çalışmada aşağıdaki görevler belirlenmiştir:

1) öğrenme sürecinde bilgisayar modellemeyi kullanma olasılıklarının bütünsel bir analizini yapmak;

2) eğitsel bilgisayar modelleri için psikolojik ve pedagojik gereksinimleri belirlemek;

3) fiziksel olayları simüle eden ve gerçek bir öğrenme etkisi veren yerli ve yabancı bilgisayar programlarını analiz etmek;

4) genel orta öğretimin fiziksel içeriğine dayalı bir bilgisayar simülasyon programı geliştirmek ("Moleküler Fizik" bölümü);

5) deneysel bilgisayar simülasyon programının uygulamasını kontrol edin ve didaktik-metodik sonucunu değerlendirin.

Araştırma hipotezi.

Fizik öğretimi sürecinde, metodolojik desteği aşağıdaki gibi olan bilgisayar simülasyon programları kullanılırsa, öğrencilerin bilgi, beceri ve bilgi kültürünün kalitesi artabilir:

Bilgisayar modellemesinin öğrenme sürecindeki teorik temellerine uygun olarak, eğitsel bilgisayar modellerini kullanmanın görevleri, yeri, zamanı, şekli belirlenir;

Öğrenci faaliyetlerinin yönetim biçimlerinin ve yöntemlerinin değişkenliği gerçekleştirilir;

Okul çocuklarına gerçek nesnelerden modellere ve geriye doğru hareket etmeleri öğretilir.

Araştırmanın metodolojik temeli şunlardan oluşur: pedagojik fenomenlerin incelenmesine sistemik ve aktiviteye dayalı yaklaşımlar; bilgisayar modellemesinin felsefi, sibernetik, psikolojik teorileri (A.A. Samarsky, V.G. Razumovsky, N.V. Razumovskaya, B.A.Glinsky, B.V.Biryukov, V.A. diğer); eğitimin bilgisayarlaştırılmasının psikolojik ve pedagojik temelleri (V.V. Rubtsov, E.I.Mash-bits) ve gelişimsel eğitim kavramı (L.S.Vygotsky, D.B. P.Ya. Halperin).

Araştırma Yöntemleri:

İncelenen problemle ilgili felsefi, psikolojik, pedagojik ve metodolojik literatürün bilimsel ve metodolojik analizi;

Öğretmenlerin deneyimlerinin analizi, lisede fizik öğretiminde kendi deneyimlerinin analizi ve bir üniversitede fizik yöntemleri;

Programın içeriğini belirlemek için moleküler fizikte modelleme bilgisayar programlarının yerli ve yabancı yazarlar tarafından analizi;

Moleküler fizikte fiziksel olayların modellenmesi;

Seçilmiş simülasyon programlarına dayalı bilgisayar deneyleri;

Sorgulama, konuşma, gözlem, pedagojik deney;

Matematiksel istatistik yöntemleri.

Araştırmanın temeli: Vologda'nın 3, 11, 17 numaralı okulları, Vologda Devlet Doğal ve Matematik Lisesi, Vologda Devlet Pedagoji Üniversitesi Fizik ve Matematik Fakültesi.

Araştırma üç aşamada gerçekleştirildi ve aşağıdaki mantık vardı.

İlk aşamada (1993-1995) çalışmanın problemi, amacı, amaçları ve hipotezi belirlenmiştir. Öğrenme sürecinde bilgisayar modellerinin geliştirilmesi ve kullanılması için teorik temelleri belirlemek için felsefi, pedagojik ve psikolojik literatür analiz edildi.

İkinci aşamada (1995 - 1997), incelenen problem çerçevesinde deneysel çalışmalar yapılmış, bilgisayar simülasyon programlarının fizik derslerinde kullanılması için metodolojik geliştirmeler önerilmiştir.

Üçüncü aşamada (1997 - 2000), deneysel çalışmanın analizi ve genelleştirilmesi gerçekleştirilmiştir.

Elde edilen sonuçların güvenilirliği ve geçerliliği şu şekilde garanti edilir: öğretimde bilgisayar modelleme sorununun araştırılmasına teorik ve metodolojik yaklaşımlar; matematiksel istatistik yöntemlerinin kullanımı da dahil olmak üzere sonuçların niteliksel ve niceliksel analizinin bir kombinasyonu; araştırmanın amacına ve konusuna uygun yöntemler; bir bilgisayar simülasyon programının geliştirilmesi için bilimsel temelli gereksinimler.

İkincisi biraz açıklama gerektiriyor. Hareketin hesaplanması H. Gould ve J. Tobochnik tarafından kullanılan Verlet algoritmasına dayanan birçok parçacığın sistemlerinin dinamiklerini modellemek için bir program geliştirdik. Bu algoritma basittir ve istatistiksel kalıpları incelerken çok önemli olan kısa zaman aralıklarında bile doğru sonuçlar verir. Programın orijinal arayüzü sadece sürecin dinamiklerini görmeyi ve sistemin parametrelerini değiştirmeyi, sonuçları kaydetmeyi değil, aynı zamanda deneyin zamanını değiştirmeyi, deneyi durdurmayı, bu kareyi kaydetmeyi ve başlatmayı mümkün kılıyor. ondan sonra model üzerinde çalışma.

İncelenen sistem, hızları rastgele ayarlanmış ve Newton mekaniği yasalarına göre birbirleriyle etkileşime giren parçacıklardan oluşur ve moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri Lennard-Johnson eğrisi ile gösterilir, yani program bir model içerir. gerçek bir gazdan. Ancak başlangıç ​​parametrelerini değiştirerek modeli ideal gaza getirebilirsiniz.

Tarafımızdan sunulan bilgisayar simülasyon programı, aşağıdaki fiziksel yasaları ve süreçleri doğrulayarak göreceli birimlerde sayısal sonuçlar elde etmemizi sağlar:

a) etkileşim kuvvetinin ve parçacıkların (moleküllerin) potansiyel enerjisinin aralarındaki mesafeye bağımlılığı;

b) Maxwell'in hız dağılımı;

c) moleküler kinetik teorinin temel denklemi;

d) Boyle-Mariotte ve Charles yasaları;

e) Joule ve Joule-Thomson deneyleri.

Yukarıdaki deneyler, istatistiksel fizik yönteminin geçerliliğini doğrulayabilir, çünkü sayısal deneyin sonuçları, istatistik yasaları temelinde elde edilen sonuçlara karşılık gelir.

Pedagojik deney, bilgisayar simülasyon programlarını kullanarak ders yürütme metodolojisinin etkinliğini doğruladı.

Bilimsel yenilik ve araştırmanın teorik önemi:

1. Öğrenme sürecinde kullanılan (felsefi, sibernetik, pedagojik) bilgisayar modellemesinin kapsamlı bir tanımı yapılmıştır.

2. Bilgisayar eğitimi modelleri için kanıtlanmış psikolojik ve pedagojik gereksinimler.

3. Moleküler fizik okul dersinde ilk kez ideal bir gazın bilgisayar modelini oluşturmayı mümkün kılan birçok parçacığın dinamiğinin bilgisayar simülasyonu yöntemi uygulandı, bu da arasındaki ilişkiyi göstermeyi mümkün kıldı. sistemin mikro parametreleri (hız, momentum, kinetik, hareketli parçacıkların potansiyel ve toplam enerjisi) makro parametrelerle (basınç, hacim, sıcaklık).

4. Fizik metodolojisinde bilgisayar simülasyon programları temelinde aşağıdaki sayısal deneyler yapılmıştır: moleküler kinetik teorinin temel denklemi elde edilmiştir; sıcaklık ile parçacıkların (moleküllerin) öteleme hareketinin kinetik enerjisi arasındaki ilişki gösterilir; Joule ve Joule-Thomson deneyleri ideal ve gerçek gazlar için modellenmiştir.

Çalışmanın pratik önemi, seçilen içeriğin ve geliştirilen bilgisayar simülasyon programlarının ortaokullarda moleküler fizikte bir dizi konuda sayısal bir deney yapmak için kullanılabilmesi gerçeğinde yatmaktadır. Simülasyon bilgisayar programlarını kullanarak moleküler fizik derslerini yürütmek için bir metodoloji geliştirilmiş ve bir deneyde test edilmiştir. Araştırmanın materyalleri ve sonuçları, pedagojik üniversitelerin öğrencilerine ders verme ve fizik ve bilişim öğretmenlerinin niteliklerini geliştirme sürecinde de uygulanabilir.

Çalışma sırasında elde edilen ana materyallerin ve sonuçların "onaylanması" gerçekleştirilmiştir.

Uluslararası elektronik bilimsel ve teknik konferansta (Vologda, 1999);

Üniversitelerarası bilimsel ve uygulamalı konferansta “Gençliğin değişen yaşam koşullarına uyumunun sosyal yönleri” (Vologda, 2000);

İkinci bölgesel bilimsel ve metodolojik konferansta "Yüksek ve orta mesleki eğitimde modern teknolojiler" (Pskov, 2000);

Altıncı Tüm Rusya bilimsel-pratik konferansında "Eğitimsel fiziksel deney sorunu" (Glazov, 2001);

Vologda şehrinin ortaokullarında fizik öğretirken, sınıfta VSPU öğrencileriyle fizik öğretim yöntemleri hakkında, VSPU yüksek lisans öğrencileri ve Genel Fizik ve Astronomi Bölümü öğretmenleri seminerlerinde.

Aşağıdakiler savunma için sunulur:

1. Bilgisayar modellemesinin öğrenme sürecinde uygulanmasına yönelik teorik yaklaşımlar ve metodolojik desteği.

3. Bir bilgisayar simülasyon programı temelinde "Moleküler Fizik" konusunu incelerken bir ortaokulun 10. sınıfında fizik dersleri düzenleme ve yürütme yöntemleri.

Tezin yapısı.

Tezin yapısı, görevleri çözme mantığı ve sırası ile belirlenir. Tez giriş, dört bölüm, sonuç ve bibliyografyadan oluşmaktadır.

Modern Bilimde Modeller ve Simülasyon

Şu anda, çevreleyen dünyanın biliş yöntemlerinden biri olan modeller ve modelleme, bilim, teknoloji ve öğretimde yaygın olarak kullanılmaktadır.

"Model" terimi, ölçü, model, norm anlamına gelen Latince modül kelimesinden gelir. Çoğu durumda, bir kişinin dünyaya bütünsel bakışı, bilincine belirli bir fiziksel model şeklinde yansır.

Modern felsefede, model ve modelleme kavramlarının aşağıdaki tanımları verilmiştir.

“Bilim mantığı ve metodolojisindeki bir model (Fransız modeli), doğal veya sosyal gerçekliğin belirli bir parçasının bir analogudur (şema, yapı, işaret sistemi), insan kültürünün bir ürünü, kavramsal - teorik eğitim vb. - modelin orjinalidir. Bu analog, orijinal, özellikleri ve yapıları hakkındaki bilgiyi (bilgiyi) depolamaya ve genişletmeye, onu dönüştürmeye veya kontrol etmeye hizmet eder. Epistemolojik açıdan model, orijinalin biliş ve pratikte “temsilcisi”, “yardımcısı”dır. Modelin belirli koşullar altında işlenmesi ve araştırılması, mantık ve metodoloji açısından netleştirilmiş ve çeşitli alan ve model türlerine özgü sonuçlar orijinaline aktarılır. “Modelleme, bilgi nesnelerini kendi modelleri üzerinde inceleme yöntemidir; Modellerin, gerçek hayattaki nesnelerin ve fenomenlerin (organik ve inorganik sistemler, mühendislik cihazları, çeşitli süreçler - fiziksel, kimyasal, biyolojik, sosyal) inşası ve incelenmesi ve özelliklerini belirlemek veya geliştirmek için inşa edilmiş nesneler, yapım yöntemlerini rasyonelleştirmek, kontrol etmek onları, vb. NS." ... Modellerin türüne göre konu ve işaret modellemesi birbirinden ayrılmaktadır. Konu modellemede, orijinalin belirli geometrik, fiziksel veya işlevsel özelliklerini yeniden üreten bir model üzerinde araştırma yapılır. Örneğin, analog modellemede, modelin ve orijinalin işleyişi aynı diferansiyel denklemlerle tanımlandığından, enerji modelleri kullanılarak mekanik, akustik, hidrodinamik ve diğer fenomenler incelenir.

"İşaret modellemede modeller, belirli bir alfabede (doğal veya yapay dil) önerilen şemalar, çizimler, formüllerdir. ... Modelleme, bilişin önemli yöntemlerinden biridir, bu nedenle epistemolojik kategoriye aittir. Modellerin incelenmesi sırasında elde edilen sonuçlar, model orijinalin özelliklerini yansıtıyorsa orijinale aktarılabilir.

Bu sınıflandırma, orijinalin özelliklerini modelde yeniden üretme yöntemine dayanmaktadır. Tüm modeller iki sınıfa ayrılır: malzeme ve ideal. Materyal, nesnel olarak var olan ve incelenen sürecin veya olgunun yapısını ve özünü yeniden üretmek için insan tarafından yaratılan modelleri içerir.

Mekansal olarak benzer modeller için bir ön koşul, orijinallerine geometrik benzerliktir, çünkü nesnenin uzamsal özelliklerini ve ilişkilerini yansıtırlar. Bu grup, çeşitli düzenler, teknik cihaz modelleri, kristal kafesler vb.

Fiziksel olarak benzer modellerde, fiziksel doğasının orijinali ile benzerliği ve hareket yasalarının özdeşliği gereklidir. Bu tür modeller, temsil ettikleri doğadan yalnızca uzamsal veya zaman ölçeğindeki bir değişiklikle farklılık gösterir. Bu grup, örneğin elektrik motorları ve jeneratörler, gemiler, uçaklar vb. gibi çeşitli teknik cihazların çalışma modellerini içerir.

Araştırma nesnelerinin işleyişinin matematiksel olarak benzer modelleri aynı matematiksel denklemlerle tanımlanmalı ve kural olarak orijinal ile fiziksel ve geometrik benzerliğe sahip olmamalıdır. Matematiksel modeller analog, yapısal, dijital, sibernetik modelleri içerir.

Bilgisayar eğitiminin psikolojik ve pedagojik yönleri

Son yıllarda yerli ve yabancı psikologlar, öğrencilerin bireysel özelliklerinin öğrenme sürecindeki rolüne dikkat etmişlerdir. Çocuğun bireyselliğini, potansiyelini, yeteneklerini korumanın ve daha da geliştirmenin yollarını aramak, öğrenmenin bireyselleştirilmesi kavramlarının geliştirilmesine yol açtı. Müfredatın her öğrenci tarafından uygulanmasında bireyselleştirme yoluyla yardım, öğrenci başarısızlığının önlenmesi; her öğrencinin yakınsal gelişim alanına dayalı genel eğitim becerilerinin ve yeteneklerinin oluşumu; öğrenme motivasyonunu geliştirmek ve bilişsel ilgileri geliştirmek; kişisel niteliklerin oluşumu: bağımsızlık, sıkı çalışma, yaratıcılık - eğitimin bireyselleştirilmesinin özü. Ana avantaj, bireyselleştirmenin, çocuğun öğrenme etkinliğinin içeriğini, yöntemlerini ve hızını özelliklerine tam olarak uyarlamanıza, sorunu çözmenin her aşamasında eylemlerini izlemenize, öğrencinin ve öğretmenin etkinliklerinde zamanında ayarlamalar yapmanıza, uyum sağlamanıza izin vermesidir. onları öğrenci ve öğretmen tarafında sürekli değişen ama kontrollü durumlara. Bütün bunlar öğrencinin ekonomik çalışmasına, kuvvetlerinin harcamalarını kontrol etmesine ve daha yüksek sonuçlar elde etmesine izin verir.

Eğitimin bireyselleştirilmesi teknolojisi, eğitim sürecinin tüm bağlantılarını kapsar - hedefler, içerik, yöntemler ve araçlar. Bireyselleştirilmiş öğrenmenin özellikleri, felsefi temellerinde hümanisttir; gelişimsel faktörler: biyo-, sosyo- ve psikojenik; yönetim ilkesi "öğretmen" sistemidir, çocuğa yaklaşım insancıl ve kişiseldir, organizasyon biçimleri akademik, bireysel ve gruptur; baskın yöntem programlanmış, kendini geliştiren, yaratıcıdır. Öğrenmeyi bireyselleştirmek için seçeneklerden biri, uyarlanabilir öğrenme fikirlerinin geliştirilmesidir. Öğrencilerin hem yaşını hem de bireysel özelliklerini dikkate alır. Adaptasyon, her öğrencinin öğrenme deneyiminden toplanan veya önceden programlanmış bilgilere dayanabilir. Önceden programlanmış uyarlanabilir bir sistem, genellikle, yapılan hatanın niteliğine bağlı olarak hangi yardımcı eylemlerin verildiğinin belirtildiği, dallı bir programa göre eğitimi uygular. Uyarlanabilir öğrenme sistemleri, kural olarak: a) cevabın doğruluğunu, b) eğitim görevlerini tamamlamada zorluklara neden olan nedenleri dikkate alır.

Teknolojinin gelişimi, çeşitli teknik cihazların geliştirilmesi, eğitimin bireyselleştirilmesi teknolojisinin olanaklarını modern bilgisayar teknolojisinin kullanımıyla birleştirmeyi mümkün kılmaktadır.

Her öğrencinin bireysel özelliklerine esnek ve operasyonel adaptasyona dayalı bilgisayar eğitimi, öğrencinin bireyselliğini dikkate alabildiğinden, psikolojik rahatsızlıkların oluşmasını, benlik saygısının azalmasını, eğitim motivasyonunun düşmesini önleyebilir. mümkün olduğunca.

L.V. Shenshev, uyarlanabilir öğrenme için üç seçenek tanımlar. İlk seçenek, İngiliz sibernetikçi G. Pask'ın maksimum uyarlanabilirlik kavramıdır. İkincisi, Amerikalı psikolog N. Crowder'ın kısmi uyarlanabilirlik teorisidir. Üçüncüsü, B. Skinner'ın minimal uyarlanabilirlik kavramıdır. Uyarlanabilir öğrenme teorilerinin yazarları, geleneksel öğrenmenin düşük etkililiğinin nedenlerini değerlendirmede ve bu nedenleri ortadan kaldırmayı seçmede benzerdir. Uyarlanabilir öğrenme kavramları, eğitim sürecine belirli gereksinimler getirir:

1. Öğrenme hızını dikkate alarak, zorlukların nedenlerini teşhis ederek, eğitim materyalini zamanında ayarlayarak öğrencilerin bireysel özelliklerine hızlı adaptasyon.

2. Öğrencinin duygusal-motivasyonel alanının sürekli ve amaçlı yönetimi, durumunun stabilizasyonu. 3. Sürekli diyaloğu sürdürmek, öğrenci etkinliğini teşvik etmek.

4. Eğitimin otomasyonu.

Makine tarafsız, sabırlı ve yorulmazken öğretmen farklı öğrencilere aynı anda uyum sağlayamadığından, listelenen gereksinimlerin yerine getirilmesi daha kolay bilgisayar öğrenimine atfedilebilir.

Yukarıdaki uyarlanabilir öğrenme kavramları, bilgisayar programlarını ve cihazlarını öğretmek için modaya uygun bir hobiye yol açarak, hızlı bir şekilde ana uygulamaya girdi. Pedagojik yeteneklerinde amatör ve ilkel, bireysel özellikleri dikkate alma ve öğrencilerin olumlu duygusal ruh halini stabilize etme ana fikrini görmezden geldiler. Bu durumla bağlantılı olarak, bilgisayar eğitiminin etkinliği sorgulanmaktadır. Bilgisayar kullanımına ilişkin mevcut durum, uyarlanabilir öğrenme geliştiricilerinin sonuçlarını yansıtmaktadır. Bu, hem asimilasyonun dinamiklerini hesaba katmanın önemi hem de öğretmenin örgütsel görevlerden rahatsız olmamasına izin veren öğrenmenin otomasyonudur.

"Moleküler Fizik" bölümünde bilgisayar modelleme durumunun analizi

Birinci ve ikinci bölümlerde bilgisayar modellemenin öğretimde kullanılması konularını epistemoloji, pedagoji ve psikoloji açısından inceledik, yeri ve işlevlerini belirledik. Fizik öğretiminde bilgisayar modellerinin kullanılması, çevredeki dünyayı tanıma yöntemi olarak modellemenin önemini göstermeyi mümkün kılar, soyut düşünmenin oluşumuna, bilişsel ilginin gelişmesine ve bilgi kültürünün unsurlarına hakim olmaya katkıda bulunur. Aynı zamanda, bireysel öğrenme olasılığı, eğitim faaliyetlerinin yönetimi, görünürlük, bilgisayar modellerinin taklit özellikleri gibi avantajları tam olarak gerçekleştirmek için, bilgisayar modellemesinin kullanılacağı fiziğin bu bölümünü tanımlamak gerekir. gerçek bir öğretim etkisi vermek ve derse dahil etmek için metodolojik teknikleri belirlemek. ...

Temel ortaokulda "Moleküler Fizik ve Termodinamik" dersini incelemenin zorluğu, burada öğrencilerin niteliksel olarak yeni bir madde hareketi biçimiyle karşı karşıya kalmalarıdır - mekanik yasalarına ek olarak, istatistik yasalarının da olduğu termal hareket da çalıştır. Ek olarak, doğal deneyler (Brown hareketi, difüzyon, moleküllerin etkileşimi, buharlaşma, yüzey ve kılcal olaylar, ıslanma) sadece maddenin moleküler yapısının hipotezini doğrular, ancak devam eden fiziksel süreçlerin mekanizmasının gözlemlenmesine izin vermez. Mekanik modeller: Stern'in deneyi, Galton tahtası, gaz yasalarını göstermek için aygıt, Maxwell'in moleküler hız dağılımı yasasını göstermemize ve gaz yasalarını türetmek için gerekli basınç, hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkileri deneysel olarak elde etmemize izin verir. Bir dersin etkinliğini artırmak, bir bilgisayar kullanarak bir gösteri veya laboratuvar deneyinin genişletilmesini ve iyileştirilmesini sağlayabilir (fizik çalışmasında bilgisayar modellerinin önemine dikkat çektik). Moleküler fizik ve termodinamik derslerinde bir gösteri deneyi yapmak için bu tür yazılım araçları, az sayıda da olsa mevcuttur. Bir dizi çalışmayı gözden geçirdik ve burada moleküler fizik ve termodinamik çalışmalarında kullandığımız bildiğimiz tüm bilgisayar programlarının bir analizini sunacağız.

Modern elektronik ve elektronik hesaplama teknolojisinin kullanılması, deneyin tasarımını ve yürütülmesini önemli ölçüde iyileştirebilir. Makale, nitrojen, hidrojen, argon ve hava moleküllerinin hızının sıcaklığa bağımlılığını, erime ve kristalleşme sırasında, buharlaşma sırasında ve gaz halinde bir cismin iç enerjisindeki değişikliklerin hesaplanmasını göstermek için bir bilgisayarın kullanımını açıklar. laboratuvar çalışmalarının sonuçlarının işlenmesinde bir bilgisayarın kullanılmasının yanı sıra.

Aynı kitap, Carnot döngüsüne dayalı ideal bir ısı motorunun verimliliğini belirlemeye ilişkin bir dersi anlatıyor. Bir bilgisayar, monitör ekranında adiyabatları ve izotermleri programlı olarak uygulayan ve Carnot döngüsünü grafiksel olarak temsil eden Carnot döngüsünün bir modeli olarak görev yaptı.

