Формирование УМК дисциплин путем внедрения комплексных элементов образовательного процесса Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Территория науки, 2013, № 2

некой «дополнительной дисциплины» (не понятно к чему дополнительной), а как выполняющей широкий спектр социокультурных функций, формирующий компетентностные характеристики выпускников вузов, их психологическую готовность к разнообразным направлениям профессиональной деятельности и специальностям.

В обществе, в условиях модернизации образовательных структур. У каждого молодого человека физическое воспитание является источником внутреннего

Совершенствования независимо от рода его занятий. Физическая культура в равной мере отпущена каждому и ее отсутствие не может быть восполнено ничем (В.Н.Платонов).

Список литературы

1. Выдрин В.М., Зыков Б.К., Лотоненко А.В. «Физическая культура с тудентов вузов.»: уч.пособие - Воронеж, ВГУ, 2004 - 128с

2. Лотоненко А.В., Стеблецов Е.А. Молодежь ифизическая культура. - М: ФОН. 2003 - 317с.

3. Лубышева Л.И. Современный ценностный потенциал физической культуры и спорта и путь его освоения обществом и личностью // Теория и практика физич. культуры. - 1997. - №6. - с. 10-15.

Кустов А. И., Добрачёва А. Н.,Зеленев В. М., Мигель И. А.

ФОРМИРОВАНИЕ УМК ДИСЦИПЛИН ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Воронежский государственный педагогический университет, Воронежский экономико-правовой институт,

ВУНЦВВС ВВА им. профессора Жуковского Н.А. и Гагарина Ю.А.

Ключевые слова: образовательный процесс, образовательные программы, учебно-методический комплекс.

Keywords: educational process, educational programs, training complex.

Аннотация: Представлены авторские разработки в области

внедрения информационных технологий в УМК ряда дисциплин. Показано, что при внедрении комплексных элементов эффективность процесса обучения существенно повышается

Abstract: The application of author’s elaborations in information technology region of education process for economy, technology and nature science is present. We are demonstrated, that effectiveness of education

26

Территория науки, 2013, № 2 process was increased essentially.

Одной из актуальных проблем современного образования является проблема разработки учебно-методических комплексов (УМК) дисциплин в соответствии с требованиями компетентностного подхода [1,2]. Существует целый ряд направлений трансформации образовательного процесса. Однако, одним из наиболее эффективных направлений совершенствования УМК, на наш взгляд, является внедрение комплексных элементов [3,4]. Этот метод подразумевает построение дисциплин в виде крупного, завершенного проекта. В его состав входят: бизнес-план (набор теоретических представлений и базовых закономерностей в виде лекций); лабораторно-практические занятия (вырабатывающие умения и навыки в процессе решения конкретных практических заданий); тестовые задания (в том числе и на основе цифровых образовательных ресурсов - ЦОР). При этом, каждая из отдельных комплексных лабораторных работ (КЛР), является микропроектом, т.е. касается одной темы, но различных её аспектов. Для построения траектории обучения в соответствии с предлагаемой методикой образования с помощью внедрения комплексных элементов нами разработан ряд учебно-методических пособий, обеспечивающий УМК нескольких дисциплин. Пример одной из КЛР приведен ниже.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. ТЕМА: ОПТИМИЗАЦИЯ ЦЕНЫ ВОДОСНАБЖАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Введение. Водоснабжение жилого дома с большим количеством этажей отличается большой производительностью. При централизованной схеме водоснабжения многоэтажного дома строят одну достаточно мощную станцию. Она полностью подготавливает воду и подает её в квартиры. Схема водоснабжения жилого дома может быть построена по-разному. Выбор той или иной схемы обусловлен рядом причин. Прежде всего, это качество воды на входе, надежность всей системы, экономическая составляющая и проч.

