CC BY
56
УДК 371.3+37.031.4 К 893
О.В. Кузьмин
Институт математики, экономики и информатики Иркутского государственного университета Россия, 664003, Иркутск, ул. Карла Маркса, 1, (3952)242226. E-mail: quz@irk.ru
М.Л. Палеева
Филиал Иркутского государственного технического университета Россия, 665470, г. Усолье-Сибирское, ул. Менделеева, 65, (3952)405498, факс (39543)65550.
Е-mail: paleevam@mail.ru
Методика изучения пакетов прикладных программ: из опыта работы
В статье предлагается методика интенсивного изучения пакетов прикладных программ, на примере программы MathCAD в рамках внеаудиторного занятия со студентами I курса технических специальностей, в основе которой положен опыт работы авторов.
O. V. Kuzmin
The institute of mathematics, economics and informatics of Irkutsk state university Russia, Irkutsk,Karl Marks str., 1. E-mail: quz@irk.ru M.L. Paleeva
Usolye-Sibirsk branch of Irkutsk State technological university Russia, Usolye-Sibirsk, Mendeleev str., 1. E-mail: paleevam@mail.ru
The methodic of study of an application program: from one’s experience
In this article the technique of intensive studying of an application program is offered, by the example of studying program MathCAD within the bounds out of lecture-room lessons of student’s of technical specialties, based on the author’s experience.
Сложность природы высшего образования (воспроизводство специалистов, наращивание интеллектуального потенциала общества, распространение социально значимых культурных норм и др.) требует разработки специфической системы управления образовательным процессом (ОП). Важной составляющей данной системы являются инновационные процессы. Инновационные процессы - это управляемые целостные процессы создания, восприятия, оценки, освоения и применения различных нововведений [1, с. 102-103]. Большое количество публикаций об инновационной составляющей высшего образования показывает сложность и многогранность этого процесса, заинтересованность преподавательского состава в организации такой педагогической деятельности, при которой целенаправленные изменения улучшали бы и отдельные части, и образовательную систему в целом.
Главная цель образования - овладение систематизированным и интегрированным знанием. Становление специалиста, отвечающего современным требованиям, невозможно вне связи с развитием творческих качеств, потому что невозможно дать раз и навсегда обозначенный объем знаний. В системе образования актуальной проблемой является научить современного человека в потоке информации эффективно использовать полезную для себя информацию в процессе решения различных (образовательных, научно-исследовательских, производственных и др.) задач. Обществу требуются образованные, предприимчивые люди, способные самостоятельно принимать ответственные решения, прогнозировать возможные последствия, обладать развитым чувством ответственности, мобильностью и динамизмом. В условиях бурно развивающейся информатизации общества особое значение приобретают умения автоматизировать процесс работы с информацией, организовать рациональный поиск информации и оперативной обработки значительных массивов для получения результата.
При насыщении учебных аудиторий современными информационными технологиями огромное значение приобретает поиск новых или реконструкция старых, хорошо известных методов обучения для обеспечения гармоничной взаимосвязи образовательной, развивающей и воспитательной функций обучения. Качественное получение фундаментального образования возможно при сочетании традиционных и новых форм обучения: презентации, семинары, спец-
2008/15
курсы, мастер-классы (МК), тренинги, олимпиады, конкурсы, конференции и т.д. Новые формы обучения позволяют: повысить эффективность усвоения полученных знаний, вносят необходимый элемент творчества в ОП, дают студенту инструмент для исследования. Некоторые формы (семинары, спецкурсы) направлены на получение углубленных знаний по определенному разделу. Другие формы (МК, тренинги, круглые столы, игровые технологии) создают в процессе обучения условия для самостоятельного изучения приемов и методов, с применением их на практике. Оптимальное сочетание классических и новых форм позволяет достичь лучших результатов в решении многоплановой задачи подготовки специалистов с высоким уровнем развития общепрофессиональных умений, необходимых студентам и выпускникам вузов для полного раскрытия своего потенциала в творческой профессиональной деятельности. Для решения проблемы качества подготовки специалистов важнее не механическое изменение содержания обучения, а целенаправленное использование таких подходов к организации учебной деятельности, которые стимулируют и направляют процессы саморазвития обучающихся.