Elektronik ve bilgisayar teknolojisinin kullanımıyla bir deney kurma tekniği V.V. Laptev. Sadece gerekli bilgileri içeren değil, aynı zamanda elektronik bilgisayarlar tarafından da işlenebilen elektrik sinyalinin çok yönlülüğünü kullandı. Bu nedenle, deneye katılan tüm elektriksel olmayan miktarları, birincil dönüştürücüler - çıkışında genellikle bir elektrik voltajı şeklinde bir elektriksel analog sinyalin göründüğü sensörler kullanarak elektriksel olanlara dönüştürmek gerekir. V.V. Laptev Aydınlatma, sıcaklık ve zamanı ölçmek için çeşitli sensörler geliştirilmiş ve çalışanlarla birlikte üretilmiştir. Sensör sinyalleri, işaretçi veya dijital ölçüm cihazları ile kaydedilebilir. Deneysel sonuçların işlenmesinde dijital elektronik bilgisayar ekipmanını kullanmak için, uygun mikro devreler kullanarak bir analogdan dijitale dönüştürücü kullanarak bir analog sinyali dijital sinyale dönüştürmek gerekir. Böylece, deneyin şeması şöyle görünür: ölçülen değerler - sensörler - analogdan dijitale dönüştürücü - MK-64 mikro hesap makinesi veya Yamaha bilgisayarı. Bu ilke, bir okul kursunda gaz yasalarının fiziğini incelemek için evrensel bir elektromekanik gösteri enstalasyonu oluşturmak için kullanıldı. Deneyde ölçülen basınç, hacim ve sıcaklık değerleri sırayla bir demo dijital göstergede sabitlenir ve bilgisayarın veri yoluna beslenir; bu, basınç, hacim ve sıcaklık arasındaki olası tüm bağımlılıkların grafiklerini görüntüler. ekran. Grafikler çizildikten sonra, bu miktarların sayısal değerleri bilgisayar RAM'ine girilir ve ekranda deney veri tablosu şeklinde görüntülenebilir ve nicel hesaplamalar için kullanılabilir. Böylece öğrenciler gaz proseslerinin nicel ve nitel özelliklerini aynı anda gözlemleme fırsatı bulurlar.

Konuyla ilgili tez:

"Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi için bilgisayar modelleme öğretiminde eğitici ve yaratıcı görevlerin kullanılması"

Tanıtım

Bölüm I. Bilgisayar modelleme öğretimi sürecinde okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişiminin teorik temelleri

Bölüm II. Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesinde bilgisayar modelleme öğretiminde eğitimsel ve yaratıcı görevlerin rolünün incelenmesi üzerine deneysel çalışma

Çözüm

bibliyografya

Başvuru

Tanıtım

Günümüz, bilgi teknolojilerinin insan yaşamının ve faaliyetlerinin tüm alanlarında kitlesel olarak tanıtılması, modern toplumdaki kişisel bilgisayarların rolü ve yerindeki bir değişiklik ile karakterizedir. Teknolojiye ve bilgiye ustaca ve etkin bir şekilde sahip olan bir kişi, farklı, yeni bir düşünce tarzına sahiptir, ortaya çıkan sorunun değerlendirilmesine, faaliyetlerinin organizasyonuna farklı şekilde yaklaşır. Bilgisayar teknolojisinin artan rolü, kullanıcıya eğitimini, dünya görüşünü ve yaratıcılığını etkileyebilecek yeni fırsatlar sunmaktadır.

Çağımız bir değişim zamanı, bilgi toplumuna girmiş bulunuyoruz. Eğitimin amaçları ve değerleri değişti. Daha önce amaç konu bilgisiyse, şimdi eğitimin ana değeri kişisel gelişimdir. Gelişimin şu andaki aşamasında, toplumun standart dışı kararlar verebilen, yaratıcı düşünebilen, yaratıcı potansiyeli yüksek insanlara ihtiyacı var.

Ne yazık ki, modern kitle okulu, bilginin asimilasyonuna yönelik yaratıcı olmayan bir yaklaşımı hala koruyor. Aynı eylemlerin monoton, basmakalıp tekrarı, öğrenmeye olan ilgiyi öldürür. Çocuklar keşfetme sevincinden mahrum kalırlar ve yavaş yavaş yaratıcı olma yeteneklerini kaybedebilirler. Modern eğitimin temel sorunlarından biri, öğrencilerin düşük yaratıcı inisiyatifidir. Okul çocuklarının ezici çoğunluğu, onları çözmek için standart algoritmaları olmayan problemleri çözmekte tam bir yetersizlik göstermektedir. Modern okulun görevi, yaratıcı yeteneklerin geliştirilmesine yönelik özel tekniklerin geliştirilmesi ve uygulanmasıdır.

Yaratıcı yeteneklerin oluşumunun ve gelişiminin çeşitli yönlerinin analizi ve sistemleştirilmesi, D.B.'nin çalışmalarına ayrılmıştır. Bogoyavlenskaya, L.S. Vygotsky, V.N. Druzhinin, N.S. Leites, A.N. Luka, I. Ya. Ponomareva, S.L. Rubinstein, B.M. Teplova, V.D. Shadrikov ve diğerleri.

Bir öğrencinin entelektüel gelişiminin başarısı, esas olarak, öğrencilerin öğrenmeye ilgi derecesinin, bilgi düzeyinin ve sürekli kendi kendine eğitime hazır olma durumunun, öğretmenin sistematik bilişsel aktivite düzenleme yeteneğine bağlı olduğu sınıfta elde edilir. onların entelektüel gelişimi.

Birçok bilim insanı - A.I. Bochkin, V.A. Dalinger, G.G. Vorobyev, V.G. Kinelev, K.K. Colin ve diğerleri Bunun birkaç nedeni vardır. Birincisi, bilişim, insan faaliyetinin tüm alanlarını kapsayan temel ve karmaşık bir bilimdir. İkincisi, dar anlamda bilişim, bilgisayarların ve telekomünikasyon sistemlerinin insan faaliyetlerinde nasıl kullanıldığının bilimidir ve bu da öğrencilerin yaratıcı yeteneklerini geliştirmede etkili bir araç rolü oynayabilir.

Araştırma çalışmamız, bilgisayar bilimi derslerinde bilgisayar modelleme öğretiminde eğitimsel ve yaratıcı görevlerin okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişimi üzerindeki etkisini incelemeyi amaçlamaktadır.

V.K.'nin çalışması Beloshapki, S.A. Beşenkova, I.V. Galygina, A.G. Hein, A.V. Goryacheva, T.B. Zaharova, I.I. Zubko, A.A. Kuznetsova, 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. Shestakova, M.I. Shutikova ve diğer yazarlar.

Öğrencinin zihninde bir konu alanı fikrinin oluşumu, konu alanını analiz etmek için bilgi faaliyetlerinin organizasyonu ve konu alanını tanımlamak için bir kavram sisteminin oluşumu veya kullanımı ile ilişkili. Dolayısıyla öğrenmenin çalışılan konu alanına ilişkin öğrenci bilgi modellerinin “kafasında inşa edilmesi” olduğunu söyleyebiliriz. Bu nedenle, modelleme, çevremizdeki dünyayı, doğada ve toplumda meydana gelen bilgi süreçlerini ve bir biliş aracı olarak bilgisayar bilimi okul dersinde bilgi-mantıksal modelleme çalışması olarak pedagojide özellikle önemlidir. bir öğretim aracı ve bir çalışma nesnesi giderek daha fazla önem kazanıyor. Bu, öğrenme sürecinde bilgi ve bilgi mantıksal modelleme problemini incelemeyi gerektirir.

Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerini geliştirmenin yollarından biri, eğitici ve yaratıcı problemleri kullanma ve bilgisayar yardımıyla çözme fikridir. Bu tür sorunları çözerken bir yaratıcılık eylemi gerçekleşir, yeni bir yol bulunur veya yeni bir şey yaratılır. Gözlem, karşılaştırma ve analiz etme yeteneği, bağlantılar ve bağımlılıklar bulma gibi zihnin özel niteliklerinin gerekli olduğu yer burasıdır, bunların hepsi birlikte yaratıcı yetenekleri oluşturur.

Eğitsel ve yaratıcı görevleri profesyonel odaklı içerikle çözmek, yalnızca özneler arası bağlantıları gerçekleştirmenin bir yolu değil, aynı zamanda hem modern dünyada hem de gelecekteki belirli profesyonel faaliyetlerde bilgi teknolojisinin önemini göstermenize olanak tanıyan metodolojik bir yaklaşımdır. Ve bu tür problemler bir bilgisayar yardımıyla çözüldüğünden, bilgi teknolojisi çalışmalarına yalnızca gerekli hesaplamaları gerçekleştirmeye izin veren bir araç olarak değil, aynı zamanda gerçek üretim ve diğerlerini modellemenin bir aracı olarak artan bir ilgi vardır. süreçler.

Çalışmanın amacı: öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişimi.

Çalışma konusu: bilgisayar modelleme öğretimi sürecinde öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi.

Bu çalışmanın amacı: bir okul bilgisayar bilimi dersinde eğitici ve yaratıcı görevleri kullanarak bilgisayar modellemeyi öğretirken öğrencilerin yaratıcı yeteneklerini geliştirme olanaklarını keşfetmek.

Çalışmanın amacına ulaşmak için aşağıdakilerin çözülmesi planlanmaktadır: görevler :

Okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin özünü ortaya çıkarın;

Bilgisayar modelleme öğretiminin yerini ve anlamını, amaç ve hedeflerini belirleme;

Bilgisayar modellemenin temel bilgi ve kavramlarının listesini inceleyin, özlerini ortaya çıkarın;

Yaratıcı yeteneklerin geliştirilmesinde modelleme öğretiminde eğitici ve yaratıcı görevleri kullanmanın rolünü genişletmek;

Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişimi için bilgisayar modellemenin yaratıcı görevlerinin uygulanmasının etkinliğini deneysel olarak kontrol edin;

Bilgisayar modellemenin yaratıcı görevlerini kullanırken öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişiminin etkinliğinin teorik araştırma ve deneysel doğrulaması hakkında analiz edin ve sonuçlar çıkarın.

Olarak Araştırma hipoteziöğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişmesinde en önemli faktörlerden birinin eğitici ve yaratıcı görevlerin kullanılması olduğu öne sürülmüştür.

Belirlenen görevleri çözmek ve hipotezi test etmek için bir dizi tamamlayıcı Araştırma Yöntemleri :

bilgisayar simülasyonu yaratıcılığı

Teorik: psikolojik ve pedagojik, bilimsel ve metodolojik, eğitim literatürünün, süreli yayın materyallerinin ve düzenleyici belgelerin analizi;

Teşhis (öğrenci testi);

Deney.

Araştırma çalışmamızın yapısı:

Çalışma bir giriş, 2 bölüm, bir sonuç, kullanılmış literatür listesi ve bir ekten oluşmaktadır.

Giriş, bu çalışmanın konusunun alaka düzeyini doğrular.

İlk bölüm, bilgisayar modelleme öğretimi sürecinde okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişiminin teorik temellerini incelemektedir.

İkinci bölüm, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesinde bilgisayar modelleme öğretiminde eğitici ve yaratıcı görevlerin rolünün araştırılması üzerine deneysel çalışmayı açıklar, metodolojik gelişmeler verilir.

Sonuç bölümünde, elde edilen sonuçların teorik ve pratik önemi açıklanmıştır.

Bölüm I. Bilgisayar modelleme öğretimi sürecinde okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişiminin teorik temelleri

1.1 Yaratıcılık ve yaratıcılık

Yaratıcılık sorunu bugünlerde o kadar acil hale geldi ki, haklı olarak "yüzyılın sorunu" olarak kabul ediliyor. Yaratıcılık yeni bir araştırma konusu olmaktan uzaktır. Her zaman tüm çağların düşünürlerini ilgilendirdi ve bir "yaratıcılık teorisi" yaratma arzusunu uyandırdı.

oluşturma sosyal pratik temelinde bir özne ile bir nesne arasındaki etkileşim sürecinde ortaya çıkan ve gelişen sosyo-tarihsel bir fenomen olarak yorumlanır. Felsefe açısından yaratıcılık, doğal ve sosyal dünyayı bir kişinin amaçlarına ve ihtiyaçlarına göre nesnel faaliyet yasaları temelinde dönüştüren insanların etkinliğidir.

Yaratıcılık, temelde yeni şeyler yaratmayı amaçlayan bir faaliyet olarak anlaşılır; problemlerin formülasyonunda ve çözümünde yer alan bir süreç olarak, standart dışı görevler; gerçekliğin bir bilgi biçimi olarak vb. ...

Yaratıcılık türleri doğada çok farklıdır - bunlar sanatsal, bilimsel, teknik, pedagojik yaratıcılıktır. L.S.'nin ardından “Toplumsal ilişkilerin yaratıcılığını” tanımlayan Vygotsky, yani, "Hızlı ve yetenekli sosyal yönelim için yaratıcı yetenek", iletişimsel ve uyarlanabilir yaratıcılığı ayırt edebiliriz.

Yaratıcılık, bilinenin ötesine geçen en yüksek biçiminde düşünmek ve niteliksel olarak yeni bir şey üreten faaliyettir. İkincisi, bir problemin formülasyonunu veya seçimini, koşulların araştırılmasını ve onu çözmenin bir yolunu ve sonuç olarak - yenisinin yaratılmasını içerir.

Yaratıcılık, insan faaliyetinin herhangi bir alanında gerçekleşebilir: bilimsel, üretim - teknik, sanatsal, politik ve diğerleri.

Yaratıcılık, öncelikle belirli konularla ilgili ve insan ruhunun özellikleri, daha yüksek sinir aktivitesi yasaları, zihinsel emek ile ilişkili bir olgudur.

Psikolojik olarak yaratıcılık bu konu için niteliksel olarak yeni fikirlerin taşıyıcıları olan konunun etkinliğinin bileşenlerinin bir kümesidir.

Öğrenme sürecine uygulanan yaratıcılık, kendisi için niteliksel olarak yeni ve sosyal öneme sahip değerler yaratmayı amaçlayan bir insan faaliyeti biçimi olarak tanımlanmalıdır, yani. sosyal bir özne olarak kişiliğin oluşumu için önemlidir.

Altında yaratıcı aktivite ister dış dünyanın bir nesnesi olsun, ister dünya hakkında yeni bilgilere yol açan bir düşünce yapısı olsun, ister gerçekliğe karşı yeni bir tutumu yansıtan bir duygu olsun, bunun sonucunda yeni bir şeyin yaratıldığı bu tür insan faaliyetlerini anlıyoruz.

Bu, bir insan veya kolektif faaliyet biçimidir - daha önce hiç var olmayan niteliksel olarak yeni bir şeyin yaratılması. Yaratıcı aktiviteye teşvik, geleneksel yöntemlerle çözülemeyen bir problem durumudur. Orijinal faaliyet ürünü, standart olmayan bir hipotezin formüle edilmesi, bir problem durumunun unsurlarının geleneksel olmayan ara bağlantılarının takdiri vb.

Yaratıcı aktivitenin ön koşulları, düşünme esnekliği, kritiklik, kavramları birleştirme yeteneği, algının bütünlüğü ve diğerleridir.

Yaratıcı aktivite, yaratıcı yeteneklerin geliştirilmesi için bir araçtır dan beri özellikle yaratıcı görevleri yerine getirirken ve genel olarak yaratıcı faaliyetlerde bulunurken, özne yeteneklerini bir sorunu çözmek için uygular ve bu nedenle onları çözme sürecinde geliştirir.

Yaratıcılığın oluşumları her insanın doğasında vardır. Bunları ortaya çıkarabilmeniz ve geliştirebilmeniz gerekir.

Yaratıcılık, büyük ve gösterişli yetenekten mütevazı ve inceliğe kadar uzanır, ancak yaratıcı sürecin özü herkes için aynıdır. Fark, yaratıcılığın özel materyalinde, başarıların ölçeğinde ve bunların sosyal öneminde yatmaktadır.

Yaratıcılığın doğasını araştıran bilim adamları, yaratıcı aktiviteye karşılık gelen yeteneği yaratıcılık olarak adlandırmayı önerdiler.

Yaratıcılık ( lat'den. kreasyon - yaratma) - yaratıcı olma genel yeteneği, kişiliği bir bütün olarak karakterize eder, çeşitli faaliyet alanlarında kendini gösterir, nispeten bağımsız bir yeteneklilik faktörü olarak kabul edilir.

Yaratıcılık, birbirine bağlı yetenek sistemlerini - unsurları birleştiren bütünleştirici bir yetenektir. Örneğin, yaratıcı yetenekler hayal gücü, çağrışım, fantezi, hayal kurmadır.

Yaratıcılığı vurgulamanın itici gücü, geleneksel zeka testleri ile problem durumlarını çözme başarısı arasındaki bağlantı eksikliğine ilişkin verilerdi.

İkincisinin (yaratıcılık) görevlerde verilen bilgileri hızlı bir şekilde farklı şekillerde kullanma yeteneğine bağlı olduğu kabul edildi. Bu yeteneğe yaratıcılık adı verildi ve zekadan bağımsız olarak - bireyin yeni kavramlar yaratma ve yeni beceriler oluşturma özelliğini yansıtan bir yetenek olarak - incelenmeye başlandı. Yaratıcılık, bir bireyin yaratıcı başarılarıyla ilişkilidir.

Etkinlik açısından bakıldığında, yaratıcılık kendini farklı şekillerde gösterebilir: hem bütünsel bir kişilik düzeyinde (bilimsel, sanatsal, pedagojik yaratıcılık) hem de bilişsel aktivitenin bireysel bileşenlerinde - yaratıcı problemleri çözme, projelere katılma sırasında , vesaire. Ancak, yaratıcı bir kişi bağımsız olarak konu ve sosyal çevre ile bir ilişkiler sistemi kurduğunda, ilk bakışta beklenmedik bağlantılar ve ilişkiler kurma yeteneğinin bir tezahürünü her zaman bulabilirsiniz. Ve bu, yaratıcı süreçte en önemli olarak düşünülmesi gereken şeydir, yine de nihai sonucun önemini inkar etmeden. Bu nedenle, pedagojik terimlerle, yaratıcılıktaki ana şey, bilişsel yaratıcı aktivite sırasında öğrencinin önemini "dünyanın dönüştürücüsü", yenisinin keşfedicisi, kendini bir insan olarak gerçekleştiren olarak gerçekleştirmesidir. Ve öğretmenin bunu başardığı yerde, kendi bakış açısının varlığını, karar vermede belirli bir cesaret ve bağımsızlığı da ima eden yaratıcılığa karşı refleksif bir tutumun oluşumu hakkında konuşabiliriz.

Yaratıcılık, birçok niteliğin birleşimidir. Ve şu anda bu sorunla ilgili birkaç hipotez olmasına rağmen, insan yaratıcılığının bileşenleri sorusu hala açıktır.

Yaratıcılık sorununun tanınmış Rus araştırmacısı A.N. Luka, önde gelen bilim adamları, mucitler, sanatçılar ve müzisyenlerin biyografilerine dayanarak şunları ayırt eder: Yaratıcı beceriler :

1. Sorunu başkalarının görmediği yerde görme yeteneği.

2. Zihinsel işlemleri azaltma, birkaç kavramı tek bir kavramla değiştirme ve giderek daha fazla bilgi kapasiteli semboller kullanma becerisi.

3. Bir problemi çözerken edindiği becerileri başka bir problemin çözümüne uygulama becerisi.

4. Gerçeği parçalara ayırmadan bir bütün olarak algılama yeteneği.

5. Uzak kavramları kolayca ilişkilendirebilme.

6. Belleğin doğru bilgiyi doğru zamanda verme yeteneği.

7. Düşünmenin esnekliği.

8. Kontrol etmeden önce bir problemi çözmek için alternatiflerden birini seçebilme.

9. Yeni algılanan bilgileri mevcut bilgi sistemlerine dahil etme becerisi.

10. Şeyleri olduğu gibi görme, gözlemleneni yorumla tanıtılandan ayırt etme yeteneği.

11. Fikir üretme kolaylığı.

12. Yaratıcı hayal gücü.

13. Özgün tasarımı geliştirmek için ayrıntıları iyileştirme yeteneği.

Psikoloji bilimleri adayları V.T. Kudryavtsev ve V.S. Geniş bir tarihsel ve kültürel malzemeye (felsefe tarihi, sosyal bilimler, sanat, bireysel uygulama alanları) dayanan Sinelnikov aşağıdakileri belirledi: evrensel yaratıcılık insanlık tarihi sürecinde geliştirilen:

1. Hayal gücünün gerçekçiliği - bir kişi hakkında net bir konsepte sahip olmadan ve onu katı mantıksal kategoriler sistemine dahil etmeden önce, bütünsel bir nesnenin bazı temel, genel eğilimi veya gelişim modelinin mecazi olarak kavranması.

2. Parçalardan önce bütünü görebilme.

3. Yaratıcı çözümlerin aşırı-durumsal-dönüştürücü doğası - bir sorunu çözerken, yalnızca dışarıdan dayatılan alternatifler arasından seçim yapma yeteneği değil, aynı zamanda bağımsız olarak bir alternatif yaratma yeteneği.

4. Deney - nesnelerin sıradan durumlarda gizlenmiş özlerini en canlı şekilde ortaya çıkardıkları koşulları bilinçli ve amaçlı olarak yaratma yeteneği ve ayrıca bu koşullardaki nesnelerin "davranışlarının" özelliklerini izleme ve analiz etme yeteneği.

TRIZ (buluşsal problemleri çözme teorisi) ve ARIZ'e (buluşsal problemleri çözme algoritması) dayalı yaratıcı eğitim programlarının ve yöntemlerinin geliştirilmesine katılan bilim adamları ve öğretmenler, aşağıdakilerden birinin olduğuna inanmaktadır. yaratıcılığın bileşenleri bir kişi aşağıdaki yeteneklerden oluşur:

1. Risk alma yeteneği.

2. Iraksak düşünme.

3. Düşünme ve hareket etmede esneklik.

4. Düşünme hızı.

5. Orijinal fikirleri ifade edebilme ve yenilerini icat edebilme.

6. Zengin hayal gücü.

7. Şeylerin ve fenomenlerin belirsizliğinin algılanması.

8. Yüksek estetik değerler.

9. Gelişmiş sezgi.

Birçok psikolog, yaratıcı aktivite yeteneğini, her şeyden önce, düşünmenin özellikleriyle ilişkilendirir. Özellikle, insan zekasının sorunlarını inceleyen ünlü Amerikalı psikolog J. Guilford, sözde farklı düşünme... Bu tür düşünceye sahip kişiler, bir problemi çözerken tüm çabalarını tek doğru çözümü bulmaya odaklamazlar, mümkün olduğu kadar çok seçeneği değerlendirmek için olası tüm yönlerde çözümler aramaya başlarlar. Bu tür insanlar, çoğu insanın yalnızca belirli bir şekilde bildiği ve kullandığı yeni öğe kombinasyonları oluşturma veya ilk bakışta ortak hiçbir yanı olmayan iki öğe arasında bağlantılar oluşturma eğilimindedir. Farklı bir düşünme tarzı, yaratıcı düşüncenin kalbinde yer alır.

Iraksak düşünme karakterize eder :

· hız- ifade etme yeteneği maksimum fikirlerin sayısı, belirli bir sorunu çözmenin yolları ve burada nitelik değil nicelik önemlidir;

· esneklik- aday gösterme yeteneği çeşitliörneğin nesnelerin, yöntemlerin vb. kullanımı ile ilgili fikirler (düşünmenin esnekliğini kontrol etmek için en yaygın testte, bir günlük kullanım nesnesini kullanmanın farklı yollarını bulmanız önerilir);

· özgünlük- yeni üretme yeteneği standart dışı fikirler, uzak çağrışımlar, genel kabul görmüş olanlardan farklı olağandışı cevaplar bulur;

· kesinlik- Yetenek geliştirmek yaratıcılığın ürünü, ayrıntılar ekleyerek, eksiksizlik için çaba sarf edin.