Система водоснабжения многоэтажного дома включает системы насосного оборудования, стояки, поквартирные разводки, запорнорегулирующую арматуру и приборы учета, фильтровальное оборудование. Насосное оборудование должно соответствовать расходу и напору воды, а также гигиеническим требованиям. Около 20 лет назад в применении были только трубы из оцинкованной стали, а совсем недавно появились полипропиленовые, полиэтиленовые, металлополимерные, медные и нержавеющие трубы. Чтобы заменить

27

Территория науки, 2013, № 2

стальные трубы пластиковыми, нужно сделать перерасчет. Рассмотрим один из примеров определения оптимальной цены установки всдоснабжаюшей системы с помощью информационных технологий.

Постановка целей занятия: для некоторой бригады, выполняющей монтаж систем водоснабжения, необходимо определить её оптимальную цену. Для этого необходимо учесть результаты продаж за прошедший период (например, за год). Их количество (более 300 шт.) и цены задаются в виде таблиц в MS Excel. Рассчитав доход и прибыль, необходимо оптимизировать уровень цены так, чтобы обеспечить максимальную прибыль.

Программное обеспечение: OS Windows, MS Excel, MS Word

Краткие теоретические сведения

В настоящее время образовательный процесс стал значительно эффективнее благодаря применению информационных технологий. Например, расчёт оптимальных технологических параметров оборудования может быть выполнен в ходе решения оптимизационных задач. Одной из них является задача поиска максимальной прибыли.

Алгоритм решения задачи следующий:

- по экспериментальным данным построить график, получить тренд зависимости;

- для полученного тренда определить коэффициент аппроксимации и аналитическое выражение;

- провести оптимизацию и поиск оптимальной цены (с использованием встроенной функции “ Поиск решения”).

•Щ Файл Пивка Ik Вставка Фоомат Сервис Данные Окно Справка

I Подбор параметре,. 1 Поиярешенил, UHl" -ijjiAriaiCyi ,10 ,|,Ж f Ч

D15 т f,

А 1 В Параметры,. F | G | Н | 1 | J К L

1 2 3 4 5 6 7 8 Количество продаж [систем) 4 1 * 1 л 70 ОТ 27 36 39 41. 43 44 46

Цена монтам [в тыс. руб.) Доход [в тыс. руб.) Прибыль (а тыс. руб.) 1)0 80 15 70 65 60 55 5»

400 950 1350 1955 2160 2700 2730 2655 2580 2420 2300

92 218,5 310,5 449,65 496,8 621 627,9 612,95 593,4 556,6 529

Рис.1. Введение начальных данных на рабочий лист

28

Территория науки, 2013, № 2

На первом этапе вводятся начальные данные в поле рабочего листа (см. рис.1), таким образом, чтобы на основе экспериментальных данных можно было получить графическую зависимость. При этом, обеспечение расчёта дохода и прибыли может быть осуществлено в автоматическом режиме, с использованием стандартных математических функций (например, “МУМН”). Результат расчётов приведен на рис.2. На рис.3 представлен первый этап построения экспериментального графика.

I Щ Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Данные Окно Справка

У т А| L Я* !1ШШ -® 1) Aria Cyr . 10 4* ^ His *3 II

L5 ’ f,

А в с в Е F G H 1 J к L

1 1 Количество продаж (систем) 4 10 15 23 27 35 39 41 43 44 46

2 Цена монтажа (втыс. руБ.) 100 95 90 05 00 75 70 65 60 И 60

3 Доход [в тыс. руб.) =В1*В2 =сш =D1*B2 =ЕТЕ2 =F1*F2 =G1*G2 =HTH2 =1112 =J1*J2 =K1'K2 =LTL2

4 Прибыль (в тыс. руб.) =33*0,23 =03*0,23 =D3*0,23 =ЕЗ*0,23 =F3*0,23 =G3*0,23 =H3*0,23 =13*0,23 =J3*0,23 =K3*0,23 =L3*0,23

5

6

7

8

9

Рис.2. Формульное задание данных

На втором этапе вызывается тренд экспериментальной кривой, для которого коэф-фициент аппроксимации самый высокий, получают уравнение тренда. Уравнение позволяет производить анализ зависимости, выявлять экстремальные значения (см. рис.4).