Инновации в ОП формируют новые критерии качества и эффективности обучения студентов - творческое отношение студентов к учебному процессу, овладение преподавателями современными педагогическими технологиями. Использование активных методов обучения заставляет участников постоянно осмысливать свои действия, вовлекает их в партнерские отношения, ориентирует ОП на инновационное профессиональное мышление преподавателей, реализует пси-холого-педагогические условия, которые адаптируют взаимодействие преподавателя и студента.
Требования инновационного образования - уменьшение количества обязательных аудиторных занятий и значительное увеличение времени для самостоятельной работы, изменение содержания индивидуальных консультаций (не проработка теоретического материала, а партнерское общение, совместный учебный и научный поиск), оценка работы преподавателя по количеству, качеству и значимости подготовленных для применения в учебном процессе учебных, учебно-методических пособий и научной продукции. Реализация части этих требований предполагает ежедневную работу на персональном компьютере всех участников ОП. И это требует переориентации в первую очередь преподавания информатики с обучения основам компьютерной грамотности на формирование «информационной культуры» - способности специалистов использовать информационные технологии для самостоятельной добычи знания, потребности гибко изменять свои функции в труде в зависимости от запросов общества, владеющих коммуникационными технологиями, обладающих творческим мышлением. Преподавателю информатики требуется профессиональная компетентность, педагогическое мастерство, умение организовать самостоятельную работу студентов для развития интереса к знаниям, потребности в самообразовании и познавательной активности, умение создать благоприятный психологический климат для плодотворного общения.
Особую актуальность в высшем техническом образовании имеет проблема подготовки выпускников, владеющих достаточным уровнем профессиональной математической компетентности. Организация преподавания математики служит мерилом для характеристики качества образования. Студенты младших курсов технических вузов иногда сомневаются в необходимости изучения некоторых разделов высшей математики и в связи с этим задают соответствующие вопросы своим преподавателям. Если у преподавателя нет времени на подробный ответ, то общий - и часто неубедительный - ответ просто содержит ссылку на требования государственного образовательного стандарта к этим знаниям, необходимость выполнения учебных планов. Данная ситуация обусловлена тем, что предмет «Высшая математика» на первых курсах дистанцирован от практических приложений, формирует фрагментарное знание, состоящее из отдельных, часто не связанных между собой сведений; при этом студенты еще не имеют знаний по специальным дисциплинам, которые обеспечивают связь математики с будущей профессией.
Важным средством обучения математике является практика - выполнение соответствующим образом ориентированных математических заданий. При этом для повышения мотивации необходимы: разработка средств повышения интереса к изучению математических методов, интеграция с другими дисциплинами, изучаемыми на младших курсах, формирование комплексов заданий, профессионально значимых для дальнейшей подготовки.
Рынок продуктов математического программного обеспечения в век высоких технологий чрезвычайно обширен и может отвечать любым взыскательным потребностям: математическая система МаШСАБ, как одна из самых мощных и эффективных математических систем (рассчи-
тана «на всех»); MATLAB 7.0 - система компьютерной математики (численные расчеты, техническая графика, визуализация и интуитивный программный язык для применения в науке и технике); Wolfram Research Mathematics - система компьютерной алгебры; среда Maple - комплексная система компьютерной математики с программной средой для разработки математических приложений (последние три - компьютерные монстры, имеющие тысячи встроенных и библиотечных функций и изумительные возможности графической визуализации вычислений); Statistics Base for Windows 6 - пакет статистического анализа; Microsoft Office 2000 - интегрированный офисный пакет (компонент электронных таблиц - Excel - часто используется для проведения научно-технических и статистических расчетов и обработки данных); Origin - пакет научной графики (двумерной и трехмерной) с возможностями анализа данных и подгонки кривых; системы Eureka, Mercury; поразительно компактная, быстрая и удобная для простых символьных вычислений система Derive.
Сравнение приведенных систем - непродуктивно, поскольку у каждой программы есть как достоинства, так и недостатки. Нам было необходимо создать единое информационное и образовательное пространство, которое бы позволило студентам усвоить содержание теоретических знаний, овладеть средствами и обобщенными способами деятельности, развить профессиональные и личностные качества, умения и способности, при всем этом требовалось обойтись системами, поддерживаемыми Windows и имеющимися в нашем распоряжении.