Bununla birlikte, yaratıcı başarıların başarısı, iki tür düşüncenin özel bir kombinasyonunu sağlar - ıraksak ve yakınsak. Yalnızca yüksek düzeyde "akılda hareket etme" yeteneği, kişisel deneyim ve bilgiye dayalı zengin bir hayal gücü, yüksek duygusallık ile yüksek düzeyde yaratıcılık tezahür etmek mümkündür.

Yaratıcı düşünce - konunun birçok karar aldığı plastik ve orijinal düşünce. Sıradan bir insanın sadece bir veya iki tane bulabildiği durumlarda, yaratıcı düşüncenin problemin bir yönünden diğerine geçmesi zor değildir, tek bir bakış açısıyla sınırlı değildir, beklenmedik, önemsiz olmayan, olağandışı çözümler üretir. . Hem sezgi hem de mantık, yaratıcı düşünme mekanizmasının doğasında vardır.

Yeteneklerin çalışılması sürecinde, yaratıcı olanakların ifşa edilmesinde ve genişletilmesinde hayal gücünün önemli rolü ortaya çıktı.

Hayal gücü gerçekliği yansıtan temsillerin dönüştürülmesi ve bu temelde yeni temsillerin yaratılması sürecidir.

Hayal gücünün en önemli değeri, emeğin sonucunu başlamadan önce hayal etmenize ve böylece bir kişiyi faaliyet sürecinde yönlendirmenize izin vermesidir.

Hayal gücü ve yaratıcılık birbiriyle yakından ilişkilidir. Bununla birlikte, aralarındaki bağlantı, hiçbir şekilde, kendi kendine yeterli bir işlev olarak hayal gücünden yola çıkılarak ve işlevinin bir ürünü olarak yaratıcılıktan türetilebilecek şekilde değildir. Önde gelen ters ilişkidir; yaratıcı aktivite sürecinde hayal gücü oluşur. Çeşitli hayal gücü türlerinin uzmanlaşması, çeşitli yaratıcı faaliyet türlerinin gelişiminin bir sonucu olarak çok fazla bir ön koşul değildir. Bu nedenle, belirli, benzersiz insan faaliyeti türleri olduğu kadar çok sayıda belirli hayal gücü türü vardır - yapıcı, teknik, bilimsel, sanatsal, resimsel, müzikal vb. Çeşitli yaratıcı aktivite türlerinde oluşan ve tezahür eden tüm bu hayal gücü türleri, bir tür en yüksek seviyeyi oluşturur - yaratıcı hayal gücü .

Emek içinde ortaya çıkan yaratıcı hayal gücü, faaliyetin orijinal ve değerli ürünlerinde gerçekleştirilen bağımsız imajların yaratılmasını gerektirir 926, s.65].

Her türlü aktivitede, yaratıcı hayal gücü, gerçekliğin gerçek gereksinimlerinden bağımsız olarak, bir kişinin ne düşünebileceği ile değil, rastgele, önemsiz ayrıntılarla yüklü gerçekliği nasıl dönüştüreceğini nasıl bildiği ile belirlenir.

Bu nedenle, "yaratıcılık", "yaratıcılık" kavramlarının açıklanmasına ve yaratıcı yeteneklerin bileşenlerinin tanımına ilişkin yukarıdaki yaklaşımları analiz ettikten sonra, tanımlarındaki farklılığa rağmen, araştırmacıların oybirliğiyle yaratıcı düşünmeyi ve yaratıcı yeteneklerin zorunlu bileşenleri olarak yaratıcı hayal gücü.

1.2 Okul bilgisayar bilimleri dersinde bilgisayar modellemeyi öğretmek

Araştırma çalışmalarımızda öğrencilerin yaratıcılığını geliştirme açısından en etkili olanın bilgi modelleme ile ilgili materyaller olduğunu varsayıyoruz. Bu hipotezi test etmeden önce bilgisayar modellemenin yeri ve önemi, bilgisayar modelleme öğretiminin amaç ve hedefleri ve modelleme öğretiminde oluşturulan kavramlar üzerinde duralım.

1.2.1 Okul bilgisayar bilimleri dersinde bilgisayar modellemenin yeri ve önemi

Bilişim eğitimi içeriğinin zorunlu asgari içeriğinde, bilgi ve bilgi süreçleri çizgisiyle birlikte temel bilişim dersinin teorik temeli olan bir "Modelleme ve resmileştirme" satırı vardır.

Modelleme konusunun tamamen teorik olduğu ve diğer tüm konulardan bağımsız olduğu varsayılmamalıdır. Temel kursun bölümlerinin çoğu, kursun teknolojik çizgisiyle ilgili konular da dahil olmak üzere, doğrudan modelleme ile ilgilidir. Metin ve grafik editörleri, DBMS, elektronik tablo işlemcileri, bilgisayar sunumları, bilgi modelleriyle çalışmak için araçlar olarak düşünülmelidir. Algoritma ve programlama da doğrudan modelleme ile ilgilidir. Sonuç olarak, modelleme çizgisi, temel kursun birçok bölümü için kesişmektedir.

Beshenkov S.A.'ya göre ve diğer konular "Bilgi ve bilgi süreçleri" ve "Biçimselleştirme ve modelleme" bilgisayar bilimi dersinin anahtarıdır. Bu konular, "Algoritmalar ve Yürütücüler", "Bilgi Teknolojileri" vb. gibi geleneksel ders konularını tek bir bütün halinde birleştirir.

Yazarın "Oyunlarda ve görevlerde Bilişim" ve "Bilişim-artı" derslerinin yaratıcıları, okul bilgisayar bilimi dersinin ana görevinin, bilgi-mantıksal modelleri analiz etme ve oluşturma yeteneğinin oluşumu ve geliştirilmesi olduğuna inanmaktadır.

Boyarshinov M.G. amacı öğrencileri fizik, kimya, matematik, ekonomi, ekoloji, tıp, sosyoloji, insani disiplinlerdeki problem çözme yöntemleriyle tanıştırmak olan bilişim konusu çerçevesinde bir bilgisayar modelleme dersi vermeyi uygun görmektedir. , modern bilgisayar teknolojisini kullanarak tasarım ve teknolojik problemler.

A.A. Kuznetsov, S.A. Beshenkov, E.A. Rakitina Bilgisayar Bilimleri dersinin sistemli bir nitelik kazandıran ana bileşenlerinin "Bilgi Süreçleri", "Bilgi Modelleri", "Yönetimin Bilgi Temelleri" olduğuna inanırlar. Problemin çözümü her zaman modelleme ile başlar: bir dizi model oluşturmak veya seçmek: problemin içeriğinin modeli (koşulların resmileştirilmesi), bu özel problemi çözmek için çalışan bir model olarak seçilen nesnenin modeli, model Çözümün (yöntemi) ve sorunu çözme sürecinin modeli.

Bu nedenle, genel olarak dış dünyanın herhangi bir fenomeninin yanı sıra bilgi süreçlerinin incelenmesi, modelleme metodolojisine dayanmaktadır. Bilgisayar biliminin özelliği, sadece matematiksel modelleri değil, aynı zamanda her türlü form ve türdeki modelleri (metin, tablo, şekil, algoritma, program) - bilgi modelleri kullanmasıdır. Bilgi modeli kavramı, bilgisayar bilimi dersine geniş bir disiplinlerarası bağlantı yelpazesi verir. oluşumu bu kursun temel görevlerinden biri olan temel okulda. Bir bilgi modeli oluşturma faaliyeti - bilgi modelleme, bilgi bilimini karakterize eden genelleştirilmiş bir faaliyet türüdür.

Çevredeki gerçekliği anlamanın etkili yöntemlerinden biri, en son bilgi teknolojilerinin tüm cephaneliğini emen güçlü bir analitik araç olan modelleme yöntemidir.

"Bilgi modelleme" kavramının genelleştirici doğası, bilgi ile çalışırken, her zaman hazır bilgi modelleriyle uğraşmamız (gözlemci olarak hareket ediyoruz) veya bilgi modelleri geliştirmemizden kaynaklanmaktadır.

Bilgi modelleme sadece bilgisayar biliminde bir çalışma nesnesi değil, aynı zamanda bilişsel, eğitimsel ve pratik faaliyetlerin en önemli yoludur. Aynı zamanda bir bilimsel araştırma yöntemi ve bağımsız bir faaliyet olarak da görülebilir.

Zubko I.I. Bilgi modelleme, "bilgisayar kullanımına odaklanan, çevreleyen gerçekliğin (gerçek ve ideal) nesnelerinin yeni bir genel bilimsel biliş yöntemi" olarak tanımlar. Modelleme, bir yandan bilmenin bir yolu, diğer yandan öğrenciler tarafından özümsenmesi gereken bir içerik olarak görülüyor. Yazar, öğrencilere bilgi modelleme öğretiminin, araştırma, bağımsız ve yaratıcı çalışmayı çeşitli şekillerde bütünleştiren proje yönteminin pratikte uygulanması durumunda en etkili olduğuna inanmaktadır.

Galygina I.V. bilgi modelleme eğitiminin aşağıdaki yaklaşımlar temelinde yapılmasının tavsiye edildiğine inanmaktadır:

modellemenin bir biliş aracı, bir çalışma nesnesi ve bir öğretim aracı olarak kabul edildiği model;

nesne, farklı nesne türlerinin seçimini ve analizini ima eder: bir çalışma nesnesi, yeni bir nesne olarak bir bilgi modeli, bir model oluşturmak için kullanılan modelleme dilinin nesneleri.

Pedagojide bilgi modellemesi üç açıdan ele alınabilir:

bilişsel bir araç, bir bilgi modeline karşılık gelen gerçek bir nesne hakkında yeni bilgilerin edinilmesinden bu yana, bu modeli tanımlamak için kullanılan modelleme dilinin nesneleri, model oluşturma ve araştırma sürecinde gerçekleşir;

bir öğrenme aracı, çünkü çoğu durumda öğrenme süreci, çalışılan nesnenin sözlü açıklama, grafik görüntü gibi bilgi modellerinin çalışması ile ilişkili olduğundan,

düzenliliklerin formül gösterimi vb.;

çalışma nesnesi, çünkü bilgi modeli, kendine özgü özellikleri, özellikleri, özellikleri ile bağımsız bir bilgi nesnesi olarak kabul edilebilir.

Öğrenci açısından bu yönler arasındaki temel fark, ilk durumda, bilişsel aktivite sürecinde, öğrencinin kendi deneyimine, bilgisine ve ilişkilerine dayanarak çalışılan nesnenin bir modelini oluşturmasıdır. İkinci durumda, öğrenciye, öğretmen, ders kitabının yazarı veya bilimsel bir teorinin yaratıcısı tarafından geliştirilen, çalışılan nesnenin bir modeli sağlanır. İkinci durumda, model kümesi incelenen nesnedir.

"Bilgi Modelleme" modülünün temel bilişim dersinin "Modelleme ve resmileştirme" içerik satırına dahil edilmesi, aşağıdakiler için sağlam bir temel oluşturacaktır:

eğitim faaliyetlerinde bilgi modellerinin bilinçli kullanımı;

öğrencilerin bilimsel araştırma faaliyetlerinin metodolojisi ile tanışması;

bilgisayar bilimlerinde uzmanlaşmış kurslarda bilgi modellemenin daha sonra derinlemesine incelenmesi.

Titova Yu.F. en önemli eğitim işlevinin öğrencilerin yaratıcı potansiyelinin geliştirilmesi olduğuna inanmaktadır. Yaratıcı aktivite deneyimi, farklı yönlerdeki problemli görevlerin çözümü ve özellikle araştırma faaliyetleri yoluyla oluşturulur. Modelleme en önemli araştırma araçlarından biridir. Yazar, temel bir bilgisayar bilimi dersinde modelleme öğretimi için, modellerin geliştirilmesi ve araştırılmasına resmi bir yaklaşıma dayanan teorik materyali ve çeşitli eğitim alanlarından gelen bilgileri birleştiren bir dizi araştırma görevini birleştiren bir metodoloji geliştirmiştir. Yazar, bu tekniğin kullanılmasının, öğrencilerde soyutlama ve somutlaştırma, genelleme, sınıflandırma, analiz ve eylemlerinin sonuçlarını anlama gibi çok çeşitli entelektüel becerilerin gelişmesini sağlayacağına inanmaktadır.

1.2.2 Modelleme ve formelleştirme öğretiminin amaç ve hedefleri

Temel okulda bilgisayar bilimi öğretiminin amaç ve hedefleri aşağıdaki gibi formüle edilir:

Bilgisayar okuryazarlığının kazanılması ve bilgi ve iletişim teknolojilerinin kullanımında ilk yetkinlik, okulda ve okul dışında eğitimsel ve pratik sorunları çözerken en basit bilgisayar modelleri; temel okulun akademik disiplinlerinin ve sonraki eğitim aşamasının eğitim programlarının incelenmesinde ve işgücü piyasasında talep edilen mesleki faaliyetlerin geliştirilmesinde bilişim ve bilgi teknolojisi yöntemlerini kullanmak için gerekli eğitimin alınması : bir bilgisayar ve diğer bilgi teknolojileri araçlarını kullanarak çeşitli bilgi türleri ile çalışma becerilerine hakim olma, bu becerileri uygulama becerisi: bilgiyi arama, seçme, eleştirel olarak değerlendirme, organize etme, sunma ve iletme, kendi bilgi faaliyetlerini planlama ve organize etme ve sonuçları;

Okul dergileri yayınlamak, internette okul sayfaları oluşturmak, sanal yerel tarih müzeleri vb. dahil olmak üzere çeşitli akademik disiplinlerle ilgili bireysel ve toplu projelerin uygulanmasında deneyim kazanmak. bilgi ve iletişim teknolojilerini kullanmak; İnternette ve çeşitli ortamlarda bulunan bilgilerin kullanımı;

Aşağıdakiler dahil, dünyanın bilgi resmiyle ilgili bilgi sistemine hakim olmak: bilgi süreçleri, sistemleri ve teknolojileri hakkında belirli fikirlerin oluşumu için gerekli temel kavramlar; çeşitli sosyal ve teknolojik sistemlerdeki bilgi süreçlerinin genelliği ve kalıpları, bir kişinin bilginin algılanması ve işlenmesi mekanizmaları, teknolojik ve sosyal sistemler, modern bir bilgi medeniyeti hakkında fikirler;

Doğayı ve toplumu tanıma yöntemleri olarak bilgi ve iletişim teknolojilerinin kullanımı, doğal ve sosyal olayların gözlemlenmesi ve kaydedilmesi, sonuçlarının bilgi nesneleri şeklinde sunulması;

Bilgi faaliyetlerinde bilişsel ilgilerin, entelektüel yaratıcı yeteneklerin geliştirilmesi;

Uygarlığın gelişiminde doğal bir aşama olarak bilgi toplumunun gereksinimlerine uygun olarak gerekli davranış ve faaliyet normlarını teşvik etmek.

Bilgisayar bilimi öğretiminin amaç ve hedeflerine ulaşmada bilgisayar modellemesinin önemli bir rol oynadığına şüphe yoktur.

Devlet eğitim standardı, hem temel okulun temel kursunda hem de son sınıflarda bilgi modelleme ile ilgili konuların çalışılmasını sağlar. Bilgisayar bilimi dersinin yaklaşık programı, 8. sınıfta "Biçimselleştirme ve Modelleme" konusunun modelleme nesneleri ve süreçleri örnekleri düzeyinde çalışılmasını önerir. Her şeyden önce, grafik ve tablo modelleri kullanması gerekiyor. Son sınıflarda, konuya genel (teorik) bir giriş ve sosyal, biyolojik ve teknik sistemler ve süreçlerle ilgili matematiksel ("hesaplamalı"), grafik, simülasyon modelleri düzeyinde çeşitli bilgisayar modelleme türlerinin incelenmesi sağlanır. . Lise öğrencileri için seçmeli dersler, bilgisayar modellemenin ileri düzeyde çalışmasının etkili bir şeklidir.

Temel konseptler"Biçimselleştirme ve Programlama" bölümünü okuduktan sonra öğrenciler tarafından özümsenmesi gereken:

Nesne, model, modelleme; resmileştirme; bilgi modeli; sorunları çözmek için bilgi teknolojisi; bilgisayar deneyi.

Bölümün sonunda öğrenciler, bilmek :

· Aynı nesne için birçok modelin varlığı hakkında;

· Bilgisayar kullanarak sorunları çözmek için bilgi teknolojisi aşamaları.

öğrenciler yapabilmek :

· Modelleme ve biçimselleştirme örnekleri verin;

· Nesnelerin ve süreçlerin resmileştirilmiş tanımlarına örnekler verin;

· Sistemlere ve modellerine örnekler verin.

· Bir bilgisayarda en basit bilgi modellerini oluşturun ve keşfedin.

V bilgisayar bilimi ve bilgi teknolojisinde örnek bir program içerik satırı için devlet temel genel eğitim standardının federal bileşeni temelinde derlenmiştir " Biçimlendirme ve modelleme" 8 saat verilir. Aşağıdaki konuların çalışılması beklenir:

Gerçek nesnelerin ve süreçlerin tanımının resmileştirilmesi, bilgisayar modellemesi de dahil olmak üzere modelleme nesne ve süreçlerine ilişkin örnekler. Bilgisayar kontrollü modeller.

Bilgi modelleri türleri. Planlar. 2D ve 3D grafikler.

Diyagramlar, planlar, haritalar.

Modelleme aracı olarak tablo.

- Sibernetik kontrol modeli: kontrol, geri bildirim.

Pratik iş:

1. Sanal bir bilgisayar laboratuvarında bir deney kurmak ve yürütmek.

2. Ailenin soy ağacını oluşturmak.

3. Bilgisayar destekli tasarım sisteminde diyagram ve çizim oluşturma.

4. Bir programlama sistemi kullanarak ölçüm ve gözlemlerin sonuçlarını analiz eden bir bilgisayar modelinin oluşturulması ve araştırılması.

5. Dinamik tablolar kullanarak ölçüm ve gözlem sonuçlarını analiz eden bir bilgisayar modelinin oluşturulması ve araştırılması.

6. Elektronik tablolarda veya özel bir coğrafi bilgi sisteminde bir coğrafi bilgi modelinin oluşturulması ve araştırılması.

Buna dayanarak, "Biçimselleştirme ve Modelleme" satırının aşağıdaki konulara bölünmesi mümkündür:

· Bir obje. Nesnelerin sınıflandırılması. Nesne modelleri. 2 saat

· Modellerin sınıflandırılması. Modellemenin ana aşamaları. 2 saat

· Sorunun resmi ve gayri resmi ifadesi.

· Biçimlendirmenin temel ilkeleri. 2 saat

· Problemleri çözmek için bilgi teknolojisi kavramı.

· Bir bilgi modeli oluşturma. 2 saat

Bilgi modelleme çalışması sırasında çözülen eğitim görevleri.

Aşağıda listelenen görevlerin çözümü, öğrencilerin dünya görüşünün genel gelişimi ve oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahip olmayı, bilgiyi bütünleştirmeyi mümkün kılar. farklı disiplinler, bilgisayar programları ile daha profesyonel düzeyde çalışmak.

Öğrencilerin dünya görüşünün genel gelişimi ve oluşumu.

Bilgi modellemeyi öğretirken, gelişimsel bir işlev gerçekleştirilmelidir, öğrenciler çevredeki gerçekliği anlamanın başka bir yöntemiyle - bilgisayar modelleme yöntemiyle - tanışmalarına devam ederler. Bilgisayar modelleri ile çalışma sürecinde yeni bilgi, beceri ve yetenekler kazanılır. Daha önce elde edilen bazı bilgiler somutlaştırılır ve sistemleştirilir, farklı bir açıdan bakılır.

Bir biliş yöntemi olarak modellemede ustalaşmak.

Ana vurgu, bilgisayar modellerinin inşasına genel bir metodolojik yaklaşımın geliştirilmesine ve onlarla birlikte çalışılmasına verilmelidir. Gerekli:

1. Herhangi bir uzmanlık alanında modellemenin benzerlikler taşıdığını göstermek; farklı süreçler için çok benzer modeller elde etmek çoğu zaman mümkündür;

2. tam ölçekli bir deneye kıyasla bir bilgisayar deneyinin avantaj ve dezavantajlarını vurgulamak;

3. Hem soyut modelin hem de bilgisayarın etrafındaki dünyayı anlama ve bazen de onu bir kişinin çıkarları doğrultusunda kontrol etme yeteneğini temsil ettiğini göstermek.

Bilgisayar modellemede pratik becerilerin geliştirilmesi.

Çeşitli bilim ve uygulama alanlarından bir dizi model örneğini kullanarak, simüle edilen konu alanının incelenmesinden ve problemin formülasyonundan elde edilen sonuçların yorumlanmasına kadar bilgisayar modellemesinin tüm aşamalarını izlemek gerekir. Her bağlantının önemini ve gerekliliğini göstermek için bir bilgisayar deneyinin seyri. Belirli problemleri çözerken, modelle çalışmanın ilgili aşamalarını vurgulamak ve vurgulamak gerekir. Bu sorunun çözümü, giderek artan karmaşıklık düzeyine sahip eğitim görevlerinin ve bilgisayar laboratuvarı çalışmalarının kullanıldığı pratik modelleme becerilerinin adım adım oluşumunu gerektirir.

Mesleki rehberliğin teşviki ve öğrencilerin yaratıcı potansiyelinin geliştirilmesi.

Okulun son kademesindeki öğrenciler, gelecekteki bir meslek seçme sorunuyla karşı karşıyadır. Bilgisayar modellemesi dersi yürütmek, bunlardan araştırma faaliyetlerine yatkın ve yetenekli olanları belirleyebilir. Öğrencilerin araştırma yetenekleri çeşitli şekillerde geliştirilmeli, ders boyunca çeşitli modellerle bilgisayar deneyleri yapma ilgisi sürdürülmeli ve tamamlamaları için karmaşıklığı artırılmış görevler sunulmalıdır. Bu nedenle öğrencilerin yaratıcı potansiyellerinin geliştirilmesi ve kariyer rehberliği dersin amaçlarından biridir.

Konu ayrışmasının üstesinden gelmek, bilgi entegrasyonu.

Eğitim kursu çerçevesinde, kursu kısmen bütünleştiren çeşitli bilim alanlarından modellerin dikkate alınması tavsiye edilir. İncelenen olgunun özünü anlamak, elde edilen sonuçları doğru bir şekilde yorumlamak için sadece modelleme tekniklerine hakim olmak değil, aynı zamanda model araştırmasının yapıldığı bilgi alanında da yönlendirilmek gerekir. . Böyle bir kursta disiplinler arası bağlantıların uygulanması, bazen diğer disiplinlerde olduğu gibi yalnızca ilan edilmekle kalmaz, aynı zamanda eğitim materyalinde ustalaşmanın temelidir.

Bilgisayar becerilerinin geliştirilmesi ve profesyonelleştirilmesi.

Öğrencilere sadece önerilen modeli bir bilgisayarda uygulama görevi verilmekle kalmaz, aynı zamanda elde edilen sonuçları en açık şekilde, erişilebilir bir biçimde gösterme görevi verilir. Grafiklerin, diyagramların, dinamik nesnelerin oluşturulması burada yardımcı olabilir, animasyon öğeleri de yararlıdır. Program yeterli bir arayüze sahip olmalı, kullanıcı ile diyalog kurmalıdır. Bütün bunlar, algoritmalar ve programlama alanındaki bilgi ve beceriler için ek gereksinimleri önceden varsayar, onları modern paradigmaların ve programlama sistemlerinin olanaklarının daha eksiksiz bir çalışmasına sunar.

