В школьном курсе информатики, на мой взгляд, оптимальным

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ
Селиванов В. Л., Селиванова Э. Т.
Новосибирский государственный педагогический университет
[email protected], [email protected]
Компьютерное моделирование является неотъемлемой составной частью информатики. В
существующей научно-методической литературе встречаются различные подходы к изучению данного
раздела, используются различные понятия и классификации моделей [3]. При этом никак не
аргументируется тот или иной подход, не обосновывается подбор моделей.
В докладе кратко характеризуется авторская методика обучения основам компьютерного
моделирования, сформированная и апробированная на математическом факультете педагогического
университета и на уроках информатики в школе. Формулируются принципы отбора моделей, особенности
работы в различных программных средах, приводятся изучаемые классы моделей и особенности
использования метода проектов.
Сформулируем основные принципы, по которым подбираются модели:
1) возможность графической иллюстрации;
2) при простоте построения — сложность поведения;
3) возможность изучения влияния параметров на качественные свойства моделей;
4) наличие межпредметных связей;
5) возможность реализации в различных средах моделирования;
6) модели должны отражать современные научные направления;
7) модели должны представлять различные области знаний.
Для реализации моделей используем различное программное обеспечение, которые можно разбить на
4 группы:
1) среды Лого;
2) среды других языков программирования (Паскаль, Бейсик, Делфи, Визуальный Бейсик);
3) табличные среды (электронные таблицы, статистические пакеты) и базы данных;
4) среды специализированных математических программ (Mathcad, Mathematica, Matlab, Maple).
При реализации моделей в упомянутых выше средах работы лучше оформлять в виде мини-проектов
[4]. Нами разработаны дидактические материалы по реализации таких проектов для описанных ниже
классов моделей. Сформулируем условия применения мини-проектов и требования к ним:
1) наличие соответствующего аппаратного и программного обеспечения;
2) наличие дидактических материалов: литературы, разработанных сценариев, фрагментов
программ и т. д.;
3) соответствующая квалификация преподавателя: он должен понимать суть каждой программы и,
при необходимости, сориентировать учащихся на усовершенствование программы;
4) задания для мини-проектов должны быть дифференцированы по сложности;
5) проекты должны быть сформированы в нескольких, последовательно усложняющихся вариантах.
Работа с использованием проектов требует большой гибкости. Так, например, если учащийся
пропустил много занятий по болезни или другим причинам, можно позволить ему работу только с
предлагаемыми фрагментами программ или предложить проект, соответствующий его возможностям и
наличию аудиторного времени. Работа над мини-проектом занимает обычно 4-8 часов (в зависимости от
учебного плана и уровня подготовки учащихся). Допускается как реализация программы по сценарию, так и
реализация ее в усложненном или упрощенном виде.
В следующей таблице расположены предлагаемые типы моделей и номера сред, которые используем
для их реализации.
№ п.п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Модели
Натурные
Фрактальных кривых
Роста растений
Физических процессов
Динамики популяций
С использованием случайных чисел
Динамики комплексных рациональных функций
Информационные
Линейного программирования
Трехмерной графики
Среда
1, 2
1, 2
1, 2
2, 3, 4
2, 3, 4
1, 2 4
2, 4
2, 3
3, 4
2, 4
Важными с точки зрения практического применения являются информационные компьютерные
модели. Первое знакомство с ними происходит при изучении языков программирования в темах “Записи” и
“Файлы”. Нами разработаны проекты с использованием данных, хранящихся в файлах. Более полное
представление об информационных моделях и работе с ними можно получить в средах Excel и Access.
Резюмируя, характерные основные черты разработанной методики можно описать следующим
образом:
моделирование рассматривается как интегрирующее звено всего курса информатики;
принципы подбора моделей и сред моделирования способствуют установлению межпредметных и
внутрипредметных связей;
используемый вариант метода проектов и гибкость предлагаемой методики стимулирует
индивидуальное и коллективное творчество студентов (школьников).
Нами сформулированы различные варианты построения курса компьютерного моделирования в
зависимости от учебного плана. Об одной из реализованных нами траекторий обучения моделированию в
школьном курсе информатики сообщалось в [4]. В предложенном подходе изучение моделирования служит
одновременно средством для обучения основам программирования. Такой подход, на наш взгляд, может
оказаться особенно актуальным в том случае, когда изучение информатики начинается с 10 класса и на
моделирование отведено 8 или 12 часов при общем числе часов соответственно 68 и 136 [1]. На
алгоритмизацию — 16 или 26 соответственно.
В последнее время все чаще в процессе обучения используются математические пакеты. Подбор
моделей для реализации в средах этих пакетов должен быть хорошо продуман, технология реализации
моделей не должна сводиться лишь к вычислению встроенных функций.
Более подробно изложенная методика описана в книге, готовящейся к публикации.
Литература
1. Примерная программа курса информатики. //Информатика и образование.-1999. –8, –с.2-11.
2. Селиванов В. Л. Динамические системы и фракталы в курсе информатике. Труды 2-го Конгресса
ИНПРИМ, Новосибирск, 1998, т. 3, с. 254.
3. Селиванова Э. Т. О различных подходах к изучению моделирования в курсе информатики.
//Аспирантский сборник НГПУ, под редакцией А.Ж. Жафярова. –Новосибирск: НГПУ, 2000, ч.3, –с. 170179.
4. Селиванова Э. Т. Метод мини-проектов в обучении основам математического и компьютерного
моделирования. //Материалы Международной научно-методической конференции “Новые информационные
технологии в университетском образовании”. –Томск: ТГТУ, 2000, –с.112-113.