29

Территория науки, 2013, № 2

jBiauUdtiiyanjiiB- л о * • и ищ™

~ Til М = -0.449-7*A8^2-»- 58,64-&*А8-1292,3

Чж К Ч [Ш Щ т jgj,g 'А ООО ^ Щ

1 Количество продаж (систе-ги)

23 27 36 39 41 43

Цена монтажа (в тыс, руб.)

75 7» 65 60

Доход (в тыс, руб.)

2700 2730 2665 2580

Прибыль (в тыс, руб.)

219 311 449,7 497 521 628 613 593,4 556,6 529

Ж

прибыль

800

600

400

200

0

Определение оптимальной цены продаж

у = -0,4497k2 + 58,649* -1292,3

R^i ^3847

щз ^4^49,65

Х21Й5

50 60 70

90 цена 100

Рис.4. Получение тренда, его уравнения и коэффициента аппроксимации

На третьем этапе вводятся текущие значения цены (ячейка А8) и соответствующая тренду формула (В8). Выбрав целевую ячейку (В8), проводим оптимизацию цены по уровню прибыли (рис. 5).

ц *а • ./1 -IFH* ж-i- ■ а_ви •>.... та д is si- •»• А .

В8 р Щ -0,4497'А8П2+58,Н9'А8-1292,3

Рис.5. Вызов функции “Поиск решения 30

Территория науки, 2013, №2

2 3 4 Н D | О I U | С Microsoft Excel 11 .0 Отчет по результатам Рабочий лист: [Щуки-01.х1$]ЛистЗ Отчет создан: 20.06.201211:59:06

6 Целевая ячейка(Максимум)

7 Ячейка Имя Исходное значение Результат

S $Е|8 У 272,6017 619,9221487

3 10 11 Изменяемые ячейки

12 Ячейка Имя Исходное значение Результат

13 ИМ х 93 65,20902764

Рис.6. Отчёт по результатам

Четвёртый этап посвящен анализу результатов с помощью встроенной функции “Поиск решения” (в поле которой вводятся значения целевой и изменяемой ячеек, ограничения). Сформированный по результатам её применения отчёт представлен на рис.7.

Таким образом, анализ результатов с помощью функции “Поиск решения” показывает, что при снижении цены с 93 тыс. руб. до 65,2 тыс. руб. (примерно на треть), прибыль повышается в 2,3 раза (с 273 до 620 тыс. руб.).

Вторая часть работы посвящена поиску минимальных затрат на создание сложной конструкции. Количество элементов в ней варьируется от 150 до 500 шт. (см. рис. 7). При увеличении количества элементов существенно меняются её различные характеристики. Например, до 300-320 надёжность и потребительские свойства возрастают. А начиная с 360-380 - падают. Чтобы определить наиболее оптимальную конструкцию (по количеству элементов) необходимо было изготовить ряд конструкций и рассчитать удельные затраты. Построив график экспериментальной зависимости (рис.8), получают тренд, его коэффициент аппроксимации и уравнение тренда (рис.9 и 10). По уравнению, размещенному в одной из ячеек, проводят анализ (рис.11 ) на оптимальность (с помощью встроенной функции “Поиск решения”). Затем получают значение количества элементов, при котором затраты минимальны (см. рис. 12-17).