1.2.3 Bilgisayar modelleme öğretiminde temel kavramların oluşturulması

İnsan gelişiminin mevcut aşamasında, modellerin bir dereceye kadar kullanılmayacağı böyle bir bilgi alanı bulmak imkansızdır. Model araştırmasına başvurunun sistematik hale geldiği bilimler, artık sadece araştırmacının sezgisine dayanmakla kalmıyor, aynı zamanda orijinal ile model arasındaki ilişkinin yasalarını ortaya çıkaran özel teoriler geliştiriyor.

Modellemenin tarihi binlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Bir kişi, pratikte analoji yöntemini erken takdir etti ve sıklıkla kullandı. Simülasyon uzun bir yol kat etti - sezgisel analojiden kesinlikle bilimsel bir yönteme.

Modelleme eğitimine başlamadan önce, öğrencilerin dikkatini çalışılanların uygunluğuna odaklamak gerekir: bir kişi uzun zamandır çeşitli alanlarda nesneleri, süreçleri ve fenomenleri incelemek için modelleme kullanıyor. Bu çalışmaların sonuçları, gerçek nesnelerin ve süreçlerin özelliklerini belirlemeye ve geliştirmeye hizmet eder; fenomenlerin özünü anlamak ve onları uyarlama veya yönetme yeteneğini geliştirmek; yeni nesnelerin inşası veya eskilerin modernizasyonu için. Modelleme, bir kişinin bilinçli ve iyi düşünülmüş kararlar almasına, faaliyetlerinin sonuçlarını tahmin etmesine yardımcı olur. Bilgisayarlar sayesinde sadece modelleme kapsamı önemli ölçüde genişletilmekle kalmaz, aynı zamanda elde edilen sonuçların kapsamlı bir analizi de sağlanır.

Biçimlendirme ve Modelleme bölümü boyunca, öğrenciler temel bilgilere aşina olurlar. Öğrenciler bir modelin ne olduğunu ve ne tür modellerin olduğunu anlamalıdır. Bu, öğrencilerin araştırma yaparken her modele uygun bir yazılım ortamı ve uygun araçları seçebilmeleri ve etkin bir şekilde kullanabilmeleri için gereklidir.

Bölümün incelenmesi bir sarmal içinde ilerler: "nesne" kavramıyla başlar.

Bir nesne, çevremizdeki dünyanın bir bütün olarak kabul edilebilecek belirli bir parçasıdır.

Nesne özellikleri - bir nesnenin diğer nesnelerden ayırt edilebildiği bir dizi özellik.

Nesne ile ilgili kavramların sistemleştirilmesinden sonra model, modelleme, modellerin sınıflandırılması kavramlarına yumuşak bir geçiş gerçekleşir.

"Model", "modelleme" terimleri ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır, bu nedenle bunları aynı anda tartışmanız önerilir.

"Model" kelimesi Latince kelimeden gelir. modelyum, yani ölçü, görüntü, yöntem vb. Orijinal anlamı, bina sanatı ile ilişkilendirildi ve neredeyse tüm Avrupa dillerinde, bir şekilde başka bir şeye benzer bir görüntüyü, prototipi veya bir şeyi belirtmek için kullanıldı.

"Bilişim" açıklayıcı sözlüğünde bir model, "gerçek bir fiziksel nesne veya süreç, teorik bir yapı, incelenen nesnenin, işlemin veya fenomenin herhangi bir özelliğini temsil eden bilgilendirici bir görüntü" olarak anlaşılır.

Felsefi literatürde, aşağıdaki gibi genelleştirilmiş anlam bakımından yakın tanımlar bulunabilir: "Sınırlı akım nedeniyle doğrudan takibinin mümkün olmadığı durumda bir nesne teorisinin geliştirilmesinde bir model kullanılır. bilgi ve uygulama seviyesi Araştırmacının doğrudan ilgisini çeken bir nesneye ilişkin veriler, her iki nesnenin niteliksel ve niceliksel özgüllüğünü belirleyen ilk ortak özelliklerle birleştirilen başka bir nesneyi inceleyerek elde edilir. "

Benzer bir tanımda, V.A. Shtoff, böyle model özellikleri:

· Zihinsel olarak hayal edilen veya maddi olarak gerçekleştirilebilir bir sistemdir;

· Araştırma nesnesini çoğaltır veya görüntüler;

· Nesneleri değiştirebilir;

· Çalışması nesne hakkında yeni bilgiler verir.

yapay zeka Uemov'un öne çıkan özellikleri genelleştirilmiş model özellikleri :

1. Bir model tek başına var olamaz, çünkü her zaman orijinalle, yani biliş sürecinde yerini aldığı maddi veya ideal sistemle bağlantılıdır.

2. Model sadece orijinale benzemekle kalmamalı, aynı zamanda ondan farklı olmalıdır ve model, orijinalin onu kullanan kişi için gerekli olan özelliklerini ve ilişkilerini yansıtmalıdır.

3. Modelin mutlaka belirli bir amacı vardır.

Böylece, model- orijinalin basitleştirilmiş (bir anlamda) bir görüntüsüdür, onunla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır, orijinalin temel özelliklerini, bağlantılarını ve ilişkilerini yansıtır; çalışması bir araç olarak hizmet eden bir sistem, başka bir sistem hakkında yeni ve (veya) mevcut bilgileri doğrulamak için bir araç.

Model kavramı, temel genel bilimsel kavramlara atıfta bulunur ve modelleme, çeşitli bilimler tarafından kullanılan gerçekliği kavrama yöntemidir.

Modelleme - nesneleri, süreçleri, fenomenleri incelemek için modeller oluşturmak.

simülasyon nesnesi- canlı veya cansız doğa nesnelerini, gerçekliğin süreçlerini ve fenomenlerini içeren geniş bir kavram. Modelin kendisi fiziksel veya ideal bir nesne olabilir. İlkine tam ölçekli modeller, ikincisine bilgi modelleri denir. Örneğin, bir bina modeli, bir binanın tam ölçekli bir modelidir ve aynı binanın çizimi, grafik biçiminde (grafik model) sunulan bilgi modelidir.

Bilgi modellerinin sınıflandırılması farklı ilkelere dayanabilir. Bunları modelleme sürecinde baskın teknolojiye göre sınıflandırırsak, matematiksel modelleri, grafik modelleri, simülasyon modellerini, tablo modellerini, istatistiksel modelleri vb. (biyolojik) sistem ve süreçleri, optimal ekonomik planlama süreçlerinin modellerini ayırt edebiliriz, eğitim faaliyetleri modelleri, bilgi modelleri vb. Sınıflandırma konuları bilim için önemlidir, çünkü problemin sistematik bir görünümünü oluşturmanıza izin verirler, ancak önemleri göz ardı edilmemelidir. Modelleri sınıflandırmak için farklı yaklaşımlar eşit derecede faydalı olabilir. Ek olarak, kendimizi yukarıdaki listeyle sınırlasak bile, belirli bir model hiçbir şekilde her zaman bir sınıfa atfedilemez.

Malzeme (tam ölçekli) ve bilgi modelleri.

Sunum şekline göre modeller maddi ve bilgilendirici olarak ayrılır (bkz. Şema 2).

Malzeme modelleri aksi takdirde nesnel veya fiziksel olarak adlandırılabilir. Orijinalin geometrik özelliklerini yeniden üretirler ve gerçek bir düzenlemeye sahiptirler.

Malzeme modellerine örnekler:

1. Çocuk oyuncakları (bebekler - çocuk modeli, yumuşak hayvan oyuncakları - canlı hayvan modeli, arabalar - gerçek araba modeli vb.).

2. Küre - Dünya gezegeninin bir modeli.

3. Okul yardımcıları (insan iskeleti - gerçek bir iskelet modeli, oksijen atomu modeli vb.)

4. Fiziksel ve kimyasal deneyler.

Bilgi modellerine dokunulamaz ve görülemezler, maddi bir düzenlemeleri yoktur, çünkü sadece bilgi üzerine kuruludurlar.

Bilgi modeli, bir nesnenin, sürecin, fenomenin özelliklerini ve durumlarını ve ayrıca dış dünya ile ilişkisini karakterize eden bir bilgi kümesidir.

Bilgi modelleri, sözlü ve işaret modellerini içerir.

Sözlü model, zihinsel veya sözlü biçimde bilgilendirici bir modeldir.

Sözel kalıp örnekleri:

1. Karşıdan karşıya geçerken insan davranışı modeli. Bir kişi yoldaki durumu analiz eder (trafik sinyalleri, arabaların varlığı ve hızı ve hareketinin bir modelini geliştirir)

2. Mucit fikri - buluşun modeli.

3. Bestecinin kafasında parıldayan müzik teması, gelecekteki müzik eserinin bir modelidir.

İşaret modeli - özel işaretlerle ifade edilen bir bilgi modeli, yani. herhangi bir resmi dil aracılığıyla

İkonik modellere örnekler:

1. Mutfak mobilyalarının çizimi - mutfak için bir mobilya modeli.

2. Moskova metrosunun şeması - Moskova metrosunun bir modeli.

3. Euro döviz kurundaki değişimin grafiği, euro döviz kurunun büyümesinin (amortismanının) bir modelidir.

Sözel ve işaret modelleri genellikle birbirine bağlıdır. Zihinsel bir görüntü (örneğin, belirli bir adrese giden yol), örneğin bir şemada sembolik bir biçimde giyilebilir. Tersine, işaret modeli zihinde doğru zihinsel görüntünün oluşmasına yardımcı olur.

Uygulama yöntemine göre bilgi işaret modelleri bilgisayarlı ve bilgisayarsız olarak ikiye ayrılır.

Bilgi modelleri, modelleme nesnelerinin teorik çalışmalarında kullanılır. Günümüzde bilgi modelleme için ana araç bilgisayar teknolojisi ve bilgi teknolojisidir.

Bir bilgisayar modeli, bir yazılım ortamı aracılığıyla uygulanan bir modeldir.

bilgisayar modelleme bir bilgisayardaki bilgi modelinin gerçekçiliğinin ilerlemesini ve modelleme nesnesinin bu modelinin yardımıyla çalışmayı içerir - bir hesaplama deneyi.

Bir bilgisayar aracılığıyla grafik, tablo ve matematiksel modelleme yapmak uygundur. Bunun için artık çeşitli yazılım araçları var: programlama sistemleri (SP), elektronik tablolar (ET), matematiksel paketler (MP), veritabanı yönetim sistemleri (DBMS), grafik düzenleyiciler (GR), vb.

Resmileştirme.

Bilgisayar biliminin konu alanı, bilgisayar modelleme araçlarını ve yöntemlerini içerir. Bir bilgisayar modeli ancak iyi biçimlendirilmiş bir bilgi modeli temelinde oluşturulabilir. formalizasyon nedir?

Bilginin resmileştirilmesi belirli bir nesne hakkında, onun belirli bir biçimde yansımasıdır. Şunu da söyleyebilirsiniz: Biçimlendirme, içeriğin biçime indirgenmesidir. Fiziksel süreçleri tanımlayan formüller, bu süreçlerin resmileştirilmesidir. Bir elektronik cihazın radyo devresi, bu cihazın işleyişinin resmileştirilmesidir. Bir müzik yaprağına yazılan notalar, müziğin resmileştirilmesi vb.

Resmileştirilmiş bir bilgi modeli, modelleme nesnesinden ayrı olarak var olan, iletilebilen ve işlenebilen belirli bir işaretler (semboller) kümesidir. Bir bilgi modelinin bir bilgisayarda uygulanması, bir bilgisayarın "işleyebileceği" veri formatlarına resmileştirilmesine kadar iner.

Ancak bir bilgisayara uygulandığı şekliyle resmileştirmenin diğer tarafından bahsedebiliriz. Belirli bir programlama dilindeki bir program, veri işleme sürecinin resmileştirilmiş bir temsilidir. Bu, bir makine programı bir işaret temsiline sahip olduğundan, bir işaretler kümesi olarak resmileştirilmiş bir bilgi modelinin yukarıdaki tanımıyla çelişmez. Bir bilgisayar programı, bilgi işlemede bir bilgisayar işlemcisinin gerçekleştirebileceği bir dizi temel işlemlere indirgenmiş bir insan faaliyeti modelidir. Bu nedenle bilgisayar programlama, bilgi işleme sürecinin resmileştirilmesidir. Ve bilgisayar, programın resmi bir yürütücüsü olarak hareket eder.

Bilgi Modelleme Aşamaları

Modelleme sürecinde 4 aşama ayırt edilir (bkz. Şema 3):

1. Sorunun ifadesi.

2. Modelin geliştirilmesi.

3. Bilgisayar deneyi.

4. Simülasyon sonuçlarının analizi.

Sorunun formülasyonu

Görevin açıklaması

Görev (veya problem) sade bir dille formüle edilmiştir ve açıklama açık olmalıdır. Bu aşamada ana şey, modelleme nesnesini belirlemek ve sonucun ne olması gerektiğini anlamaktır.

Simülasyon hedefinin formülasyonu

Modelleme hedefleri şunlar olabilir:

Çevreleyen dünya hakkında bilgi;

Belirtilen özelliklere sahip nesnelerin oluşturulması (bu amaç, "nasıl yapılır ..." sorununun formülasyonuna karşılık gelir);

Nesne üzerindeki etkinin sonuçlarının belirlenmesi ve doğru karar verilmesi (bu hedef, "eğer olursa ne olur ..." sorununun ifadesine karşılık gelir);

Nesne (süreç) yönetiminin etkinliğinin belirlenmesi.

nesne analizi

Bu aşamada, problemin genel formülasyonundan başlayarak, modellenen nesne ve ana özellikleri açıkça belirlenir. Çoğu durumda orijinal nesne, bazı ara bağlantılarda olan daha küçük bileşenlerin bütünü olduğundan, nesnenin analizi, bileşenleri ve aralarındaki bağlantıların doğasını tanımlamak için nesnenin ayrıştırılmasını (parçalanmasını) ima edecektir.

2. Model geliştirme

bilgi modeli

Bu aşamada, temel nesnelerin özellikleri, durumları ve diğer özellikleri ortaya çıkar, orijinal nesneyi oluşturan temel nesneler hakkında bir fikir oluşturulur, yani. bilgi modeli.

ikonik model

Bilgi modeli, kural olarak, bilgisayar veya bilgisayar dışı olabilen bir veya başka sembolik biçimde sunulur.

bilgisayar modeli

Bilgi modellerinin araştırılmasına (modellenmesine) izin veren çok sayıda yazılım sistemi vardır. Her ortamın kendi araçları vardır ve sorunu çözmek için en uygun ve etkili ortamı seçme sorununa neden olan belirli türdeki bilgi nesneleri ile çalışmanıza izin verir.

3. bilgisayar deneyi

simülasyon planı

Modelleme planı, modelle çalışma sırasını yansıtmalıdır. Bu plandaki ilk noktalar test geliştirme ve model testi olmalıdır.

Test yapmak- modelin doğruluğunu kontrol etme süreci.

Ölçek- sonucun önceden bilindiği bir dizi başlangıç ​​verisi.

Test değerleri uyuşmuyorsa sebebini aramak ve ortadan kaldırmak gerekir.

modelleme teknolojisi

simülasyon teknolojisi- kullanıcının bilgisayar modeli üzerinden bir dizi amaçlı eylemi.

4. Simülasyon sonuçlarının analizi

Modellemenin nihai amacı, elde edilen sonuçların kapsamlı bir analizine dayanarak geliştirilmesi gereken bir karar vermektir. Bu aşama belirleyicidir - ya araştırma devam eder (2 veya 3 aşamaya geri döner) ya da biter.

Test ve deneylerin sonuçları, bir çözüm geliştirmenin temelidir. Sonuçlar görevin amaçlarına uymuyorsa, önceki aşamalarda hatalar yapılmıştır. Bu, bir bilgi modelinin aşırı basitleştirilmiş bir yapısı veya modelleme için başarısız bir yöntem veya ortam seçimi veya bir model oluştururken teknolojik tekniklerin ihlali olabilir. Bu tür hatalar tespit edilirse, modelin düzenlenmesi gerekir, yani. önceki aşamalardan birine dönün. Simülasyon sonuçları simülasyonun hedeflerini karşılayana kadar süreç devam eder.

Belirli bir sorunu çözerken, bazı aşamalar hariç tutulabilir veya geliştirilebilir, bazıları eklenebilir.

1.3 Bilgisayar modellemenin eğitici ve yaratıcı görevlerini kullanırken öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi

Temel genel eğitim aşamasında bilgisayar bilimi öğretilerek elde edilmesi sağlanan hedeflerin listesi, BİT aracılığıyla yaratıcı yeteneklerin gelişimini gösterir. Ortaöğretim (tam) eğitim aşamasında bilgisayar bilimi ve bilgi teknolojisi öğretiminin amaçlarına bakarsak, BİT araçlarına ek olarak, bilgisayar bilimi yöntemlerine hakim olarak ve kullanarak yaratıcı yetenekler geliştirmesi gerektiğini göreceğiz. Bize göre, BİT aracılığıyla uygulanmasıyla birlikte geliştirilmesi ve kullanımı, yaratıcı yeteneklerin gelişme düzeyinde bir artışa yol açacak olan bilişim yöntemlerinin büyük ölçüde modelleme ve resmileştirme olduğunu düşünüyoruz. .

Modelleme yaratıcı bir süreçtir, bu nedenle bu konunun öğretimi, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerini geliştirmek için geniş fırsatlara sahiptir. Bir okul bilgisayar bilimi dersinde modelleme öğretiminin bazı yönlerini ele alalım.

M.P.'ye göre Lapchik ve diğerleri "Bilgisayar modellemenin ana aşamaları" konusu, modellemeye odaklanan özel kurslarda incelenmelidir. Aynı yazarlar, temel derste "Modelleme ve resmileştirme" satırını incelerken, öğrencilerin "basit durumlarda, bilgi modelini oluşturmak için bir nesnenin sistem analizini (biçimselleştirme) gerçekleştirebilmeleri" ve " en basit matematiksel model üzerinde bir hesaplama deneyi yapın." Bu beceriler, bütünsel bir modelleme sürecinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu nedenle, temel derste bu konunun çalışılmasının zorunlu olduğuna inanıyoruz.

Bilgisayar modellemesinin ana aşamalarının (yazar - N.V. Makarova) ve yaratıcı sürecin yapısının (yazar - Ya.A. Ponomarev) karşılaştırmalı bir analizini yapalım:

Simülasyon adımları	Yaratıcı sürecin aşamaları
1. Sorunun ifadesi: görevin tanımı; simülasyonun amacı; nesnenin analizi.	1. Sorunun farkındalığı: bir sorun durumunun ortaya çıkması; mevcut verileri anlamlandırmak ve anlamak; sorunun ifadesi (soru).
2. Modelin geliştirilmesi.	2. Sorunun çözümü: hipotez geliştirme; çözüm geliştirme, deney.
3. Bilgisayar deneyi.
4. Simülasyon sonuçlarının analizi (sonuçlar hedefleri karşılamıyorsa, önceki aşamalarda hatalar yapılmıştır).	3. Çözümün doğrulanması (bu aşamanın uygulanması sonucunda, öne sürülen hipotez doğrulanmayabilir, daha sonra bir başkasıyla değiştirilir).

Aşamaların karşılaştırılması, modelleme sürecinin kolayca uyduğu, yaratıcı süreçle tutarlı olduğu sonucuna varmamızı sağlar. Bu nedenle, öğrencilere modellemeyi öğretmek ve özellikle aşamalı olarak planlamasını öğretmek, bilginin oluşumuna ve yaratıcı etkinliklerin planlanmasına yol açar.

Modellemenin tüm aşamaları, modellemenin görevi ve hedefleri tarafından belirlendiğinden, şema, her belirli model sınıfına göre bazı değişikliklere uğrayabilir. Bu nedenle, matematiksel modellerle ilgili olarak, problem ifadesi aşağıdaki aşamalara ayrılmıştır:

1. Matematiksel modelin temel alacağı varsayımların altını çizmek;

3. Sonuçları ilk verilerle birleştiren matematiksel ilişkilerin kaydı (bu ilişki matematiksel bir modeldir).

Bir okul çocuğunun portföyünün kütlesinin matematiksel bir modelini geliştirmek için bir ödevi tamamlayan iki öğrencinin bir örneği:

1. Çözüm:

2. Çözüm:

1. Vurgulama varsayımları: günlüğün kütlesi, defterin kütlesine eşittir; defter sayısı ve ders kitabı sayısı belirli bir gündeki ders sayısına eşittir; evrak çantası sadece defterler, bir günlük, ders kitapları ve bir kalem kutusu içerir. m4 (kg) - kutunun kütlesi; n (adet) - konu sayısı; 3. Matematiksel model М = m1 + m2 n + m3 (n + 1) + m4, burada m1> 0, m2> 0, m3> 0, m4> 0, n> 1.

1. Vurgulama varsayımları: tüm ders kitapları aynı kütleye sahiptir; tüm defterler aynı kütleye sahiptir; evrak çantası not defterleri, günlük, ders kitapları, kalem kutusu ve "başka bir şey" (oyuncak, sandviç vb.) içerebilir. 2. İlk verilerin ve sonucun belirlenmesi: m1 (kg) - boş portföy ağırlığı; m2 (kg) - bir ders kitabının kütlesi; m3 (kg) - bir dizüstü bilgisayarın kütlesi; m4 (kg) günlüğün kütlesidir; m5 (kg) kutunun ağırlığıdır; m6 (kg) "başka bir şeyin" kütlesidir; n1 (adet) - ders kitabı sayısı; n2 (adet) - defter sayısı; M (kg) - öğrencinin portföyünün kütlesi. 3. Matematiksel model: М = m1 + m2 n1 + m3 n2 + m4 + m5 ++ m6, burada m1> 0, m2> 0, m3> 0, m4> 0, m5> 0, m6> 0, n1> 0, n2> 0.

Bu örnek, bu tür görevlerin, bir modelin aşamalı oluşturulmasını açıkça izlememize izin verdiğini ve öğrencilerin yaratıcı etkinliklerinin canlı bir örneği olduğunu açıkça doğrulamaktadır. Farklı varsayımlarda bulunarak, her öğrenci kendi farklı modelini elde eder.

Ortaokul öğrencileri için önerilen bilgisayar bilimi ders kitaplarının görev aparatını, eğitimsel ve yaratıcı ile ilgili modelleme görevlerinin varlığı için inceledikten ve analiz ettikten sonra, hemen hemen tüm ders kitaplarının matematiksel yöntemlerin resmileştirilmesi ve uygulanması için görevleri olduğu sonucuna varabiliriz. çözümü matematiksel bir aparatın kullanımına indirgenen diğer türlerin görevleri. Bununla birlikte, ders kitaplarının yazarları, problemleri ve çelişkileri görme yeteneği, eleştirel düşünme ve değer yargıları yapma yeteneği, gerekli bilgileri bulma yeteneği gibi bir bireyin yaratıcı yeteneklerinin bu tür bileşenlerinin geliştirilmesi için pratik olarak görevler sunmazlar. ve aktarın, problem koşullarında uygulayın, görevleri formüle etme ve yeniden formüle etme yeteneği, iletişim ve yaratıcılık vb.

