CC BY
20
характеризует среднюю по кристаллу степень окружения атомов одного сорта атомами другого сорта и вводится через вероятности соседства соответствующих атомов. Степень дальнего порядка в этой методике определить затруднительно, так как даже при сравнительно низких температурах модельная система разбивается на так называемые антифазные домены, в результате чего среднее значение параметра дальнего порядка всего кристалла может оказаться близким к нулю или даже равным нулю. Возможно определение параметра дальнего порядка в каждом из образовавшихся доменов, а затем его усреднение по всем доменам, однако эта процедура нерегулярная и
должна проводиться под контролем преподавателя.
Заключение. Таким образом, метод Метрополиса может применяться не только в научном, но и в учебном компьютерном эксперименте, позволяя создать учебный компьютерный эксперимент, недоступный другим методам машинного моделирования. Создаваемый компьютерный эксперимент обладает высокой степенью наглядности и позволяет изучать строение различных веществ на молекулярном уровне в рамках адекватной модели, соответствующей современным физическим представлениям.
Литература
1. Гулд Х.; Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике; В 2 ч. - М.: Мир, 1990.
2. Биндер К. Общие вопросы теории и техники статистического моделирования методом Монте-Карло // Методы Монте-Карло в статистической физике. - М.: Мир. - 1982. - С. 9-57.
3.. Толстик А.М. Применение метода Монте-Карло в учебном компьютерном эксперименте по физике // Информационные технологии. - 2001. - № 9. - С. 53-55.
4. Metropolis N., Rosenbluth A.W., Rosenbluth M.N., Teller A.H., Teller E. Equation of State Calculations by fast Computing Machines // J. Chem. Phys. - 1953. - Vol. 21. - P. 1087-1103.
О СОДЕРЖАНИИ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ИНФОРМАТИКЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ
Т.С.Буторина, д. п. н., проф., проф. каф. Педагогики и психологии Тел.: (8182)216185,E-mail: [email protected] Е.В.Ширшов, к. т. н., доц., доц. каф. Автоматизированной обработки
экономической информации Тел.: (8182)218981, E-mail:[email protected] Архангельский государственный технический университет (АГТУ)
http://www.agtu.ru А. Н. Ундозерова, доц. каф. Инженерной графики и САПР Тел.: (8184)584582, E-mail:[email protected] СевМашВТУЗ (Северодвинский филиал СПбГМТУ)
Up-to-date electronic systematic educational complex project conceptions describe in the this article. The recommendations on special disciplinies systematic ensurance and «Computer Education» program for future computer operators are involved.
Интенсификация информационных процессов во всех сферах человеческой деятельности привела к появлению новой парадигмы образования, которая способствует раскрытию творческого потенциала личности и воспитанию потребности непрерывного самосовершенствования. В связи с этим для решения задач повышения фундаментальности образования, его гуманизации и гуманитаризации в сочетании с усилением практической направленности современные
высшие учебные заведения ищут пути интенсификации образовательного процесса за счет оптимального сочетания традиционных и инновационных форм, методов и средств обучения.
Одним из инновационных направлений образовательных технологий, начиная с 60-х годов прошлого столетия, является применение компьютеров в учебном процессе. Компьютерные технологии используются как для совершенствования традици-
онных форм организации учебного процесса за счет формирования положительной мотивации к учению, индивидуализации обучения, поддержания постоянной обратной связи (А.И.Берг, В.П.Беспалько, М.А.Готлиб, Н.М.Розенберг, Н.Ф.Талызина и др.), так и для создания такого процесса обучения, в котором обучаемый является активным и равноправным участником учебной деятельности (А. А. Андреев, А.М. Коротков, В. А. Красильникова, В.М. Монахов, И.В. Роберт, Т.А. Сергеева и др.). Это отражается в появлении таких понятий и явлений, как информационно-образовательная среда и информационно-образовательное пространство.
Единое информационно-образовательное пространство - реальность, организованная и управляемая единой выработанной концепцией, подходами и механизмами реализации общей стратегии существования, развития и достижения целей повышения культурного, образовательного и профессионального уровней субъектов, объединенных на единой информационно-технологической основе для поддержания обучения и воспитания субъектов выделенного пространства (А.А.Веряев, В.А. Красильни-кова, И.К.Шалаев и др).
Информационно-образовательная среда определяется как совокупность информационной, технической и учебно-методической подсистем, целенаправленно обеспечивающих учебный процесс, а также его участников (А. А. Андреев), или как многоаспектная, целостная социально-психологическая реальность, обеспечивающая совокупность необходимых психолого-педагогических условий, современных технологий обучения и программно-методических средств обучения, построенных на основе современных информационных технологий, предоставляющих необходимое обеспечение познавательной деятельности при работе с информационными ресурсами (В. А. Кра-сильникова).
Проведенные исследования показывают, что в настоящий период основной тенденцией проектирования современных дидактических систем является стремление к интеграции различных средств информати-
зации, задействованных в учебном процессе (электронные пособия, обучающие программы, средства автоматизированного контроля знаний, электронные учебники и тренажеры), в единые программно-методические комплексы, рассматриваемые как образовательные электронные издания и ресурсы (В.В. Гриншкун, С.В. Доманова Е.В. Ширшов и др.).