При отборе продукта мы предпочли систему MathCAD, предназначенную для инженерных и математических расчетов, чрезвычайно простую в освоении и использовании. Ее интерфейс настолько удобно сделан, что студент работает с рабочим листом программы, как с листом бумаги, где он пишет формулы и математические выражения в их привычной нотации. Облегчая решение сложных математических задач, система снимает психологический барьер при изучении математики, делая его интересным и достаточно простым. Грамотное применение системы в учебном процессе обеспечивает повышение фундаментальности математического и технического образования, содействует подлинной интеграции процесса образования.
Мы разработали МК «Применение инструмента технических вычислений MathCAD», направленный на формирование средствами компьютерных технологий условий для развития способностей действовать независимо и самостоятельно при решении поставленных задач. Мероприятие ежегодно проводится с 2005 г. в рамках научно-практической конференции студентов после проведения предметной олимпиады по информатике. Мы информируем студентов о мероприятии, форме проведения, об оценке за участие в рейтинговой системе оценки знаний. Альтернативная форма подачи материала высшей математики и выполнение упражнений позволяют поднять уровень теоретического мышления студента, формируют умения исследовательской деятельности. Цель мероприятия не замена дисциплин предметной подготовки, а формирование умений работать рационально и целесообразно, повышение эффективности в подготовке студентов технического профиля. На основе личных наблюдений и опыта мы разделяем студентов на условные группы по межличностному общению. В таких группах изначально имеется студент-лидер и студент-исполнитель. Организация дифференцированногрупповой формы требует качественной проработки инструкций для выполнения упражнений. Ход выполнения каждого модуля тщательно проверен, предлагаемые указания рассчитаны на пользователей с различным уровнем начальной подготовки. Преподаватель координирует выполнение заданий, порядок заданий, обмен мнениями и демонстрацию правильного результата между группами, назначение консультантов из более работоспособных групп. Опыт показал, что такая форма обучения востребована, учебная деятельность при этом приобретает исследовательскую направленность, что стимулирует стремление студента к индивидуальной самостоятельной работе.
При знакомстве с системой MathCAD в формате МК мы предлагаем студентам технического профиля практические примеры и четкие инструкции для выполнения следующих упражнений:
1. Простые вычисления.
2. Операции с векторами и матрицами.
3. Дифференцирование и интегрирование; построение графиков. Построение трехмерных графиков.
4. Решение нелинейных уравнений.
5. Решение систем линейных уравнений.
2008/15
6. Метод преобразования уравнения плоскости при вращении системы координат вокруг начала координат.
7. Метод преобразования уравнения прямой при вращении системы координат вокруг начала координат.
Для знакомства с простыми вычислениями предлагается задача: найти ребро куба, равновеликого шару, площадь поверхности которого равна площади боковой поверхности прямого кругового конуса, у которого высота вдвое меньше, чем длина образующей. Объем этого конуса равен 1. До инструкций мы предлагаем основные геометрические формулы, требуемые при расчете. После выполнения инструкций, получения ответа и сравнения его с результатом, предлагается изменить первоначальное значение объема конуса и перейти к окончательным расчетным формулам, в которых результат расчета сразу же отражает новые начальные данные.
Г1"
V =
Операцией с векторами и матрицами предлагается задача разложения вектора
'12 2_
М = 2 6 1
2 1 -1
по нор-
мированным собственным векторам матрицы
Кроме этого для двух матриц требуется: определить матрицы А1 и В1; определить матрицу А В; найти определитель матрицы А; определить матрицу А"1; найти произведение А'1-А и сравнить результат с единичной матрицей; используя матричное выражение АЛ-В=Х вектора неизвестных X системы линейных уравнений А Х=В, получить решение системы линейных уравнений. Выполнить проверку, используя матричное уравнение.
Далее предлагается решить задачу: для функций
y
x 2 XI
(Xos (x)+sin (x)); y=x X (cos 2 (x)+ln (x 2))
1) В аналитическом виде определить производные;
2) Вычислить неопределенные интегралы от полученных выражений;
3) Вычислить определенные интегралы в пределах от 0 до 1;
4) Построить графики в декартовой и в полярной системах координат.
Для решения нелинейных уравнений fx)=0 в системе MathCAD предлагаем использовать функцию гоо^(выражение, имя переменной, [a,b]). Для поиска всех корней многочлена f(x) степени n имеется функция polyroots(V), где V - вектор коэффициентов многочлена, имеющий длину n+1. Данная функция определяет действительные и комплексно-сопряженные корни.