Kullanım sıklığına göre, "görev" terimi, bilim ve eğitim pratiğinde en yaygın olanlardan biridir. Bazı yazarlar, "görev" kavramını tanımsız ve en geniş anlamda yürütme gerektiren bir şey, bir çözüm anlamına gelir. Öğretim araçlarını kullanma açısından, bilgi, beceri ve yeteneklerin amaçlı oluşumu için bir araç görevi görür. Ne yazık ki, ders kitaplarında görevler hala esas olarak bilgiyi uygulama yeteneğinin oluşumu için kullanılmaktadır (gerçekleri ezberleme ve yeniden üretme anlamında). Çalışmamızda, geleneksel olmayan yöntem ve araçları kullanarak farklı bir çözüm şeması içeren eğitici ve yaratıcı görevleri ele alacağız. Bu, öğrencilerin kişiliğinin ve eğitiminin gelişimi olarak hizmet ettiklerinde, görevlerin kullanımında zaten yeni bir aşamadır.

Bilgi modelleme görevlerinin çoğu, içeriğin ve rolün tanımı, gerekçesi ve ayrıca sınıflandırması V.I. Andreev. Eğitimsel ve yaratıcı görevler kavramı ve bunların sınıflandırılması üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.

"Eğitici ve yaratıcı görev- bu, öğretmenin öğrenciler için yaratıcı bir durum yaratmayı başardığı, eğitim ve yaratıcı faaliyetlerin koşullarını ve gereksinimlerini doğrudan veya dolaylı olarak belirlediği eğitim materyalinin içeriğini organize etme biçimidir. hangi öğrencilerin aktif olarak bilgi, beceri, becerilerde ustalaştığı, bireyin yaratıcı yeteneklerini geliştirdiği. "

Bize göre, modelleme öğretirken, yaratıcı yeteneklerin çeşitli bileşenlerinin geliştirilmesi için eğitici ve yaratıcı görevleri kullanmak mümkündür.

V.I. tarafından önerilen eğitimsel ve yaratıcı görevlerin sınıflandırılması. Andreev oldukça kapsamlı.

Bireyin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi için kullanımlarıyla bağlantılı olarak eğitici ve yaratıcı görevlerin sınıflandırılması:

	Modelleme görevleri örnekleri	Yaratıcılığın geliştirilebilir bileşenleri
1. Yanlış sunulan bilgilerle ilgili sorunlar	Öğrenci portföyünün, pratikte hiçbir başlangıç ​​bilgisinin olmadığı, ancak yalnızca etkinliğin amacının daha önce bahsedilen sorunu. Bir seyahat acentesi için ilişkisel bir model geliştirin.	İhtiyacınız olan bilgiyi bulma ve görev bağlamında uygulama yeteneği
2. Tahmin görevleri	Matematiksel modelleme: 2050 yılına kadar Rusya'nın nüfusu ne olacak? Sözlü veya grafik modelleme: 21. yüzyıl okulu için bir model geliştirin.	Fikir üretme, hipotez kurma yeteneği
3. Optimizasyon için görevler	S alanının dikdörtgen kesitinin uzunluk ve genişliğinin boyutları nedir, en az miktarda daraba tüketilir mi?	Esneklik, düşünmenin rasyonalizmi
4. Meslektaş incelemesi için görevler	Modelin yeterliliğini değerlendirme görevleri: amip popülasyonunun büyümesinin doğurganlığa bağımlılığının matematiksel modeli aşağıdaki formülle ifade edilir: H (I + 1) = H (I) * 2. Bu model gerçek bir süreci yansıtıyor mu? Hangi ek faktörler dikkate alınmalıdır?	Eleştirel düşünme, değer yargıları yapma yeteneği
5. Çelişkileri tespit etme ve sorunu formüle etme görevleri	Şehirdeki 100 koltuk kapasiteli sinemada günde 5 gösterim yapılıyor. Hafta boyunca "Turkish Gambit" filmi gösterilecek. "Eğer ..." ve "nasıl yapılır..." gibi problemleri çözmek için görevler oluşturarak durumu farklı bakış açılarından keşfedin. Sonuçları formüle edin ve önerilerde bulunun.	Sorunları ve çelişkileri görme yeteneği
6. Algoritmik ve sezgisel reçetelerin geliştirilmesine yönelik görevler	Bir grafik düzenleyicide bir satranç tahtası modeli oluşturmak için bir algoritma geliştirin. Bir nesne hakkındaki yapılandırılmamış bilgileri "nesne-özellik" veya "nesne-nesne" biçiminde bir tabloya dönüştürmek için bir algoritma geliştirin. Karşı cinsten biriyle tanışırken açıklayıcı bir davranış modeli oluşturun.	Zihinsel işlemleri genelleme ve kısıtlama yeteneği, düşünmeye yansıtma yeteneği
7. Sorunun doğru formülasyonu için görevler	Matematiksel bir model diyagram şeklinde verilmiştir. Böyle bir diyagramın oluşturulabileceği bir tablo oluşturun (tablo anlamlı olmalıdır). Çözümün bir sonucu olarak (А В) → С formunun mantıksal bir modelinin elde edilebileceği bir problem düşünün.	Hedefleri formüle etme ve yeniden formüle etme yeteneği
8. Mantıksal görevler	Mantıksal modellerin oluşturulması için görevler. Yapısal (hiyerarşik, ağ, ilişkisel) modellerin geliştirilmesi için görevler.	Entelektüel ve mantıksal yetenekler
9. Tasarım görevleri	Bilgisayar tasarımı, bir cismin teknik resim veya üzerinde eksik çizgiler bulunan bir çizime göre modellenmesi, cismin detaylarının şekline son şekli verilmesi vb.	Tasarım yeteneği

Tabii ki, temel bilgisayar bilimleri dersinde "Modelleme ve Biçimlendirme" satırını çalışmaya ayrılan sınırlı sayıda saat, öğretimde eğitici ve yaratıcı görevler sistemini tam olarak kullanmanın önünde bir engeldir. Ancak bu görevler çeşitli bilişim konularına ayrılabilir. Problemlerin koşullarından, çözümleri ve bilgi modellerinin uygulanması için evrensel yazılım ortamlarında çalışma becerilerine sahip olmanın yeterli olduğu görülebilir: bir grafik ve metin editörü, bilgisayar sunumları, elektronik tablolar ve bir VTYS. Bu yazılım araçlarının yetenekleri öyledir ki, görevlerin ustaca seçilmesiyle, sınıfta bir yaratıcılık atmosferi yaratılarak, bu programların kullanımı öğrencilerin hayal gücünü, fantezisini, sezgisini, inisiyatifini, yani. yaratıcı olarak sınıflandırılan bu kişisel nitelikler. Bu nedenle, temel bir bilgisayar bilimleri dersinde bilgi teknolojisi öğretilirken bazı görevler uygulanabilir. Bunları modelleme veya bilgi teknolojisine odaklanan özel kurslarda kullanmak da mümkündür.

Tarafımızdan önerilen eğitici ve yaratıcı görevler, görevin belirlenmesi ve resmileştirilmesi aşamasında kullanılır ve sembolik bir bilgi modeli geliştirmede, bilgi teknolojileri sadece oluşturulan modelin uygulanması ve araştırılması için bir araçtır. Bu nedenle, örneğin, yanlış sunulan bilgilere sahip görevler (eksik başlangıç ​​bilgilerine sahip görevler, fazla bilgi içeren görevler, çelişkili başlangıç ​​bilgilerine sahip görevler, pratikte hiçbir başlangıç ​​bilgisi olmayan, ancak yalnızca faaliyetin amacı olan görevler) olabilir. herhangi bir yazılım ortamında iş öğretirken kullanılır. Algoritmik bir reçete geliştirme ihtiyacı, problemin durumunda yer alabilir veya çözümü veya yazılım uygulaması sürecinde de ortaya çıkabilir. Yönetim görevleri ve iletişimsel-yaratıcı görevler proje etkinliklerinde ve grup çalışmalarında uygulanabilir. Böylece, her iki hattın daha derin, bilinçli ve anlamlı bir şekilde çalışılması ve en önemlisi öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişme düzeyinin arttırılması için bilgi teknolojisi ve bilgi modellemenin birlikte öğretilmesinin mümkün olduğunu düşünüyoruz.

Böylece, bütünsel bir adım adım süreç olarak modellerin geliştirilmesini öğretmek ve eğitimsel ve yaratıcı görevlerin yaygın kullanımı, yaratıcı bir süreç olarak bilgi modelleme öğretiminin pedagojik olasılıklarına işaret etmemizi sağlar.

Bölüm II. Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesinde bilgisayar modelleme öğretiminde eğitimsel ve yaratıcı görevlerin rolünün incelenmesi üzerine deneysel çalışma

Pedagojik araştırmalarda özel bir rol, deney - bir yöntemin veya diğerinin özel olarak organize edilmiş testi, pedagojik etkinliğini belirlemek için iş kabulü.

Bir deney (Lat. Experimentum'dan - deneme, deneyim), doğal koşullarda veya yapay olarak yaratılmış, kontrollü ve kontrollü koşullarda pedagojik bir fenomenin araştırıldığı ve bilimsel bir sorunu çözmenin bir yolunun arandığı bir biliş yöntemidir. . Bu nedenle deney, araştırmanın amacına uygun yeni koşullar yaratarak pedagojik fenomenler üzerinde aktif bir etkinin olduğu bir pedagojik araştırma yöntemidir. Deney, bazı soruların cevabı olmalıdır. Hipotezi test etmeye yönelik olmalıdır. Modern gereksinimleri karşılayan teorik ve istatistiksel kanıtları ikna etmeyen hiçbir deney olmadığı gibi, hipotezsiz deney de yoktur.

Deney türlerinin çeşitli sınıflandırmaları vardır.

Bizim durumumuzda, karşılaştırmalı bir deney kullanacağız - bir grupta çalışma (eğitim) yeni bir metodoloji kullanılarak yapıldığında ve diğerinde - genel kabul görmüş veya deney grubundan farklı olarak ve aynı zamanda zaman görev, çeşitli yöntemlerin en büyük etkinliğini belirlemektir. Böyle bir deney her zaman iki benzer paralel grubun, sınıfların - deney ve kontrol - karşılaştırılması temelinde gerçekleştirilir.

2.1 Deneysel çalışmanın tanımı

Pedagojik deney, Moskova şehrinin devlet eğitim kurumunda, 1456 numaralı eğitim merkezinde gerçekleştirildi. Deneyin katılımcıları, 9. sınıflardan birindeki öğrencilerdir. Araştırma 2008-2009 eğitim öğretim yılının 3. çeyreğinde gerçekleştirilmiştir.

Seçmeli derse katılan öğrencilerin bir kısmı (10 kişi) deney grubunu; kalan öğrencilerden rastgele 10 kişi kontrol grubu oluşturacak şekilde seçilmiştir.

Karşılaştırılan öğrenci grupları, biçimlendirici bir deney yaparken ilk veriler ve pedagojik sürecin koşulları açısından eşittir.

Bilgisayar modelleme öğretiminde eğitici ve yaratıcı görevlerin kullanılmasının öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişimini nasıl etkilediğini bulmamız gerekiyor.

Bu amaçla, bir grubun (deneysel) tarafımızca geliştirilen metodolojiye göre yürütülen seçmeli derslere katıldığı ve diğerinin (kontrol) bu metodolojiye göre çalışmadığı karşılaştırmalı bir pedagojik deney yapılır.

Çalışan bir hipotez olarak, eğitimsel ve yaratıcı görevlerin kullanıldığı metodolojimize göre bilgisayar modellemesinin öğretilmesinin, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin (yani, yaratıcı yeteneklerin özgünlük gibi bileşenlerinin) gelişim düzeyinde bir artışa katkıda bulunacağı öne sürülmüştür. ve benzersizlik).

Deneysel çalışma üç aşamadan oluşuyordu.

Aşama 1 - tespit etmek. Amacı, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini belirlemekti.

Aşama 2 - Biçimlendirici. Amaç: isteğe bağlı sınıflarda grafik modelleme öğretirken, eğitimsel ve yaratıcı görevlerin kullanılması yoluyla okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini artırmak.

Aşama 3 - kontrol. Bu aşamanın amacı, okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini belirlemektir (tekrar test).

Yani, Aşama 1 - belirleme - öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini belirleme.

İlk olarak, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyi analiz edildi. Bu aşamada, giriş testi yaptık: "Sözel olmayan yaratıcılığın teşhisi" testi (eke bakınız). Bu testin metodolojisinin uyarlanmış versiyonunun teşhis yetenekleri, özgünlük ve benzersizlik olarak yaratıcı yeteneklerin iki bileşenini değerlendirmeye izin verir.

Test sonuçları için Tablo 3'e bakın.

Aşama 2 - Biçimlendirici. Aşamanın amacı: isteğe bağlı derslerde bilgisayar modellemesi öğreterek okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini artırmak.

Bu aşamada, seçmeli dersler yürütülürken, aşağıdaki tematik planlamaya karşılık gelen, tarafımızca geliştirilen seçmeli ders bloğunu kullandık (bkz. Tablo 1). Bilgisayar modelleme eğitimi yoluyla yaratıcı yeteneklerin geliştirilmesi için bir yazılım ortamı olarak, grafik editörü Paint'i seçtik.

Tablo 1.

"Grafik modelleme" bloğunun tematik planı

ders numarası	ders konusu	saat sayısı	Eğitim faaliyeti türü
1	Model ve modelleme kavramları. Model sınıflandırmaları. Grafik modeller	1	Konuşma öğeleriyle ders
2	Simülasyon adımları	1	Konuşma öğeleriyle ders
3-5	Laboratuvar çalışması No. 1 "Geometrik şekillerin modellenmesi"	3 (1+2)	Laboratuvar atölyesi
6-9	Tasarım bir tür modellemedir. Laboratuvar çalışması No. 2 "Bilgisayar tasarımı"	4 (2+2)	Konuşma unsurları ile ders. Laboratuvar atölyesi
10-13	Laboratuvar çalışması No. 3 "Hacimsel yapıların modellenmesi"	4 (2+2)	Laboratuvar atölyesi
14	Özetleme. Öğrencilerin eserlerinin sergilenmesi	1
Toplam:	14

Bilgisayar modelleme öğretimi üzerine bir ders geliştirirken, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişimine katkıda bulunacak şekilde laboratuvar çalışmaları için görevler seçmeye çalıştık.

Bloğun ana kısmı oluşur laboratuvar çalışmaları ... Laboratuvar çalışması, bilgisayar sınıfındaki ana çalışma şeklidir. Laboratuar çalışması, öğrencilere, kazanılan bilgileri pekiştirmelerini sağlayan ve daha fazla bağımsız çalışma için temel oluşturmaya yardımcı olan araştırma faaliyetlerine bağımsız olarak katılma fırsatı sunar.

Laboratuvar çalışması iki bölümden oluşur: ilk bölüm, modellemenin tüm aşamalarının izlendiği eğitimsel ve yaratıcı görev örneklerini içerir; ikinci kısım, kendini gerçekleştirmeye yönelik görevleri içerir. Böyle bir laboratuvar çalışması yapısı haklı çıkar: ilk bölüm, üreme düzeyinde beceriler oluşturmanıza izin verir, ikincisi ise edinilen becerileri pekiştirme fırsatı sunar, yaratıcı yeteneklerin tezahürüne ve geliştirilmesine katkıda bulunur.

Laboratuvar çalışmaları öğrencilere basılı olarak verilmektedir. Gri renkle vurgulanan laboratuvar çalışması parçalarının içeriği, öğretmen ve öğrencilerin ortak çalışmasının, yani görevi tartışma sürecinin sonucudur (bkz. & 2).

Seçmeli derse katılan tüm öğrenciler 8. sınıfta bilgisayar bilimleri seçmeli dersine katıldıkları için Paint grafik editörü ortamında çalışma becerisine sahip olmuşlardır. Diğer koşullar altında, geliştirdiğimiz dersler, örneğin 10 veya 11. sınıflarda bilgisayar bilimi dersinde "Grafik bilgi işleme teknolojisi" konusu çalışıldıktan sonra yapılabilir.

Deneysel çalışmanın son, son aşaması kontrol aşaması. Bu aşamanın amacı, okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini belirlemektir.

Bu aşama, deney ve kontrol gruplarındaki katılımcıların, eğitimin etkinliğini kontrol etmek için "Sözsüz yaratıcılığın teşhisi" (bkz. Ek) testi kullanılarak yeniden test edilmesini ve ayrıca tespit aşamasının sonuçlarıyla karşılaştırmayı içerir.

Test sonuçları için Tablo 4'e bakın.

2.2 Bilgisayar bilimi dersinde grafik modelleme öğretimi için metodolojik gelişmeler

Diğer modellemelerde olduğu gibi, grafik modellemeye başlayarak, nesnesini seçmeli, modellemenin hedeflerini belirlemeli, göreve uygun bir bilgi modeli oluşturmalı ve bir modelleme aracı seçmelisiniz.

Grafik modeller oluşturmak için uygun bir araç olan bir grafik düzenleyici ortamında, grafik nesneler oluşturulur - resimler. Herhangi bir çizim, bir yandan bazı orijinallerin (gerçek veya zihinsel nesne) bir modelidir ve diğer yandan bir grafik düzenleyicinin nesnesidir.

Bir grafik düzenleyici ortamında, bir grafik nesnesinin genelleştirilmiş bir bilgi modelini oluşturabilmek çok önemlidir (bkz. Tablo 2).

Tablo 2

Bir grafik nesnenin bilgi modeli

Bilgisayar grafik modelleri oluşturmak için aşağıdaki görevler çözülmelidir:

· Geometrik işlemlerin modellenmesi, grafiksel bir editörde doğru inşanın sağlanması;

Belirli özelliklere, özellikle şekil ve boyuta sahip grafik nesnelerinin modellenmesi

Grafik modelleme eğitimi almak için gerekli olan öğrencilerin bilgi ve becerileri için gereksinimlerin listesi:

1. Öğrenciler şunları bilmelidir:

· Görüntülerin bilgisayar belleğinde temsil yolları; piksel, raster, renk kodlaması, video belleği kavramları;

Bilgisayar grafiklerinin uygulama alanları nelerdir;

· Grafik editörlerinin atanması;

· Paint grafik editörü ortamının ana bileşenlerinin amacı: çalışma alanı, araç menüsü, grafik ilkelleri, palet, silgi vb.

2. Öğrenciler şunları yapabilmelidir:

· Paint grafik düzenleyicisini kullanarak görüntüler oluşturun;

· Çizimleri diske kaydedin ve diskten yükleyin.

Laboratuvar çalışmasına örnekler:

Laboratuvar çalışması No. 1 "Geometrik şekillerin modellenmesi"

Görev 1. "Düzenli üçgen"

Aşama 1. Sorunun formülasyonu

PROBLEMİN TANIMI

Belirli bir kenarı olan bir eşkenar üçgen oluşturun.

SİMÜLASYONUN AMACI

SORUNUN FORMALİZASYONU

2. aşama. Model geliştirme

Algoritmayı kullanarak bir üçgen oluşturun (bkz. Şekil 1) ve elde edilen üçgenin gerçekten doğru olduğunu kanıtlayın. Bu algoritma IV. Yüzyılda Euclid tarafından önerildi. M.Ö.

1. Belirli bir kenarı olan bir eşkenar üçgen oluşturmak için algoritma

DENEYSEL plan

1. Verilen algoritmaya göre oluşturulan modelin orijinal segment ile hizalanarak test edilmesi.

2. Aynı ilk verilerle kendi algoritmamızı kullanarak modeli oluşturmak ve test etmek.

3. En iyisini belirlemek için iki inşaat algoritmasının araştırılması ve analizi.

ARAŞTIRMA YAPMAK

1. Model için verilen ve kendi algoritmalarının doğruluğunu kanıtlayın.

2. Farklı algoritmalara göre yapılan yapıları birleştirin.

4. Aşama Sonuçların analizi

Rakamlar hizalama sırasında eşleşmediyse, inşaat algoritmasını değiştirin veya büyütülmüş bir ölçekte (büyüteç altında) çalışarak algoritmanın doğruluğunu artırın. Eşleşirse, en uygun algoritmayı seçin.

Sorun 2. "Normal altıgen"

Aşama 1. Sorunun formülasyonu

PROBLEMİN TANIMI

Belirli bir kenarı olan düzgün bir altıgen oluşturun.

SİMÜLASYONUN AMACI (öğrenci cevapları için alan)

_____________________________________________________________

SORUNUN ŞEKİLLENDİRİLMESİ (Tablo öğrenciler tarafından doldurulur)

açıklayıcı soru

Cevap

2. aşama. Model geliştirme

Algoritmayı kullanarak bir altıgen oluşturun (bkz. Şekil 2) ve elde edilen altıgenin gerçekten doğru olduğunu kanıtlayın.

incir. 2. Belirli bir kenarı olan bir eşkenar altıgen oluşturmak için algoritma

Sahne 3. bilgisayar deneyi

DENEYSEL Plan (öğrenci cevap alanı)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

ARAŞTIRMA YAPMA (öğrenci yanıt alanı)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4. Aşama Sonuçların analizi (öğrencilerin cevapları için alan)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

1. Belirli bir taban a ve yükseklik h için bir ikizkenar üçgen oluşturun.

2. Hipotenüs ve bacak boyunca dik açılı bir üçgen oluşturun.

3. Yan ve tepe açısı boyunca bir ikizkenar üçgen oluşturun.

4. Üç tarafı bir üçgen oluşturun.

5. Belirli bir kenarı olan düzgün bir sekizgen oluşturun.

6. İki kenar boyunca bir üçgen ve aralarında bir açı oluşturun.

7. Verilen kenarlar ve aralarındaki açı boyunca bir paralelkenar oluşturun.

8. Açısının ve yüksekliğinin karşısındaki kenar boyunca bu açının tepesinden çizilen bir üçgen oluşturun.

9. İki kenar boyunca bir üçgen ve bunlardan birine alçaltılmış bir yükseklik oluşturun.

10. Sınırlandırılmış dairenin tabanı ve yarıçapı boyunca bir ikizkenar üçgen oluşturun.

Laboratuvar çalışması No. 2 "Bilgisayar tasarımı"

Görev. "Parke modelleme"

Aşama 1. Sorunun formülasyonu

PROBLEMİN TANIMI

Petersburg ve çevresinde, büyük Rus ve Avrupalı ​​ustaların eserlerini içeren muhteşem saraylar-müzeler var. Harika resim, heykel, mobilya eserlerinin yanı sıra eşsiz parke örnekleri burada korunmuştur. Bu parke zeminlerin eskizleri büyük mimarlar tarafından yapılmıştır. Ve fikirleri usta-parke döşeme ile hayata geçirildi.

Parke, farklı şekil ve türdeki ahşap parçalardan oluşur. Parke detayları renk ve ahşap desen olarak farklılık gösterebilir. Bu parçalardan parke döşeme işçileri, özel bir masa üzerinde birbiriyle uyumlu blokları birleştirir. Bu bloklardan gerçek parke zaten zemindeki odada monte edilir.

Parke çeşitlerinden biri düzenli geometrik şekillerden (üçgenler, kareler, altıgenler veya daha karmaşık şekiller) oluşur. Çeşitli kombinasyonlardaki parke detayları benzersiz desenler verebilir. Kendinizi bir siparişi tamamlayan bir parke tasarımcısı olarak hayal edin.

Görev, "Nasıl yapılır ..." türündedir.

SİMÜLASYONUN AMACI

Bir parke taslağı geliştirin.

ARA HEDEFLER

Bir dizi standart parke parçası geliştirin - parke menüsü (bkz. Şekil 1).

1. Parke menüsü

Parçalardan standart bir parke bloğu tasarlayın.