Электронные учебно-методические комплексы представляют собой интегрированную совокупность на-учно-педагоги-ческого, учебно-методического, программно-технического обеспечения, размещаемого на электронных носителях и являющегося средством овладения реальной предметной деятельностью, осуществляемой в информационно-образовательной среде, в цельях реализации основных положений личностно-ориентированного обучения. Основу электронных учебно-методических комплексов составляют модули управления, обучения, контроля и информационно-справочный модуль.
При разработке новых моделей обучения необходимо учитывать, что существует достаточно большая группа студентов, которые хотели бы получить полноценное образование на очном отделении, но не имеют возможности регулярно посещать лекции в вузе в связи с трудовой деятельностью, занятиями спортом, наукой и пр. Реалии современной жизни таковы, что значительная часть студентов обучаются на внебюджетной (коммерческой) основе и вынуждены искать дополнительный заработок для оплаты своего образования. Другой достаточно многочисленной группой нуждающихся в дистанционных формах обучения являются спортсмены, пребывающие на сборах, студенты, активно занимающиеся научно-исследовательской работой, ухаживающие за малолетними детьми, имеющие существенные отклонения в состоянии здоровья и др. Таким образом, электронные учебно-методические комплексы могут использоваться как студентами заочниками, так и студентами очной формы обучения для самостоятельной работы.
Обучающий модуль, наряду с электронными пособиями учебно-методического комплекса, содержит обучающие, демонстрационные, моделирующие программы, обеспечивающие создание информационно-образовательной среды. Нами разрабатывается электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных» для студентов второго курса, обучающихся по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». Комплекс содержит рабочую учебную программу дисциплины, методические указания к выполнению лабораторных работ и к практическим занятиям, тест предэкзаменационного контроля.
Так, например, пособие к практическим занятиям содержит методические указания к следующим темам: алгоритмы исчерпывающего поиска, комбинаторика на шахматной доске, метод ветвей и границ, сетевое планирование, эвристические алгоритмы для задач теории расписаний, алгоритмы на графах. Методическое пособие к практическим занятиям представлено в ИТЫЬ-формате и содержит ссылки к демонстрационным программам (исчерпывающий алгоритм для задачи коммивояжера, задача об упаковке рюкзака, нахождение кратчайших расстояний в графах, нахождение остовного дерева минимального веса, топологическая сортировка, задача о максимальном потоке, алгоритм Джонсона для составления расписания в конвейерной системе и др.), к программам-тренажерам (пошаговое решение задач методом ветвей и границ, задач сетевого планирования).
Программа-тренажер «Метод ветвей и границ» может быть использована студентами при самостоятельной подготовке к контрольной работе на тему «Решение задачи коммивояжера методом ветвей и границ». На рис. 1 (см. 3-ю стр. обл.) показан интерфейс обучающей программы «Метод ветвей и границ».
Программа имеет удобный пользовательский интерфейс, позволяет менять исходные данные - значения матрицы стоимости в задаче коммивояжера. В процессе решения обеспечивается пошаговое интерактивное взаимодействие пользователя и вычислительной системы: обучаемому разъясняется суть выполнения каждого следующего этапа расчета, проверяется правильность выбора очередного ребра ветвления и вычисления верхней границы рассматриваемо-
го множества туров. При этом программой осуществляется контроль каждого шага расчета - вычисления минимальных элементов строк и столбцов; приведения матрицы стоимости; определения максимальных по стоимости путей, альтернативных нулевым значениям матрицы; исключения из матрицы соответствующих этим путям строк и столбцов и элемента, образующего цикл с уже выбранными в тур ребрами; вычисления верхних границ множества туров, в которое входит ребро ветвления, и множества туров, в которое не входит ребро ветвления. В случае неправильных действий пользователя указывается тип и место ошибки (строка, столбец, неверное значение) и предлагается вернуться к предыдущему шагу.
В результате решения задачи коммивояжера методом ветвей и границ обучаемый с помощью программы-тренажера строит дерево решений, формирует тур коммивояжера и значение стоимости туров. Если существует неисследованная вершина с меньшей стоимостью, то программа позволяет вернуться к ней и продолжить поиск оптимального решения. На рис. 2 (см. 3-ю стр. обл.) представлено дерево решений задачи коммивояжера методом ветвей и границ.
Методическое пособие к выполнению лабораторных работ представлено в ИТЫЬ-формате и содержит ссылки к инструментальным средствам анализа эффективности алгоритмов сортировок и поиска, к демонстрационным программам, визуализирующим размещение элементов динамических структур данных в памяти, представляющим протекание вычислительных процессов. Так, на рис. 3 (см. 3-ю стр. обл.) показан один из шагов демонстрационной программы «Поиск в глубину», которая описывает пошаговый процесс обхода графа, представленного в виде динамической структуры данных -списков инцидентности, методом поиска в глубину. Аналогично моделируется после -довательность шагов при поиске в ширину. Демонстрационные программы позволяют студентам «увидеть» процессы, происходящие в памяти, и самостоятельно реализовать описанные алгоритмы на языках про-
граммирования высокого уровня (Паскаль, Си++).