Решение систем 4-х линейных уравнений с 4-мя неизвестными требует использования векторных и матричных операторов или встроенной функции Ьо1уе(матрица коэффициентов системы, матрица столбец свободных членов системы).
Для реализации 6 и 7 упражнений предлагаем аналитический анализ преобразования плоскости (и прямой) общего положения в частное положение (параллельное конкретной координатной оси или координатной плоскости), рассматриваем повороты (без перемещения) вокруг осей X, Y, Z, демонстрируем способы задания 3D-графиков и матрицы поворота на угол р относительно оси X (rotX), Y (rotY), Z (rotZ):
0 0 0^| f cos(p)
cos(p) - sin(p) 0 0
, rotY =
- sin(p)
0
rotX =
Г1
0
0
0
rotZ =
sin(j) cos(j)
00
ч
Гcos(j) - sin(j) sin(j) cos(j)
00 00
0^
0
0
1
0^
0
0
1
sin(j)
0
cos(j)
0
0^
0
0
1
Цель МК - получение новых знаний и информации, которые дают толчок дальнейшим размышлениям, чувство удовлетворения, связанного не только с преодолением математических
Н.А. Ладнич. О формировании профессионально-экологической культуры врача на примере преподавания медицинской физики
трудностей при решении задач, но и с применением при этом информационных технологий. Опыт показывает, что наилучшим является поэтапный способ обучения, который заключается в том, что перед студентами ставятся последовательно одна за другой посильные теоретические и практические задачи, решения которых дают очередную порцию новых знаний. В этом случае с помощью задач, последовательно связанных друг с другом, можно ознакомить студентов с довольно сложными математическими теориями. Например, задачи преобразования уравнений плоскости или прямой можно использовать для иллюстрации соответствующих фактов, выработки ассоциации с понятиями начертательной геометрии, для стимулирования самостоятельного изучения новой темы «Однородные координаты и понятие бесконечно удаленной точки», рассмотрения на примерах функции «Матрица преобразования в системе MathCAD» -переноса начала отсчета и изменения масштаба осей.
Успех учебной деятельности в данной нетрадиционной форме определяется четкими формулировками задач и конкретными инструкциями для их верного решения. Итогом нашей работы является система упражнений, ориентированных на овладение совокупностью действий, позволяющих оптимально получить требуемый результат, создание и апробирование комплекса заданий для разработки учебно-методического пособия по изучению метода преобразования координат с проецированием на понятия начертательной геометрии - обязательной части государственного образовательного стандарта высшей технической школы.
Литература
Коджаспирова Г. М. Словарь по педагогике / Г. М. Коджаспирова, А.Ю. Коджаспиров. - М.: МарТ; Ростов н/Д: МарТ, 2005.
References
Kodzhaspirova G.M., Kodzhaspirov A.Yu. Glossary by pedagogic. - M.: MarT; Rostov n/D: MarT, 2005.
УДК 378: 614.253.4 Л 153
Н.А. Ладнич
Читинская государственная медицинская академия Россия, Чита. E-mail: Natladn@mail.ru
О формировании профессионально-экологической культуры врача на примере преподавания медицинской физики
В данной статье изложен анализ понятия «профессионально-экологическая культура врача», включающего в себя аксиологический, информационный и деятельностный элементы. На примере преподавания дисциплины «медицинская физика» рассматриваются возможности совершенствования экологической подготовки студентов медицинских вузов. Установлены профессионально-экологические представления, знания и умения, которые могут быть приобретены студентами в процессе обучения медицинской физике.
N.A. Ladnich
Chita State Medical Academy Russia, Chita. E-mail: Natladn@mail.ru
The formation of doctor’s professional ecological culture in the course of teaching of medical physics
Axiologic, information and functional aspects of the doctor’s professional - ecological culture are analysed in the paper. Opportunities of students’ ecological education improvement are examined on the basis of teaching of medical physics. Professional ecological knowledge and skills which may be acquired in the course of medical physics are given.
Улучшение качества подготовки специалиста в высшей школе современная отечественная педагогика связывает не только с пересмотром содержания и организации профессионального образования, но и с анализом особенностей формирования профессиональной культуры. Объективная необходимость повышения уровня медицинского обслуживания в XXI в. не может