SORUNUN FORMALİZASYONU

açıklayıcı soru	Cevap
Ne modelleniyor?	Geometrik Nesne - Çokgen
	Çokgen düzenlidir. Çokgenin kenar sayısı - 3, 4, 6
Ne sorulur?	Çokgenin kenarına eşit çizgi
Ne almanız gerekiyor?	Parke detayları, parke blok, geometrik parke
	Cetvel, pusulalar
	Pusula yok. Pusula yazılı karenin yerini alır

2. aşama. Model geliştirme

BİLGİ MODELİ

BİLGİSAYAR MODELİ

Bir dizi uyumlu parçayı, parke bloklarını ve parkeyi bir bütün olarak modellemek için Paint düzenleyici ortamını kullanabilirsiniz.

MODEL 1. Uyumlu boyutlara sahip standart bir parke parçaları seti oluşturmak için belirli özelliklere sahip geometrik nesnelerin modellenmesi.

Parçaların döndürme ve yansıma yeteneklerini kullanarak (sizin bildiğiniz algoritmaları kullanarak) modelleme için gerekli olan eksiksiz bir ayrıntı seti oluşturun (bkz. Şekil 2).

incir. 2. Parke menü nesneleri

Algoritmaya göre 30 0 (60 0) eğimli bir karenin yapımını gerçekleştirin (bkz. Şekil 3).

Şekil 3. 30 0 (60 0) eğimli bir kare oluşturmak için algoritma

Çeşitli ahşap türlerinin dokusunu taklit ederek bitmiş figürleri renklendirin.

Oluşturulan menüyü "Parquet Menu" dosyasına kaydedin ve yazmaya karşı koruyun.

MODEL 2. Parke blok modelleme.

Bir parke bloğundaki parça sayısı, çokgenin kenar sayısına bağlıdır.

Bloklar bir, iki veya üç tipteki parçalardan monte edilebilir (bkz. Şekil 4).

4. Parke blok modelleri

MODEL 3. Oluşturulan bloklardan parke düzeni.

Parke zemine hazır bloklardan monte edilir. Köşelerde ve duvarlarda oluşan boşluklar standart setten parçalarla kapatılmıştır.

Parkenin bilgisayar taslağı, grafik editörün çalışma alanında aynı prensibe göre oluşturulmuştur (bkz. Şekil 5).

Şekil 5. Parke örnekleri

Sahne 3. bilgisayar deneyi

DENEYSEL plan

1. Standart bir parça setinin test edilmesi - uyumluluğun kontrol edilmesi.

2. Bir parke bloğunun geliştirilmesi.

3. Blokları test etme - uyumluluklarını kontrol etme.

4. Parke eskizlerinin modellenmesi.

ARAŞTIRMA YAPMAK

1. Parke bloğu ve parke eskizleri için çeşitli seçenekler geliştirin.

2. Müşteriye bir seçenek sunun.

4. Aşama Sonuçların analizi

Parke tipi müşterinin amacına uygun değilse, önceki adımlardan birine dönün: aynı parça setinden başka bir blok oluşturun veya farklı bir parça seti geliştirin.

Parke tipi müşteriye uygunsa, çizimlerin gerçek ölçekte geliştirilmesine ve malzeme seçimine karar verilir.

Kendi kendine çalışma ödevleri:

1. Bir kumaş fabrikasının başında olduğunuzu düşünün. Geometrik desenlerle kumaş desenleri tasarlayın.

2. Vitray ustası olduğunuzu hayal edin. Vitray pencereler oluşturmak için bir gözlük seti tasarlayın ve bir vitray pencere oluşturun.

3. Bir oyuncak fabrikasının müdürünün size geldiğini hayal edin. Sizden bir takım mozaik parçaları tasarlamanızı ve bu parçalardan hangi desenlerin katlanabileceğini göstermenizi istiyor.

4. Çay veya kahve servisi için bir menü oluşturun (üstten görünüm) ve görgü kurallarına göre altı kişilik bir şenlik masası "ayarlayın".

5. Bir seramik fabrikasının sanatçısı olduğunuzu hayal edin. Bir dizi seramik karo tasarlayın ve banyo için "Sualtı" kompozisyonunu simüle etmek için sualtı dünyasının nesneleri oluşturmak için kullanın.

6. Halı üretiminde uzmanlaşmış bir atölyenin sanatçısı olduğunuzu hayal edin. Bir halı deseni tasarlayın.

7. Bir halı fabrikasının baş uzmanı olduğunuzu düşünün. Çocuk odası için halı desenleri tasarlayın.

8. İç tasarımdaki en son trendlerden biri, tavanı bu amaç için özel olarak tasarlanmış karolarla bitirmek. Tiyatro fuayesini süslemek için bir dizi tavan döşemesi tasarlayın.

9. Kaldırımlar, meydanlar, meydanlar kaldırım taşlarıyla (kaldırım levhaları) döşendiğinde kentin nasıl dönüştürüldüğü. Bir kaldırım taşı fabrikası ressamı olmayı deneyin. Kaldırım karoları için birden fazla seçenek tasarlayın.

10. Linolyum özel bakım gerektirmeyen çok pratik bir kaplamadır. Ancak pratiklikten bahsetmişken, güzelliği unutmamalıyız. Mermer kaplamayı taklit eden birkaç muşamba örneği tasarlayın.

Laboratuvar çalışması No. 3 "Hacimsel yapıların modellenmesi"

Görev. "Bir dizi yapı tuğlası oluşturma"

Aşama 1. Sorunun formülasyonu

PROBLEMİN TANIMI

Belirtilen a, b, c parametreleriyle bir tuğla seti oluşturun (bkz. Şekil 1).

1. Tuğla menü

Görev, "Nasıl yapılır ..." türündedir.

SİMÜLASYONUN AMACI

Belirtilen özelliklere sahip bir nesnenin inşası.

SORUNUN FORMALİZASYONU

açıklayıcı soru	Cevap
Ne modelleniyor?	Tuğla
Hangi özelliklere sahiptir?	Tuğla dikdörtgen paralel boru şeklindedir.
Ne sorulur?	Tuğlanın uzunluğuna, genişliğine ve yüksekliğine eşit bölümler
Ne almanız gerekiyor?	Tuğla seti
Bir tuğla kaç pozisyon alabilir?	6
Hangi ortamda inşa edebilirsiniz?	Kağıt üzerinde veya grafik düzenleyicide
Kağıt üzerinde çizim yapmak için hangi araçlara ihtiyaç vardır?	Hükümdar
Bir grafik düzenleyicide oluşturmak için hangi araçlara ihtiyaç vardır?	Çizgi aracı
Grafik düzenleyicinin hangi özelliklerini kullanabilirim?	Çizimin parçalarını belirli açılarda döndürme yeteneği ve yansımaları
Kaç tuğla pozisyonu inşa etmek yeterli?	3

2. aşama. Model geliştirme

Algoritmaya göre üç pozisyonda bir tuğla oluşturun. Dolgu aracını kullanarak kenarları aynı tonda fakat farklı tonlarda boyayla boyayın (bkz. Şekil 2).

incir. 2. Tuğla inşa algoritması

Çizimin parçalarını belirli açılarda ve yansımalarında döndürme yeteneğini kullanarak, tuğlanın altı konumunu da elde edin.

Genel görev:

Modeli resimden oluşturun:

Kendi kendine çalışma ödevleri:

· Tuğlalardan hacimsel bir model oluşturun.

Kesin yatay, dikey ve 45 0 çizgi ile daireler ve kareler çizmek için tuşunu kullanın. .

· Paralel çizgiler oluşturmak için mevcut bir çizgiyi kopyala ve yapıştır kullanılır.

· Verilen boyutlarda şekiller oluşturmak için, belirli bir uzunluktaki orijinal parçaları sayfanın üst kısmına referans olarak yerleştirmeniz ve kopyalarını kullanmanız tavsiye edilir.

· Düzenli çokgenler oluştururken, ek bir yapı olarak kullanılabilecek bir daireye sığma özelliklerini dikkate alın.

· Grafik problemlerini çözerken genellikle ek yapılar kullanmak gerekir. Ek yapılar için, işin sonunda beyaz (arka plan rengi) ile doldurularak kaldırılan bir yardımcı renk seçilir.

2.3 Araştırma sonuçları ve analizleri

İlk belirleme aşamasının bir sonucu olarak, giriş testi yaptık: "Sözel olmayan yaratıcılığın teşhisi" testi. Yaratıcılığın bu iki bileşenini özgünlük ve benzersizlik olarak değerlendirdik ve analiz ettik (bkz. Tablo 3).

Tablo 3.

özgünlük indeksi		benzersizlik indeksi
öğrenciler	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
anlam	0,71	0,70	1,18	1,09
Not.

Elde edilen sonuçları analiz ettikten ve mümkün olan maksimum ile karşılaştırdıktan sonra (özgünlük indeksi - 1, benzersizlik indeksi için - 3), öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin bileşenlerinin yeterince gelişmediği ve kontrol sonuçlarının sonuçları olduğu sonucuna varabiliriz. ve deney grupları önemsiz derecede farklılık gösterir.

İkinci aşamada, deney grubu için, öğrencilerin laboratuvar çalışmalarında yaratıcı yeteneklerini geliştirmek için eğitici ve yaratıcı görevlerin kullanıldığı seçmeli dersler yapılmıştır.

Sonuç olarak, eğitimin etkinliğini kontrol etmek için deneysel çalışmanın son, kontrol, aşamasında tekrar yardımı ile okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyini ortaya çıkardı"Sözel olmayan yaratıcılığın teşhisi" testi. Aşağıdaki sonuçları aldı: (bkz. tablo 4).

Tablo 4.

Okul çocuklarının yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyine ilişkin araştırma verileri (ortalama değer)

özgünlük indeksi		benzersizlik indeksi
öğrenciler	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
anlam	0,84	0,76	1,80	1, 20
Yüzde oran,%	18	9	52	10
Not. X1 - deney grubu; X2 - kontrol grubu

Yürütülen pedagojik deneyin sonuçları diyagramlar şeklinde sunulmuştur (bkz. Şekil 1, Şekil 2).

1. Yaratıcılığın bileşenlerinin dinamiği (deney grubu)

incir. 2. Yaratıcılık bileşenlerinin dinamikleri (kontrol grubu)

Dolayısıyla, deney grubunda kontrol grubuna kıyasla, deneyimizin kontrol aşamasındaki özgünlük ve benzersizlik düzeyi önemli ölçüde arttı. Bu, geliştirilen didaktik ve metodolojik materyallerin, seçilen eğitimsel ve yaratıcı görevlerin, grafik modelleme çalışması için sınıfların organizasyonunu ve yürütülmesini yeterince tam olarak sağladığı, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin etkili bir şekilde geliştirilmesine katkıda bulunduğu sonucuna varmamızı sağlar.

Formüle ettiğimiz hipotez doğrulandı: bilgisayar modelleme öğretiminde eğitimsel ve yaratıcı görevlerin kullanılması, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişim düzeyinde bir artışa katkıda bulunur.

Çözüm

Yaratıcı yetenekler, çeşitli türlerdeki yaratıcı faaliyetlerin performansının başarısını belirleyen bir kişinin bireysel özellikleri, nitelikleridir.

Öğrenme sürecinde yaratıcı yeteneklerin gelişimi sorununun geriye dönük analizi, mevcut aşamada gelişiminin eğilimlerini daha iyi anlamayı mümkün kılmıştır. Yaratıcılık çalışmalarına ayrılmış çok sayıda çalışma, bu konuların her zaman insanlığın en iyi zihinlerini endişelendirdiğini göstermektedir (I. Kant, N.A. Berdyaev, P.L. Lavrov, M.Ö. Soloviev, E.V. Ilyenkov, L.S. Vygotsky, SL Rubinstein, Ya.A. Ponomarev, AN Luk, NS Leites, BM Teplov ve diğerleri), ancak biz keşfetmedik.

Felsefi, bilimsel, pedagojik ve psikolojik literatürün bir analizi, kişilik gelişimi sorununa, yaratıcı potansiyeline, bu gelişmeye katkıda bulunan geleneksel olmayan pedagojik teknolojilerin gelişimine ve kullanımına önemli miktarda araştırma yapıldığını göstermektedir.

Ancak bildiğimiz literatürde, eğitici ve yaratıcı görevleri kullanarak bilgisayar modelleme öğretiminde öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi ile ilgili konular yeterince araştırılmamıştır. Eğitim uygulamalarında, öğretmenler sıklıkla çeşitli gelişimsel eğitim teknolojilerinin unsurlarını kullanırlar. Ancak bunların uygulanmasının kaosu ve sistematik olmayan doğası, bilgi teknolojileri çerçevesinde eğitim koşullarına uyum sağlamaması istenen etkinliği vermemektedir.

Yaratıcılık, öğrenme sürecinde özellikle önemlidir, çünkü yaratıcılık öğrenmeyi eğlenceli hale getirir, eğlenceli ve yaratıcı hale getirir. Bilgisayar bilimi öğretmek bir istisna değildir. Uygun öğretim yardımcıları seçimi ile öğretmen, öğrencilerin yaratıcılığını geliştirmeye yardımcı olabilir.

Yaratıcı yeteneklerin spontane koşullarda gelişmediğini, özel olarak organize edilmiş bir öğretim ve yetiştirme sürecini gerektirdiğini belirtmek önemlidir: müfredatın içeriğini gözden geçirmek, bu içeriği uygulamak için prosedürel bir mekanizma geliştirmek, yaratıcı eğitimde kendini ifade etmek için pedagojik koşullar yaratmak. aktivite.

Çalışmalarımızda bunu yapmaya çalıştık. Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerini oluşturmanın bir aracı olarak eğitici ve yaratıcı görevleri inceledik. Bu tür sorunları çözerken bir yaratıcılık eylemi gerçekleşir, yeni bir yol bulunur veya yeni bir şey yaratılır. Gözlem, karşılaştırma ve analiz etme yeteneği, bağlantılar ve bağımlılıklar bulma gibi zihnin özel niteliklerinin gerekli olduğu yer burasıdır, bunların hepsi birlikte yaratıcı yetenekleri oluşturur.

Grafik modellemeyi öğretmek için pratik kısımda, isteğe bağlı bir ders bloğu geliştirdik ve kullanımı için yönergeler belirledik.

Geliştirilen sınıf bloğu, 9 sınıftan birinin (GOU TSO No. 1456) öğrencileri için isteğe bağlı dersler yürütürken tarafımızdan uygulandı.

Grafik modelleme öğretiminde eğitici ve yaratıcı görevlerin kullanılmasının öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin gelişimini nasıl etkilediğini bulmak için karşılaştırmalı bir pedagojik deney yapıldı.

Araştırmamızın sonuçları, geliştirilen didaktik ve metodolojik materyallerin, grafik modelleme çalışmasında sınıfların organizasyonunu ve yürütülmesini yeterince tam olarak sağladığını, öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin etkili bir şekilde geliştirilmesine katkıda bulunduğunu iddia etmek için temel oluşturmaktadır.

Bu konudaki bilgi eksikliği, araştırması, öğretim yöntemlerinin oluşturulması ve bilgisayar modellemesi için yaratıcı görevlerin geliştirilmesi için büyük fırsatlar sunmaktadır. Bizim tarafımızdan geliştirilen didaktik ve metodolojik materyallerin modern okulda uygulamalarını bulacağını umuyoruz.

bibliyografya

1. Andreev, V.I. Yaratıcı bir kişiliğin eğitim diyalektiği ve kendi kendine eğitimi [Metin] / V.I. Andreev. - Kazan: Kazan Üniversitesi Yayınevi, 1988 .-- 238 s.

2. Beşenkov, S.A. Bilgisayar Bilimi. Sistematik kurs. Ders kitabı. 10. sınıf için [Metin] / Beshenkov S.A., Rakitina E.A. - M.: Temel Bilgi Laboratuvarı, 2001 .-- 432 s.

3. Bozoviç, L.I. Kişilik oluşumu sorunları: D.I. Feldshtein [Metin] / D.I. Feldstein, 2. baskı. M.: Pratik Psikoloji Enstitüsü, 1997. - 352 s.

4. Bochkin, A.I. Bilişim öğretim yöntemleri: Ders kitabı. ödenek [Metin] / A.I. Bochkin. - Mn.: Vysh. Shk., 1998 .-- 431 s.

5. Bulatova O.S. Pedagojik sanat: Ders kitabı. saplama için el kitabı. daha yüksek. ped. ders çalışma. kurumlar [Metin] / Ö.S. Bulatov. - M.: Yayınevi. Merkez Akademi, 2001 .-- 240 s.

6. Pedagojide bilimsel araştırmaya giriş: Ders kitabı. ped öğrencileri için el kitabı. enstitüler [Metin] / Yu.K. Babansky, V.I. Zhuravlev, V.K. Rozov ve diğerleri; Düzenleyen V.I. Zhuravleva. - M.: Eğitim, 1988 .-- 239 s.

7. Psikodiagnostiklere giriş: ortaöğretim pedagojik eğitim kurumlarının öğrencileri için bir ders kitabı [Metin] / М.К. Akımova, E.M. Borisova, E.I. Gorbaçov ve diğerleri; Düzenleyen K.M. Gurevich, E.M. Borisova - M.: Ed. Merkez Akademi, 1997 .-- 192 s.

8. Vygotsky, L.S. Çocuklukta hayal gücü ve yaratıcılık [Metin] / L.S. Vygotsky - M .: Eğitim, 1991 .-- 396 s.

9. Galygina, Irina Vladimirovna. Bilgisayar bilimi temel dersinde bilgi modelleme öğretim yöntemleri [Metin]: Dis. Cand. ped. Bilimler: 13.00.02: Moskova, 2001 198 s. RSL OD, 61: 02-13 / 838-7

10. Gnatko, N.M. Yaratıcılık sorunu ve taklit olgusu [Metin] / N.М. Gnatko. - Büyüdü. AN., Psikoloji Enstitüsü. - E, 1994 .-- 43 s.

11. Deikina, A.Yu. Bilişsel ilgi: çalışmanın özü ve sorunları [Metin] / Biysk, 2002

12. Druzhinin, V.N. Genel yeteneklerin psikolojisi [Metin] / V.N. Druzhinin - 2. baskı. - SPb.: Peter Kom, 1999 .-- 368 s.

13. Zakharova, I.G. Eğitimde bilgi teknolojileri: Ders kitabı. saplama için el kitabı. daha yüksek. ped. ders çalışma. kurumlar [Metin] / I.G. Zakharova - M.: Yayınevi. Merkez Akademi, 2003 .-- 192 s.

14. Zubko, I.I. Bilgisayar biliminin profil dersinde sınıflandırma tipi modellerin incelenmesi [Metin] / Dis. Yapabilmek. ped. bilimler. - M., 1991.

15. Bilişim ve bilgi teknolojisi. Ders kitabı. 10-11 sınıflar için [Metin] / N.D. Ugrinovich. - M.: BİNOM. Bilgi Laboratuvarı, 2003. - 512 s.: hasta.

16. Bilişim ve bilgisayar teknolojisi: Temel terimler: Yorumlar. kelimeler.: 1000'den fazla temel kavram ve terim [Metin] / A.Ya. Friedland, L.S. Khanamirova, I.A. Friedland - 3. baskı, Rev. ve Ekle. - M .: OOO Yayınevi Astrel: OOO Yayınevi AST, 2003 .-- 272 s.

17. Bilişim 7-9 sınıfları: Ders kitabı. genel eğitim için. ders çalışma. kurumlar [Metin] / A.G. Gein, A.I. Senokosov, V.F. Sholokhovich. - 5. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2002 .-- 240 s.: hasta.

18. Bilişim 7-9 sınıf. Temel kurs. Modelleme üzerine atölye-problem kitabı. [Metin] / Ed. N.V. Makarova. - SPb.: Peter, 2003 .-- 176 s.: hasta.

19. Bilişim 7-9 sınıf. Temel kurs. Teori. [Metin] / Ed. N.V. Makarova. - SPb.: Peter, 2002 .-- 368 s.: hasta.

20. Bilişim. Temel kurs 7-9. Sınıflar [Metin] / I.G. Semakin, L.A. Zalogova, S.V. Rusakov, L.V. Shestakov - 2. baskı, Rev. ve Ekle. - M.: BİNOM. Bilgi Laboratuvarı, 2004. - 390 s.: hasta.

21. Bilişim: Ders Kitabı. 8-9 cl için. Genel Eğitim. kurumlar [Metin] / A.G. Gein, E.V. Linetskiy, M.V. Sapir, V.F. Sholokhovich. - 5. baskı. - E.: Eğitim, 1999 - 256 s.

22. Tasarımda bilgisayar grafikleri: Üniversiteler için ders kitabı [Metin] / D.F. Mironov. - SPb.: Peter, 2004 .-- 224 s.

23. Bilişim öğretim yöntemleri: Ders kitabı. saplama için el kitabı. ped. üniversiteler [Metin] / M.P. Lapçik, I.G. Semakin, E.K. Henner; Ed. MP Lapçik. - M.: Yayınevi. Merkez Akademi, 2001 .-- 624 s.

24. Genel psikoloji: Üniversiteler için ders kitabı [Metin] / A. Maklakov. - SPb.: Peter, 2003 .-- 592 s.: hasta. - Yeni yüzyılın ders kitabı.

25. Bilişim ve Bilgisayar Mühendisliğinin Temelleri: Sondalar. ders çalışma. 10-11 cl için. Çarşamba şk. [Metin] / A.G. Gein, V.G. Zhitomirsky, E.V. Linetsky ve diğerleri - 4. baskı. - M.: Eğitim, 1994 .-- 254 s.: hasta.

26. Bilimsel araştırmanın temelleri: Ders kitabı. teknoloji için. Üniversiteler [Metin] / V.I. Krutov, I.M. Grushko, V.V. Popov ve diğerleri; Düzenleyen V.I. Krutova, V.V. Popov. - M.: Daha yüksek. Shk., 1989 .-- 400 s.

27. Pedagojik ansiklopedik sözlük [Metin] / Böl. ed. BM Bim-Bad, M.M. Bezrukikh, V.A. Bolotov, L.S. Glebova ve diğerleri Büyük Rus Ansiklopedisi, 2002 - 528 s.

28. Pedagojik beceriler ve pedagojik teknolojiler: Ders Kitabı [Metin] / Ed. TAMAM. Grebenkina, Los Angeles Baykova. - 3. baskı, Rev. ve Ekle. - M.: Rusya Pedagoji Derneği, 2000 .-- 256 s.

29. Psikoloji. Sözlük [Metin] / Toplamın altında. ed. AV Petrovsky, M.G. Yaroshevsky. - 2. baskı, Rev. ve Ekle. - M.: Politizdat, 1990 .-- 494 s.

30. Ponomarev, Ya.A. Yaratıcılık ve pedagoji psikolojisi [Metin] / Ya.A. Ponomarev - M.: Pedagoji, 1976.

31. Rubinstein, S.L. Genel Psikolojinin Temelleri [Metin] / S.L. Rubinstein - SPb.: Peter, 2001 .-- 720 s.: hasta. - Psikoloji Ustaları.

32. Titova, Juliana Frantsevna. Bilgisayar biliminin temel dersinde modelleme öğretimi metodolojisi [Metin] / Dis. Cand. ped. Fen Bilimleri: 13.00.02: SPb., 2002 201 s. RSL OD, 61: 02-13 / 1086-1

33. Uemov, A.I. Modelleme yönteminin mantıksal temelleri [Metin] / A.I. Uemov - M.: Mysl, 1971. - 311 s.

34. Khutorskoy A.V. Modern didaktik: Üniversiteler için ders kitabı [Metin] / A.V. Khutorsky - SPb: Peter, 2001 - 544 s.

35. Babina N.F. Öğrencilerin yaratıcı yeteneklerinin geliştirilmesi için teknoloji derslerinin metodolojik desteği (hizmet emeği malzemesi üzerine) [Metin] / Pedagojik bilimler adayı derecesi için tez özeti: 13.00.02. - Voronej, 2001.