31

Территория науки, 2013, № 2

Правка Ы Вши Формат Сеанс Данные Окно Сиш 1 '§1^ '1*1 зI?is§11'/'|

L7 ] Ц

А в С | D | Е F G н 1 I J | К I L 1 1

1 Кмичество элементм [в конструкции] 151 f. 213 245 2!! Л! 347 351. 422. i 418

2 Затраты!нарирнструр! 111 И Я «1 5211 41 И 4461 5611 И 114)1

3

1

S

s

Рис. 7. Данные о зависимости затрат на конструкцию от количества элементов в ней

графической зависимости

затраты”

32

Территория науки, 2013, № 2

] Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Диаграмма Окно Справка

" ’it "

ZJUL

. i|:AriilCyr

'll*

К 4 ё * J

3

1 Количество элементов (в конструкции)

187 213 245

318 347 398

2 Затраты (на единицу конструкции)

12000 10040 8750 6540 5200 4780 3880 4460 5690 9980 11400

Зависимость удельных затрат конструкции от количества элементов

Затраты

2000

О

И

\8750

\ 5540 /

/ж ■4460

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Число элементов

Рис. 10. Экспериментально полученная зависимость “число

Рис. 11. Вызов тренда для экспериментальной зависимости

33

Территория науки, 2013, № 2

Рис. 12. Выбор тренда с максимально возможным

Рис. 13. Получение уравнения тренда (при коэффициенте аппроксимации свыше 0,95)

34

Территория науки, 2013, № 2

для нахождения оптимального числа элементов конструкции (обеспечивающее минимум затрат)

35

Территория науки, 2013, № 2

Рис. 16. Получение оптимального числа элементов конструкции _________________(с затратами в 4274,42 руб.)____________

aj Файл Правка Ввд Вставка Формат Сервис Данные Окно Справка

Н23 Р f*

j j Anal Cyi

4*

В | c |

Г7

Microsoft Excel 11.0 Отчет по результатам Рабочий лист: [Книга1]Лист1 Отчет создан; 31.03.201J 19:51:33

Целевая ячейка (Минимум)_______________________

Ячейка Имя Исходное значение Результат MS у .8954 4274,421237

Изменяемые ячейки*-__________________________

Ячейка Имя Исходное значение Результат

$А$5 х _ 200 333,0370632

16 Ограничения

Ячейка Имя Значение Формула Статус Разница

$А55 х 333.0370632 $А$5<=495 несвязан. 161,9629368

$А$5 х 333,0370632 $А$5>=155 не связан. 178,0370632

Рис. 17. Отчёт по результатам (оранжевые стрелки - наиболее оптимальный вариант)

36

Территория науки, 2013, № 2

Проведенные в ходе образовательного процесса эксперименты по применению предложенной методики формирования УМК дисциплин путем внедрения комплексных элементов продемонстрировали существенное повышение интереса студентов к изучаемой дисциплине, к пониманию её возможностей и овладению рядом полезных компетенций. Успеваемость при таком подходе повышается не менее чем на 15 - 22%.

Список литературы

1. Компетентностный подход в педагогическом образовании: Коллективная монография / Под ред. В.А.Козырева и Н.Ф.Радионовой. - СПб.: Изд-во РГПУ им.А.И.Герцена, 2004, 187 с.

2. Глазунов И.Г., Мигель И.А., и др. Разработка и внедрение информационных инновационных технологий в образовательный процесс // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы университетского образования.», Тольятти, апр. 2010, т. 2, 263 с. (с. 190-192).

3. Плетнёва Е.А. и др. Использование информационных технологий для совершенствования процесса подготовки специалистов в различных областях знаний //Территория науки. 2009 - №10(11), с. 18 - 30.

4. Кустов А.И., Тарлавский В.И., Мигель И.А. Повышение эффективности проведения занятий по физике с использованием информационных технологий // Образовательные технологии - науч.-технич. журн. №2. (24).2007. Воронеж. С.19-23.

5. Кустов А.И., Меркулов С.А., Щербинин И.А. Разработка элементов инновационных учебно-методических комплексов с применением ИТ / Тезисы докладов V Региональной науч.- практ. конференции “Информационные технологии в образовательном процессе педагогического ВУЗа и школы”. -Воронеж: 2011.-144 с (с.49-52).

37