36. Beşenkov, S.A. Biçimlendirme ve modelleme [Metin] / S.A. Beşenkov V.Yu. Lyskova, N.V. Matveeva, E.A. Rakitina // Bilişim ve Eğitim. - 1999 - No. 5.

37. Boyarshinov, M.G. Bilgisayar bilimi okul dersinde matematiksel modelleme [Metin] / M.G. Boyarshinov // Bilişim ve Eğitim - 1999 - №7.

38. Kuznetsov, AA, Modern bilişim dersi: unsurlardan sisteme [Metin] / AA. Kuznetsov, S.A. Beşenkov, E.A. Rakitin // Bilişim ve Eğitim - 2004 - №1-2.

39. Shestakov, A.P. Ortaokulun son sınıflarında (10-11. sınıflar) "Bilgisayar matematiksel modelleme" (CMM) [Metin] / A.P. Shestakov // Bilişim - 2002 - №34 - s. 3-12.

40. Yaratıcı düşüncenin sözlü testi // http://www.gipnoz.ru/tests.html [Elektronik belge].

41. A.A. Cin. Yaratıcı eğitim görevleri üzerine // http://www.trizminsk.org/index0. htm [Elektronik Belge]

42. Yay A. Yaratıcılık // http://www.metodolog.ru/00021/00021.html [Elektronik belge]

Başvuru

SÖZLÜ OLMAYAN YARATICILIĞIN TEŞHİSİ

(E. Torrens yöntemi, A.N. Voronin tarafından uyarlanmıştır, 1994)

Yürütme koşulları:

Test bireysel veya grup olarak yapılabilir. Test için uygun koşullar yaratmak için, başın başarı motivasyonunu en aza indirmesi ve test edilenleri gizli yeteneklerinin özgür tezahürüne yönlendirmesi gerekir. Aynı zamanda, metodolojinin konu yönelimi hakkında açık tartışmadan kaçınmak daha iyidir, yani. Test edilenin yaratıcılık (özellikle yaratıcı düşünme) olduğunu bildirmeye gerek yoktur. Test, "özgünlük", kendinizi figüratif bir tarzda ifade etme yeteneği vb. için bir teknik olarak sunulabilir. Test süresi mümkün olduğunca sınırlı değildir, her resim için yaklaşık 1 - 2 dakika. Aynı zamanda, uzun süre tereddüt ettikleri veya tereddüt ettikleri takdirde, sınava girenleri neşelendirmek gerekir.

Testin önerilen versiyonu, deneklerin resmi anlamlı bir görüntüye çizmesi gereken belirli bir dizi öğeye (çizgilere) sahip bir dizi resimdir. Testin bu versiyonunda, orijinal öğelerinde birbirini kopyalamayan ve en güvenilir sonuçları veren 6 resim kullanılmıştır.

Test, aşağıdaki yaratıcılık göstergelerini kullanır:

1. özgünlük(Op), özne tarafından oluşturulan görüntünün diğer deneklerin görüntülerine benzemezlik derecesini ortaya çıkaran (yanıtın istatistiksel nadirliği). Sırasıyla iki özdeş görüntünün olmadığı unutulmamalıdır, çizimlerin türünün (veya sınıfının) istatistiksel nadirliği hakkında konuşmalıyız. Aşağıda ekli atlas, bu testin uyarlamasının yazarı tarafından önerilen, görüntünün genel temel özelliğini yansıtan çeşitli çizim türlerini ve bunların geleneksel adlarını göstermektedir. Şekillerin geleneksel adlarının, kural olarak, deneklerin kendileri tarafından verilen şekillerin adlarıyla uyuşmadığına dikkat edilmelidir. Test sözel olmayan yaratıcılığı teşhis etmek için kullanıldığından, denekler tarafından önerilen resimlerin adları sonraki analizlerin dışında tutulur ve yalnızca resmin özünü anlamada yardımcı olarak kullanılır.

2. benzersizlik ( Un), örnekte benzeri olmayan tamamlanmış görevlerin toplamı olarak tanımlanır (şekil atlası).

Test talimatları

İşte eksik resimler içeren bir form. Bunları tamamlamanız, önerilen öğeleri bağlama dahil ettiğinizden emin olmanız ve resmin sınırlayıcı kutusunun ötesine geçmemeye çalışmanız gerekir. Form döndürülebilirken herhangi bir şeyi ve istediğiniz şekilde çizmeyi bitirebilirsiniz. Çizimi tamamladıktan sonra, çizimin altındaki satırda imzalanması gereken bir isim vermelisiniz.

Test sonuçları işleniyor

Test sonuçlarının yorumlanması için aşağıda tipik çizimlerin bir atlası sunulmuştur. Her bir şekil dizisi için, numune için Оr indeksi hesaplandı. Deneklerin test sonuçlarını değerlendirmek için aşağıdaki eylem algoritması önerilmektedir.

Benzer detayların ve anlamsal bağlantıların kullanımına dikkat ederek, bitmiş resimleri atlastakilerle karşılaştırmak gerekir; benzer bir tip bulurken, atlasta belirtilen orijinalliği bu çizime atayın. Atlasta böyle bir çizim yoksa, tamamlanan bu resmin orijinalliği 1.00 olarak kabul edilir, yani. o eşsiz. Özgünlük indeksi, tüm resimlerin orijinalliğinin aritmetik ortalaması, benzersizlik indeksi - tüm benzersiz resimlerin toplamı olarak hesaplanır. kullanma yüzdelik Kontrol örneğinin sonuçlarına dayanarak bu iki endeks için oluşturulan ölçekte, belirli bir kişinin sözel olmayan yaratıcılığının göstergesini bu örneğe göre yeri olarak belirlemek mümkündür:

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

Not:

1 - sonuçları belirtilen yaratıcılık düzeyini aşan kişilerin yüzdesi;

2 - özgünlük indeksinin değeri;

3 - benzersizlik endeksinin değeri.

yorum örneği : analiz ettiğiniz ilk resim atlasın 1.5 resmine benzer olsun. Orijinalliği 0.74'tür. İkinci resim resim 2.1'e benzer.Orijinalliği 0.00'dır. Üçüncü çizim hiçbir şeye benzemiyor, ancak çizim için orijinal olarak önerilen unsurlar çizime dahil edilmedi. Bu durum görevden uzaklaşma olarak yorumlanır ve verilen çizimin özgünlüğü 0 olarak değerlendirilir. Dördüncü çizim eksiktir. Beşinci rakam benzersiz olarak kabul edilir (atlasta benzerleri yoktur). Orijinalliği 1.00'dır. Altıncı resim resim 6.3'e benzer çıktı ve orijinalliği 0.67'dir. Böylece, özgünlük indeksi bu protokol için:

2,41/5 = 0,48

benzersizlik indeksi(benzersiz resim sayısı) bu protokolün - 1 ... Yukarıda tartışılan protokolün sonuçları, konunun atlasta sonuçları gösterilen kişilerin %60 ila %80'i arasındaki sınırda olduğunu göstermektedir. Bu, bu örnekteki deneklerin yaklaşık %70'inin ondan daha yüksek sözel olmayan yaratıcılığa sahip olduğu anlamına gelir. Aynı zamanda, bir kişinin gerçekten ne kadar yeni yaratabileceğini gösteren benzersizlik indeksi, bu indeksin yetersiz ayırt edici gücü nedeniyle bu analizde ikincildir, bu nedenle toplam orijinallik indeksi burada belirleyici faktör olarak hizmet eder.

TEŞVİK KAYIT FORMU

Soyadı, baş harfleri ________________________________

Yaş _______ Grup ____________ Tarih _______________

Resimler çizin ve onlara isim verin!

Herhangi bir şeyi ve istediğiniz şekilde çizmeyi bitirebilirsiniz.

Resmin altındaki satırda işaretler okunaklı olmalıdır.

Tipik Çizimler Atlası

Resim №4

Bilgisayar Bilimi Öğretiminde Simülasyon Uygulaması

R.P. Romanski

Teknik Üniversite, Sofya, Bulgaristan

Tanıtım

Bilgisayar teknolojisinin geliştirilmesi ve bilgisayar sistemlerinin (CS) mimari organizasyonunun iyileştirilmesi için bilgisayar uzmanları ve öğrencilerinin sürekli eğitimi ve kendini geliştirmesi gereklidir. Bu eğitimi gerçekleştirirken, geleneksel eğitim biçimlerini kendi kendine çalışma, uzaktan öğrenme, pratik proje geliştirme ve araştırma deneylerinin uygulanması olanaklarıyla birleştirmek gerekir. Bilgisayar bilimi alanında öğretimde önemli bir rol, mimari organizasyonu incelemek ve CS'nin sistem performansını analiz etmek için modern yöntemlerin kullanılmasıyla oynanır. Bu anlamda, çeşitli CS'lerin temel yapılarını inceleme ve bilgisayar süreçlerini düzenleme sürecinde modelleme yöntemlerinin uygulanması, incelenen nesnenin uygun bir matematiksel tanımını geliştirmeyi ve bilgisayar deneyleri yapmak için yazılım oluşturmayı mümkün kılar [Romanski, 2001, Arons, 2000]. Modellemenin deneysel sonuçlarının analizi [Bruyul, 2002] sistemin temel özelliklerini ve çalışılan CS'nin performansını değerlendirmeyi mümkün kılar.

COP'yi inceleme sürecinde modellemenin kullanılması, mimarinin özelliklerini ve hesaplama ve kontrol organizasyonunu keşfetmenize olanak tanır. Bu, organizasyonu üç bileşenden (kavramsal model, matematiksel model, yazılım modeli) oluşan bir bilgisayar modeli tasarlamayı ve bu modeli uygun bir işletim ortamında uygulamayı içeren bir model deneyi temelinde yapılabilir. Bu yazıda, çalışma sürecinde CS çalışmak için farklı yöntemler kullanma olasılığını ve özellikle CS'nin sistem performansını analiz etmenin yanı sıra devam eden süreçleri incelemek için modelleme ilkelerinin uygulanmasını ele alıyoruz. Ana amaç, genelleştirilmiş bir bilgisayar modelleme prosedürünü birbiriyle ilişkili aşamalar dizisi olarak tanımlamak ve model araştırma metodolojisinin ana aşamalarını temsil etmektir. Bunun için bir sonraki bölüm, bilgisayar bilgi işlemenin genel resmileştirilmesini ve bir çalışma nesnesi olarak bilgisayar hesaplamalarının özelliklerini sunar. CS çalışma sürecinde modelleme ilkelerinin uygulanması, geleneksel, mesafeli veya dağıtılmış anlamda eğitimin metodolojik organizasyonu ile ilişkilidir.

Bir çalışma nesnesi olarak bilgisayar sistemleri ve araştırma yöntemleri

Bilgisayar sistemleri ve performans araştırması alanındaki özel eğitim kurslarının ana hedeflerinden biri, gelecekteki ve mevcut bilgisayar tasarımcılarını, bilgisayar ekipmanı geliştiricilerini ve CS tüketicilerini, sistemlerin özelliklerini modelleme ve ölçmeye yönelik teknolojik yeteneklerin doğru kullanımı konusunda eğitmektir. Bu yetenekler hem yeni bilgisayar projelerinin etkinliğini değerlendirme sürecinde hem de mevcut sistemlerin karşılaştırmalı analizi için kullanılır. Öğrenme sürecinde, görev, araştırma aşamalarının sırasını ve yeterli performans endeksleri tahminleri elde etmek için deneysel sonuçların işlenme olasılığını netleştirmektir. Bu görev, bilgisayar eğitiminin belirli alanına ve dikkate alınan bilgisayar bilgi işleme ilkelerinin özelliklerine bağlı olarak açıklığa kavuşturulabilir.

Pirinç. 1. Bilgisayar işlemenin bilgi desteği.

Genel olarak, bilgisayar işleme, girdi verilerini nihai çözümlere dönüştürmek için belirli işlevlerin uygulanmasıyla ilgilidir. Bu, bilginin işlevsel dönüşümünün iki seviyesini belirler (Şekil 1):

bilginin matematiksel dönüşümü - verilerin matematiksel nesneler şeklinde gerçek işlenmesi ve genelleştirilmiş bir fonksiyon f: D®R ile temsil edilir; bu, D veri kümesinin öğelerini R sonuç kümesinin öğelerinde gösteren;

işlemenin bilgisayar uygulaması - gerçek bilgi nesnelerinin uygun bir fiziksel temsiline dayalı olarak, bilgisayar ve yazılım ekipmanına bağlı olarak, matematiksel f fonksiyonunun belirli bir uygulamasını f *: X®Y temsil eder.

Sonuç olarak, r = f (d) ºj 2 (f * [1 (d)]) bilgisayar işlemesinin genelleştirilmiş bir işlevsel modelini yazmak mümkündür; burada j 1 ve j 2 işlevleri, bilgilerin kodlanması ve kodunun çözülmesi için yardımcıdır.

CS'yi bir çalışma nesnesi olarak göz önünde bulundurarak, bilgisayar işlemenin, her biri bir yapı şeklinde temsil edilebilen süreçlerden oluştuğu akılda tutulmalıdır I =, burada: t, sürecin ilk anıdır; A - tanımlayıcı nitelikler; T - süreç izi. Resmi açıklamanın son bileşeni, bu süreci sistem kaynağı S = (S 1, S 2,…, S n) öğelerine yönlendirmek için olayların zaman sırasını belirler. Zaman aşamalarının sırası ve sistem kaynağının yükü, hesaplama sürecinin profilini belirlemeyi mümkün kılar (Şekil 2).

Pirinç. 2. Bir bilgisayar işleminin yaklaşık profili.

Bilgisayar işleme organizasyonunda farklı süreçlerin desteklenmesi, bilgisayar ortamının sistem yükünü oluşturmaktadır. Her an (t = 1,2, ...) için, elemanları serbest (vj = 0) veya dolu (vj = 1) aygıtı S j єS ifade eden V (t) = Vt = vektörü ile temsil edilebilir. (j = 1 , 2, ..., n).

CS'yi incelerken, bilgisayar işlemenin özünü yansıtan bir dizi temel sistem parametresini belirlemek ve ayrıca bir sistem kaynağının ve devam eden süreçlerin davranışını incelemek için bir metodoloji geliştirmek gerekir. Ana sistem parametreleri (performans endeksleri) olarak, örneğin, sistem kaynağının her bir öğesinin iş yükü, CS'nin toplam sistem yükü, çoklu program modunda bir dizi görevi çözerken yanıt süresi, derece ekipmanın kararlılığı (dayanıklılığı), bilgisayar işleme maliyeti, paralel planlamanın verimliliği veya sözde paralel süreçler, vb.

COP performansının analizi ve araştırılması alanındaki tipik bir çalışma kursu, ana teorik ve pratik sorunları aşağıdaki yönlerde tartışmalıdır:

bilgisayar ekipmanının performansını ve bilgisayar süreçlerinin verimliliğini araştırma imkanı;

etkili araştırma yöntemlerinin uygulanması (ölçüm, modelleme);

ölçüm sistemi parametrelerinin teknolojik özellikleri (kıyaslama, izleme);

modellemenin teknolojik özellikleri ve organizasyonu (analitik, simülasyon vb.);

deneysel sonuçların analiz yöntemleri.

Bütün bunlar, bu araştırma yönteminin uygulanması ve uygun araçların seçimi ile ilişkilidir. Bu anlamda Şekil. Şekil 3, CS ve süreçleri incelemek için yöntemlerin yaklaşık bir sınıflandırmasını gösterir. Üç ana grup tanımlanabilir:

Yazılım karışımları - bireysel işletim sınıflarının uygulama faktörlerine dayalı olarak işlemci performansını değerlendirmek için matematiksel ilişkileri temsil eder. Tipik programları yürüttükten sonra istatistiksel analizle işlemci yükünü tahmin etmenize olanak tanırlar.

Sayma yöntemleri - COP'nin mevcut parametrelerinin belirli değerlerinin doğrudan kaydına dayalı olarak bilgisayar işlemlerinin seyri hakkında güvenilir bilgi elde etmenizi sağlar. Bunu yapmak için uygun bir sayma aracı (monitör) kullanmak veya geliştirmek ve sayma deneyinin yürütülmesini organize etmek gerekir. Modern işletim sistemlerinin, yazılım veya bellenim düzeyinde kullanılabilecek kendi sistem monitörlerine sahip olduğuna dikkat edilmelidir.

Deneyin gerçek bir nesnesi olmadığında modelleme yöntemleri kullanılır. CC'deki yapının veya devam eden süreçlerin incelenmesi, bir bilgisayar modeli temelinde gerçekleştirilir. Amaca bağlı olarak, yapısal ve sistem parametrelerinin davranışının en önemli yönlerini yansıtır. Bir model geliştirmek için maksimum yeterlilik ve güvenilirlik elde etmenizi sağlayan en uygun modelleme yöntemini seçmelisiniz.

Pirinç. 3. KS ve süreçleri incelemek için yöntemlerin sınıflandırılması.

Geleneksel öğrenme süreci, bir dizi sınıf alıştırması ve / veya laboratuvar uygulaması ile birlikte temel bir ders kursu yürütmeyi içerir. Bilgisayar bilimi alanında, CS'nin organizasyonunu ve bilgisayar süreçlerini (düşük ve yüksek seviyelerde) yönetme ilkelerini incelerken ve sistem performansını analiz ederken, laboratuvar görevlerini yerine getirirken genellikle bilgisayar modelleri geliştirmek gerekir. sınıfta veya projeleri bağımsız olarak uygularken. Bu pratik çalışmaları başarıyla tamamlamak ve gerekli pratik becerileri kazanmak için aşamaların sırasını belirlemek ve model geliştirmenin teknolojik özelliklerini sunmak gerekir. Bu, kursiyerlerin, farklı bilgisayar mimarilerinin sistem performansının araştırılması, değerlendirilmesi ve karşılaştırmalı analizi için yeterli ve güvenilir bilgisayar modellerinin geliştirilmesi hakkında gerekli bilgileri edinmelerini sağlayacaktır. Bunun bir sonucu olarak, modellemeyi gerçekleştirmek için genelleştirilmiş bir prosedür ve ayrıca CS ve süreçlerin model çalışması için metodolojik bir şema önerilmiştir.

CC ve süreçlerin çalışmasında bilgisayar modelleme prosedürü

CS ve süreçlerin çalışmasında bilgisayar modellemesinin ana görevi, performans endeksleri hakkında bilgi elde etmektir. Öğrenme sürecinde bir model deneyinin planlanması aşağıdaki aşamalar temelinde gerçekleştirilir:

temel sistem parametrelerinin belirli değerleri için ampirik verilerin toplanması;

ampirik bilgilerin yapılandırılması ve işlenmesi ve modelin işlevsel bir diyagramının geliştirilmesi;

orijinal nesnenin uygun bir matematiksel modelinin geliştirilmesi için önsel bilgilerin ve çalışma parametrelerinin tanımlı alanlarının belirlenmesi;

model deneylerinin uygulanması, model bilgilerinin toplanması ve müteakip analizi.

Bir model deneyini organize etmek için bir model çalışması için genelleştirilmiş resmi bir prosedür Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Pirinç. 4. Model araştırma prosedürü.

İlk hedef, gerçek bir nesneyi (sistem veya süreç) inceleme ihtiyacı ile belirlenir. Prosedürün ana aşamaları aşağıdaki gibidir:

Bir nesneyi alt sistemlere ayırarak ve sistem süreçlerinin davranışının bazı yönleri için kabul edilebilir bir idealleştirme derecesi sunarak bir model oluşturma temel kavramının belirlenmesi.

Çalışılan nesnedeki yapı ve ilişkinin uygun bir biçimsel sistem temelinde matematiksel olarak biçimlendirilmesi.

Simülasyonun amacına bağlı olarak gerçek bir sistemin işleyişinin matematiksel açıklaması ve uygun bir işlevsel modelin geliştirilmesi.

En uygun modelleme yöntemini kullanarak matematiksel bir modelin uygulanması.

Uygun bir yazılım ortamı (özel veya evrensel) aracılığıyla oluşturulan matematiksel modelin açıklaması.

Araştırma nesnesinin parametrelerini tahmin etmek için oluşturulan model temelinde deneyler yapmak ve ardından model bilgilerinin işlenmesi ve yorumlanması.

Bilgisayar modellemenin ana yöntemleri şunlardır:

Analitik yöntemler - gerçek bir sistemin bileşenlerini ve devam eden süreçleri tanımlamak için matematiksel araçları kullanın. Seçilen matematiksel yaklaşıma dayalı olarak, matematiksel model genellikle kolay programlamaya izin veren bir denklem sistemi olarak inşa edilir, ancak uygulama, formülasyonların yüksek doğruluğu ve kabul edilen çalışma hipotezlerinin yanı sıra önemli doğrulama gerektirir.

Simülasyon (taklit) yöntemleri - gerçek bir nesnenin davranışı, çalışmasında gerçek bir iş yükü (öykünme) veya iş yükünün bir yazılım modeli (simülasyon) kullanan bir yazılım simülatörü tarafından taklit edilir. Bu tür modeller, karmaşık sistemlerin incelenmesine ve güvenilir sonuçlar elde edilmesine izin verir, ancak bunlar zamanında gerçekleştirilir ve bu, yöntemin ana dezavantajını belirler - önemli bir bilgisayar zamanı tüketimi.

Ampirik yöntemler, çalışması için istatistiksel bir modelin oluşturulabileceği, gerçek bir nesnenin işleyişi hakkında bilgi kaydetmek, biriktirmek ve analiz etmek için nicel tekniklerdir. Genellikle doğrusal veya doğrusal olmayan denklemler, seçilen parametrelerin (örneğin, bir dizi birincil faktörden) ilişkisini temsil etmek ve istatistiksel özellikleri hesaplamak için kullanılır.

Bilgisayar modellemenin ana görevi, incelenen sistemin yapısını ve devam eden süreçleri doğru bir şekilde temsil etmenin mümkün olduğu yeterli bir model oluşturmaktır. Bir bilgisayar modelinin geliştirilmesi, üç ardışık seviye içerir - bir kavramsal model (bir modelin yapılandırılmasının kavramsal kavramı), bir matematiksel model (bir matematiksel biçimsel sistem aracılığıyla kavramsal bir modelin görüntüsü) ve bir yazılım modeli (bir modelin yazılım uygulaması). uygun bir dil ortamına sahip matematiksel model). Bilgisayar modellemesinin her seviyesinde, nihai modelin güvenilirliğini ve model deneylerinin sonuçlarının doğruluğunu sağlamak için modelin yeterliliğini kontrol etmek gerekir. Modelleme prosedürünün bireysel aşamalarının özgüllüğü, uygulanan yaklaşımları ve yeterliliği değerlendirme araçlarını belirler. Bu özellikler, aşağıda sunulan gelişmiş bilgisayar modelleme metodolojisinde bir yer bulmuştur.

Model araştırma metodolojisi

Bilgisayar modelleme sürecinde, kullanılan yöntem ne olursa olsun, bir model çalışmasının genelleştirilmiş bir matematiksel şemasını belirlemek mümkündür (Şekil 5). Önerilen resmileştirilmiş metodolojik dizi, aşağıda sunulan birkaç ana aşamayı içerir. Temel olarak, ilk model hipotezinin formülasyonuna ve sonraki modifikasyonuna dayalı olarak geliştirilen bilgisayar modelinin gerekli güvenilirliğini elde etmek için yinelemeli bir prosedürü temsil eder. Bu yaklaşım, karmaşık sistemlerin incelenmesinde ve ayrıca incelenen nesne için yeterli ön bilgi olmaması durumunda başarılıdır.

Aşama "Formülasyon"

Model geliştirmenin ilk aşamasında, modellemenin amacını, çalışmanın koşullarını ve hipotezlerini ve ayrıca model verimliliğini değerlendirme kriterlerini doğru ve net bir şekilde tanımlamak gerekir. Bu, kavramsal bir model geliştirmenize ve onu soyut terimler ve kavramlarla tanımlamanıza izin verecektir. Tipik olarak, soyut bir açıklama, model oluşturmanın ilk ilkelerini tanımlar (temel yaklaşımlar, değişkenlerin tanımsal aralıkları, performans kriterleri ve beklenen sonuçların türleri). Bu aşamada, aşağıdaki alt adımlar tanımlanabilir:

Görevin tanımı ve analizi. Araştırma görevinin açıkça tanımlanmış bir özünü ve gerekli faaliyetlerin planlanmasını içerir. Sorunun analizine dayanarak, beklenen eylemlerin kapsamı ve sorunun ayrıştırılması ihtiyacı belirlenir.

İlk bilgi türünün netleştirilmesi. Bu bilgi, modellemenin doğru çıktı sonuçlarını almanızı sağlar ve bu nedenle, tahminlerin gerekli güvenilirliğini sağlamak gereklidir.

Varsayımların ve hipotezlerin tanıtılması. Modeli uygulamak için yeterli bilgi olmadığında bu gereklidir. Varsayımlar, eksik veya eksiksiz verilerin yerine geçer. Hipotezler, olası sonuçların türüne veya araştırılan süreçlerin uygulanması için ortama atıfta bulunur. Modelleme sürecinde bu hipotezler ve varsayımlar kabul edilebilir, reddedilebilir veya değiştirilebilir.

Modelin ana içeriğinin belirlenmesi. Uygulanan modelleme yöntemi temelinde, gerçek nesnenin özelliği, atanan görev ve çözümünün araçları rapor edilir. Bu alt adımın sonuçları, modelin temel kavramının formüle edilmesini, gerçek süreçlerin resmileştirilmiş tanımını ve uygun bir yaklaşımın seçimini içerir.

Model parametrelerinin belirlenmesi ve performans kriterlerinin seçimi. Bu alt aşamada, matematiksel tanımlamanın gerekli doğruluğunu sağlamak için özellikle önemli olan birincil ve ikincil faktörler, girdi eylemleri ve modelin beklenen yanıtları belirlenir. Verimlilik kriterlerinin iyileştirilmesi, model parametrelerini değiştirirken sistemin tepkisini değerlendirmek için fonksiyonel bağımlılıkların tanımı ile ilişkilidir.

Modelin soyut bir açıklaması. Kavramsal modelin genel formülasyonunun aşaması, soyut modelin uygun bir soyut terim ortamında oluşturulmasını tamamlar - örneğin, yapısal bir diyagram şeklinde, bir akış diyagramı (Veri Akış Şeması) şeklinde. bir grafik diyagram (Devlet Geçiş Ağı), vb. Bu soyut temsil, matematiksel bir model oluşturmayı kolaylaştırır.

Pirinç. 5. Model araştırmasının metodolojik şeması.

Sahne tasarımı"

Bir bilgisayar modeli tasarlamak, matematiksel bir modelin geliştirilmesi ve programatik açıklaması ile ilişkilidir.

Matematiksel bir model, incelenen nesnenin yapısının ve devam eden süreçlerin uygun bir matematiksel formda Y = Ф (X, S, A, T) bir temsilidir, burada: X bir dış etkiler kümesidir; S - sistem parametreleri seti; A - işlevsel davranışı yansıtır (işlev algoritmaları); T çalışma süresidir. Böylece, Y nesnesinin davranışı (tepkisi), analitik bağımlılıkları (deterministik veya olasılıksal) temsil eden bir dizi fonksiyonel F etkisini simüle eder. Bu anlamda bir matematiksel model, seçilen bir matematiksel sistem aracılığıyla, kabul edilen hipotezleri ve yaklaşımları, başlangıç ​​koşullarını ve tanımlanmış araştırma parametrelerini değerlendiren soyut bir modelin tanımıdır. Matematiksel bir model geliştirirken, iyi bilinen matematiksel formülleri, bağımlılıkları veya matematiksel yasaları (örneğin olasılık dağılımları) uygulamak ve bunları birleştirmek ve tamamlamak mümkündür. Modelleme amacıyla en yaygın teorik matematik sistemleri, matematiksel bir modeli grafiksel olarak sunma fırsatı sunar - Petri ağları, Markov zincirleri, kuyruk sistemleri vb. yeterliliği ve ardından onu onaylayabilir veya reddedebilirsiniz.

Bir yazılım modeli, bir yazılım dilinde matematiksel bir açıklamanın uygulanmasıdır - bunun için uygun teknik ve teknolojik araçlar seçilir. Yazılım uygulama sürecinde, matematiksel bir model temelinde modelin mantıksal bir yapısal ve işlevsel diyagramı geliştirilir. Bu devreyi oluşturmak için, GPSS (Genel Amaçlı Simülasyon Sistemi) gibi özel bir simülasyon ortamı tarafından temsil edilen geleneksel blok diyagramları veya grafik araçları kullanabilirsiniz. Modelin yazılım uygulaması bir yazılım geliştirme görevidir ve bu anlamda programlama teknolojisi ilkelerine tabidir.

Aşama "İyileştirme"

Bu aşamanın eylemleri, tasarlanan modeli tamamen doğrulamayı ve yeterliliğini doğrulamayı amaçlamaktadır. Önceki aşamalardaki mevcut yeterliliğin değerlendirilmesi, bunların etkinliği için esastır. Bu anlamda, model iyileştirme süreci, bilgisayar modellemesinin önceki tüm aşamalarında bir dizi dağıtılmış eylem olarak düşünülmelidir. Genel anlamda, iyileştirme aşaması, geliştirilen modelin ilk versiyonunun sıralı olarak değiştirilmesine izin veren yinelemeli bir prosedür olarak temsil edilebilir (Şekil 6).

Pirinç. 6. Modeli iyileştirmek için yinelemeli bir prosedür.

Model güvenilirliğini kontrol etmenin temel amacı, gerçek bir nesnenin süreçlerini ve model sonuçlarını kaydetme mekanizmasını sunarken eşleşmenin doğruluk seviyesini belirlemektir. Genel anlamda, bir bilgisayar modeli, bireysel bileşenlerin bir koleksiyonunu temsil eder ve bu anlamda, yeterlilik kontrollerini uygun şekilde planlamak özellikle önemlidir.

Aşama "Yürütme"

Bu, oluşturulan modelin uygulama aşamasıdır (sayısal bir yöntemle çözüm veya zamanında yürütme). En önemli amaç, minimum bilgisayar zamanı kaybı için maksimum bilgiyi elde etmektir. İki alt aşama vardır:

Bir model deneyinin planlanması - kontrol edilen faktörlerin değerinin ve modelin yürütülmesi sırasında gözlemlenen faktörlerin kaydedilmesi için kuralların belirlenmesi. Belirli bir deneysel tasarımın seçimi, yürütme süresini optimize ederken belirtilen araştırma hedefine bağlıdır. Etkili bir tasarım elde etmek için, gözlemlenen faktörlerin ortak etkisini ortadan kaldırmak ve kabul edilebilir deneysel hatayı tahmin etmek için genellikle istatistiksel yöntemler (tam tasarım, tek değişkenli tasarım, rastgele tasarım vb.) kullanılır.

Deneyin uygulanması - giriş verilerinin hazırlanması, deney tasarımının bilgisayarda uygulanması ve deney sonuçlarının saklanması. Deney şu şekilde uygulanabilir: kontrol modellemesi (modelin performansını ve hassasiyetini kontrol etmek ve model zamanını tahmin etmek için); çalışma modellemesi (geliştirilen deneysel planın fiili uygulaması).

Aşama "Model sonuçlarının analizi ve yorumlanması"

Bir model deneyinin planını uygularken, incelenen nesnenin davranışı hakkında bir değerlendirme ve sonuçlar elde etmek için analiz edilmesi gereken bilgiler (simülasyon sonuçları) toplanır. Bu, iki yönü belirler - deneysel bilgileri analiz etmek için yöntemlerin seçimi ve elde edilen tahminleri yorumlamak için uygun yöntemlerin kullanılması. İkincisi, çalışmanın doğru sonuçlarının oluşturulması için özellikle önemlidir. İlk yön anlamında, genellikle istatistiksel yöntemler kullanılır - tanımlayıcı analizler (parametrelerin sınır değerlerinin hesaplanması, matematiksel beklenti, varyans ve ortalama kare hatası; seçilen faktör için tabakalaşmanın belirlenmesi; histogram, vb.); korelasyon analizi (faktör ilişkisi düzeyinin belirlenmesi); regresyon analizi (bir grup faktördeki nedensel ilişkinin incelenmesi); varyans analizi (deneysel sonuçlara dayalı olarak belirli faktörlerin nispi etkisini belirlemek için).

Model verilerinin analizinin sonuçları, grafiksel bağımlılıklar, diyagramlar, histogramlar vb. kullanılarak sayısal veya tablo biçiminde sunulabilir. Uygun grafik araçlarını seçmek için, kullanılan analiz yönteminin yanı sıra deneycinin biçimlendirme için öznel becerileri de önemlidir. deney sonuçları.

Çözüm

Her model deneyini organize etmenin temel amacı, etkili modelleme uygulamaktır. Makine zamanı ile ilişkilidir - modelde önemli miktarda işleme, modelleme maliyetini artırır ve verimliliği azaltır. Hızlı model doğrulama ve yakınsama, çalışmanın etkinliği için esastır. Her gerçek sistem için, ayrıştırma yöntemi ve detaylandırma düzeyi, modelleme yöntemi, yazılım uygulama araçları vb. açısından farklılık gösteren birçok farklı model oluşturmak genellikle gereklidir. En iyi seçeneği seçme sürecinde sadece doğruluk ve yeterlilik değerlendirmesi yetersizdir. Pek çok yakınsak modelden, uygulamaya minimum zaman harcayan en etkili seçeneği seçmeniz gerekir.

Yazılım uygulamasının dili ve kavramsal modelin soyut temsilinin resmi sisteminin eksiksizliği, açıklama terimlerinin basitliği, optimal bir planın geliştirilmesi, vb., modelin yeterli verimliliğini elde etmek için esastır. Evrensel yazılım sistemlerinin kullanımı, belirli dil operatörlerinin yokluğunda farklılık gösterir ve bu nedenle öncelikle analitik modelleme için uygundurlar. Simülasyon modellerinin uygulanması için özel dil ortamlarının kullanılması avantajlıdır.

bibliyografya

[Bruehl 2002] Bruehl A. SPSS: Bilgi İşleme Sanatı. İstatistiksel verilerin analizi. Petersburg: DiaSoft, 2002, - 608 s.

[Romanski, 2001] Romanski R. Bilgisayar veri işleme süreçlerinin stokastik zamansal özelliklerinin matematiksel modellemesi ve araştırılması // Bilgi teknolojileri. - Moskova, Rusya, 2001, No 2, - S. 51 - 55.

Arons H., van Asperen E. Model tanımı için bilgisayar yardımı // 32. Kış Simülasyon Konferansı Tutanakları. Florida, ABD, Aralık 2000. S. 399-408.

Benveniste A., Fabre E., Haar St. Markov ağları: dağıtılmış ve eşzamanlı sistemler için olasılık modelleri // Otomatik Kontrolde IEEE İşlemleri. Kasım 2003, cilt. 48, Sayı 11. - S. 1936-1950.

Butler J.E., Brockman J. B. Basit bir bilgisayar mimarisini simüle eden Web tabanlı bir öğrenme aracı // ACM SIGCSE Bulletin. Haziran 2001, cilt. 33, Hayır. 2. - S. 47-50.

Crosbie R. E. Modelleme ve simülasyonda model bir müfredat: Buna ihtiyacımız var mı? Yapabilir miyiz? // 32. Kış Simülasyon Konferansı Tutanakları. Aralık 2000. -P. 1666-1668.

Fabre E., Pigourier V. Dağıtılmış algoritmalarla dağıtılmış sistemlerin izlenmesi // 41. IEEE Karar ve Kontrol Konferansı Tutanakları. - cilt 1.10-13 Aralık 2002 - S. 411-416.

Ibbett R.N. Bilgisayar Mimarisi Simülasyonlarının WWW Görselleştirilmesi // 7. Yıllık Konf. Bilgisayar Bilimleri Eğitiminde Yenilik ve Teknoloji Üzerine. Haziran 2002. S. 247.

Lilja D.J. Bilgisayar Sistemlerinin Öğretiminde Öğretim Sunum Yöntemlerinin Karşılaştırılması Performans Analizi // IEEE Trans. Eğitim üzerine. Şubat 2001, cilt. 44, No 1, - S. 35-40.

Music G., Zupancic B., Matko D. Matlab'da Petri ağı tabanlı modelleme ve denetleyici kontrol tasarımı // IEEE Konferansının Bildirileri EUROCON 2003 "Bir Araç Olarak Bilgisayarlar". - cilt 1.22-24 Eylül 2003. - Slovenya. - S. 362-366.

Pandey S., Ramamritham K., Chakrabarti S. Sürekli sorgulara yanıt vermek için dinamik Web'i izleme // Dünya Çapında Ağ üzerine 12. Uluslararası Konferansın Tutanakları. Macaristan, Mayıs 2003, S. 659-668.

Pockec P., Mardini W. Kuyruklarla modelleme: ampirik bir çalışma // Kanada Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Konferansı Bildiriler Kitabı. - cilt 1. 13-16 Mayıs 2001. - S. 685-689.

Romansky R. ve diğerleri. Dağıtılmış e-Öğrenim için Bilgi Ağı InfoNet Organizasyonu // 3. Uluslararası Bilgisayar Sistemleri ve Teknolojileri Konferansının Tutanakları (e-Öğrenim). 20-21 Haziran 2002. Sofya, Bulgaristan. - S. IV.4-1 - IV.4-6.

Sargent R.G. Simülasyon modellerinin doğrulanması ve doğrulanması // 2003 Kış Simülasyon Konferansı Bildirileri. - cilt 1. 7-10 Aralık 2003. - S. 27-48.

Stahl, I. GPSS: 40 yıllık geliştirme // 33. Kış Simülasyon Konferansı Tutanakları. Aralık 2001. - S. 577-585.

Ye D, Xiaofer Xu, Yuliu Chen. Sanal işletmeler için entegre modelleme metodolojisi // 10. Bilgisayar, İletişim, Kontrol ve Güç Mühendisliği Konferansı Bildiriler Kitabı. - cilt 3. Ekim 2002. - S. 1603-1606.

Okul bilgisayar bilimleri dersinde bilgisayar modellemeyi öğretmek

Araştırma çalışmalarımızda öğrencilerin yaratıcılığını geliştirme açısından en etkili olanın bilgi modelleme ile ilgili materyaller olduğunu varsayıyoruz. Bu hipotezi test etmeden önce bilgisayar modellemenin yeri ve önemi, bilgisayar modelleme öğretiminin amaç ve hedefleri ve modelleme öğretiminde oluşturulan kavramlar üzerinde duralım.

Okul bilgisayar bilimleri dersinde bilgisayar modellemenin yeri ve önemi

Bilişim eğitimi içeriğinin zorunlu asgari içeriğinde, bilgi ve bilgi süreçleri çizgisiyle birlikte temel bilişim dersinin teorik temeli olan bir "Modelleme ve resmileştirme" satırı vardır.

Modelleme konusunun tamamen teorik olduğu ve diğer tüm konulardan bağımsız olduğu varsayılmamalıdır. Temel kursun bölümlerinin çoğu, kursun teknolojik çizgisiyle ilgili konular da dahil olmak üzere, doğrudan modelleme ile ilgilidir. Metin ve grafik editörleri, DBMS, elektronik tablo işlemcileri, bilgisayar sunumları, bilgi modelleriyle çalışmak için araçlar olarak düşünülmelidir. Algoritma ve programlama da doğrudan modelleme ile ilgilidir. Sonuç olarak, modelleme çizgisi, temel kursun birçok bölümü için kesişmektedir.

Beshenkov S.A.'ya göre ve diğer konular "Bilgi ve bilgi süreçleri" ve "Biçimselleştirme ve modelleme" bilgisayar bilimi dersinin anahtarıdır. Bu konular, "Algoritmalar ve Yürütücüler", "Bilgi Teknolojileri" vb. gibi geleneksel ders konularını tek bir bütün halinde birleştirir.

Yazarın "Oyunlarda ve görevlerde Bilişim" ve "Bilişim-artı" derslerinin yaratıcıları, okul bilgisayar bilimi dersinin ana görevinin, bilgi-mantıksal modelleri analiz etme ve oluşturma yeteneğinin oluşumu ve geliştirilmesi olduğuna inanmaktadır.

Boyarshinov M.G. amacı öğrencileri fizik, kimya, matematik, ekonomi, ekoloji, tıp, sosyoloji, insani disiplinlerdeki problem çözme yöntemleriyle tanıştırmak olan bilişim konusu çerçevesinde bir bilgisayar modelleme dersi vermeyi uygun görmektedir. , modern bilgisayar teknolojisini kullanarak tasarım ve teknolojik problemler.

A.A. Kuznetsov, S.A. Beshenkov, E.A. Rakitina Bilgisayar Bilimleri dersinin sistemli bir nitelik kazandıran ana bileşenlerinin "Bilgi Süreçleri", "Bilgi Modelleri", "Yönetimin Bilgi Temelleri" olduğuna inanırlar. Problemin çözümü her zaman modelleme ile başlar: bir dizi model oluşturmak veya seçmek: problemin içeriğinin modeli (koşulların resmileştirilmesi), bu özel problemi çözmek için çalışan bir model olarak seçilen nesnenin modeli, model Çözümün (yöntemi) ve sorunu çözme sürecinin modeli.

Bu nedenle, genel olarak dış dünyanın herhangi bir fenomeninin yanı sıra bilgi süreçlerinin incelenmesi, modelleme metodolojisine dayanmaktadır. Bilgisayar biliminin özelliği, sadece matematiksel modelleri değil, aynı zamanda her türlü form ve türdeki modelleri (metin, tablo, şekil, algoritma, program) - bilgi modelleri kullanmasıdır. Bilgi modeli kavramı, bilgisayar bilimi dersine geniş bir disiplinlerarası bağlantı yelpazesi verir. oluşumu bu kursun temel görevlerinden biri olan temel okulda. Bir bilgi modeli oluşturma faaliyeti - bilgi modelleme, bilgi bilimini karakterize eden genelleştirilmiş bir faaliyet türüdür.

Çevredeki gerçekliği anlamanın etkili yöntemlerinden biri, en son bilgi teknolojilerinin tüm cephaneliğini emen güçlü bir analitik araç olan modelleme yöntemidir.

"Bilgi modelleme" kavramının genelleştirici doğası, bilgi ile çalışırken, her zaman hazır bilgi modelleriyle uğraşmamız (gözlemci olarak hareket ediyoruz) veya bilgi modelleri geliştirmemizden kaynaklanmaktadır.

Bilgi modelleme sadece bilgisayar biliminde bir çalışma nesnesi değil, aynı zamanda bilişsel, eğitimsel ve pratik faaliyetlerin en önemli yoludur. Aynı zamanda bir bilimsel araştırma yöntemi ve bağımsız bir faaliyet olarak da görülebilir.

Zubko I.I. Bilgi modelleme, "bilgisayar kullanımına odaklanan, çevreleyen gerçekliğin (gerçek ve ideal) nesnelerinin yeni bir genel bilimsel biliş yöntemi" olarak tanımlar. Modelleme, bir yandan bilmenin bir yolu, diğer yandan öğrenciler tarafından özümsenmesi gereken bir içerik olarak görülüyor. Yazar, öğrencilere bilgi modelleme öğretiminin, araştırma, bağımsız ve yaratıcı çalışmayı çeşitli şekillerde bütünleştiren proje yönteminin pratikte uygulanması durumunda en etkili olduğuna inanmaktadır.

Galygina I.V. bilgi modelleme eğitiminin aşağıdaki yaklaşımlar temelinde yapılmasının tavsiye edildiğine inanmaktadır:

modellemenin bir biliş aracı, bir çalışma nesnesi ve bir öğretim aracı olarak kabul edildiği model;

nesne, farklı nesne türlerinin seçimini ve analizini ima eder: bir çalışma nesnesi, yeni bir nesne olarak bir bilgi modeli, bir model oluşturmak için kullanılan modelleme dilinin nesneleri.

Pedagojide bilgi modellemesi üç açıdan ele alınabilir:

bilişsel bir araç, bir bilgi modeline karşılık gelen gerçek bir nesne hakkında yeni bilgilerin edinilmesinden bu yana, bu modeli tanımlamak için kullanılan modelleme dilinin nesneleri, model oluşturma ve araştırma sürecinde gerçekleşir;

bir öğrenme aracı, çünkü çoğu durumda öğrenme süreci, çalışılan nesnenin sözlü açıklama, grafik görüntü gibi bilgi modellerinin çalışması ile ilişkili olduğundan,

düzenliliklerin formül gösterimi vb.;

çalışma nesnesi, çünkü bilgi modeli, kendine özgü özellikleri, özellikleri, özellikleri ile bağımsız bir bilgi nesnesi olarak kabul edilebilir.

Öğrenci açısından bu yönler arasındaki temel fark, ilk durumda, bilişsel aktivite sürecinde, öğrencinin kendi deneyimine, bilgisine ve ilişkilerine dayanarak çalışılan nesnenin bir modelini oluşturmasıdır. İkinci durumda, öğrenciye, öğretmen, ders kitabının yazarı veya bilimsel bir teorinin yaratıcısı tarafından geliştirilen, çalışılan nesnenin bir modeli sağlanır. İkinci durumda, model kümesi incelenen nesnedir.

"Bilgi Modelleme" modülünün temel bilişim dersinin "Modelleme ve resmileştirme" içerik satırına dahil edilmesi, aşağıdakiler için sağlam bir temel oluşturacaktır:

eğitim faaliyetlerinde bilgi modellerinin bilinçli kullanımı;

öğrencilerin bilimsel araştırma faaliyetlerinin metodolojisi ile tanışması;

bilgisayar bilimlerinde uzmanlaşmış kurslarda bilgi modellemenin daha sonra derinlemesine incelenmesi.

Titova Yu.F. en önemli eğitim işlevinin öğrencilerin yaratıcı potansiyelinin geliştirilmesi olduğuna inanmaktadır. Yaratıcı aktivite deneyimi, farklı yönlerdeki problemli görevlerin çözümü ve özellikle araştırma faaliyetleri yoluyla oluşturulur. Modelleme en önemli araştırma araçlarından biridir. Yazar, temel bir bilgisayar bilimi dersinde modelleme öğretimi için, modellerin geliştirilmesi ve araştırılmasına resmi bir yaklaşıma dayanan teorik materyali ve çeşitli eğitim alanlarından gelen bilgileri birleştiren bir dizi araştırma görevini birleştiren bir metodoloji geliştirmiştir. Yazar, bu tekniğin kullanılmasının, öğrencilerde soyutlama ve somutlaştırma, genelleme, sınıflandırma, analiz ve eylemlerinin sonuçlarını anlama gibi çok çeşitli entelektüel becerilerin gelişmesini sağlayacağına inanmaktadır.