В разработке обучающих программ в рамках курсового и дипломного проектирования принимали участие студенты старших курсов указанной специальности. Навыки разработки программных средств учебного назначения оказываются весьма полезными для тех выпускников, которые остаются работать на кафедрах, в других вузах в качестве преподавателей или становятся учителями информатики в колледжах и общеобразовательных школах, а также для тех, кто собирается работать в сфере развивающегося быстрыми темпами промышленного производства педагогических программных средств. Специалисты, имеющие опыт разработки обучающих систем, востребованы и на крупных промышленных предприятиях, ведущих самостоятельную подготовку и переподготовку кадров, а также на предприятиях, которые занимаются созданием новых сложных механизмов и технологий и предлагают потребителям компьютерные средства, облегчающие и ускоряющие процесс их освоения и внедрения.
Нами разработан спецкурс дисциплины «Компьютерные технологии обучения», главная цель которой заключается в приобретении студентами теоретических знаний в области компьютерного обучения и практических навыков разработки обучающих систем. При изучении дисциплины рассматриваются понятийный аппарат и перспективы развития компьютерных технологий обучения, философские и психолого-педагогические основы компьютерного обу-
чения, классификация направлений и средств компьютерного обучения, а также основные принципы разработки сценариев, интерфейсов, алгоритмов обучающих программ, управляющих и контролирующих модулей.
Изучение дисциплины базируется на знаниях и навыках, полученных студентами при освоении социально-гуманитарных и естественнонаучных дисциплин: «Философия», «Психология и педагогика», «Информатика», «История информатики и вычислительной техники» и др.; общепрофессиональных и специальных дисциплин: «Программирование на языках высокого уровня», «Структуры и алгоритмы обработки данных», «Объектно-ориентированное программирование», «Визуальное программирование», «Теория вычислительных процессов», «Интерактивные графические системы», «Компьютерное моделирование», «Системы искусственнного интеллекта», «Человеко-машинное взаимодействие».
По окончании курса предусмотрено выполнение курсовой работы в форме разработки программы-тренажера, моделирующей программы, тестирующей программы, экспертной обучающей системы или гипертекстового учебника. Включение спецкурса «Компьютерные технологии обучения» в программы подготовки специалистов по разработке программного обеспечения вносит элементы гуманитаризации инженерного образования, обеспечивает усиление междисциплинарных связей, способствует повышению качества подготовки и уровня востребованности выпускников.
Литература
1. Андреев А. А. Дидактические основы дистанционного обучения в высших учебных заведениях: Автореф. дисс... д-ра пед. наук. - М., 1999. - 29 с.
2. Берг А. И. Творческий специалист и адаптивное обучение //Вестник высшей школы. - 1971. - № 3.
3. Беспалько В. П. Программированное обучение. Дидактические основы. - М.: Высшая школа, 1970. - 300 с.
4. Гершунский Б. С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы. - М.: Педагогика, 1987. - 264 с.
5. Готлиб М. А. Структура АОС //Информатика и образование. - 1987. - № 3. - С. 11-19.
6. Гриншкун В. В. Развитие интегративных подходов к созданию средств информатизации образования: Автореф. дисс. ... д-ра. пед. наук: 13.00.02. - М., 2004. - 56 с.
7. Доманова С.Р. Педагогические основы новых информационных технологий в образовании: Автореф. дисс. ... д-ра пед. наук: 13.00.01. - Ростов н/Д, 1995. - 39 с.
8. Ершов А. П. и др. Концепция информатизации образования //Информатика и образование. -1988. - № 6. - С. 3-31.
9. Коротков А.М. Теоретико-методическая система подготовки учащихся к обучению в компьютерной среде: Автореф. дисс. ... д-ра пед. наук: 13.00.01. - Волгоград, 2004. - 44 с.
10.Красильникова В. А. Становление и развитие компьютерных технологий обучения: Монография. - М.: ИИО РАО, 2002. - 168 с.
11. Монахов В. М. Проектирование и внедрение новых технологий обучения //Советская педагогика. - 1990. - № 7. - С. 17-22.
Образовательная среда
12. Невуева Л., Сергеева Т. О перспективных тенденциях разработки педагогических программных средств // Информатика и образование. — 1990. — № 5. — С. 5-10.
13. Роберт И. В. Теоретические средства создания и использования средств информатизации образования: Автореф. дисс. ... д-ра пед. наук: 13.00.02. — М., 1994. - 39 с.
14. Соловов А.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения : Учебн. пос. . — Самара: СГАУ, 1995. - 138 с.
15. Талызина Н. Ф. Теоретические основы программированного обучения. — М.: Знание, 1968. — 102 с.
16. Ширшов Е. В., Чурбанова О.В. Педагогические условия проектирования электронных учебно-методических комплексов: Монография. - Архангельск, 2005. - 307 с.
ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРОВ-ХИМИКОВ
А.С. Буйновский, д.т.н., проф. Тел.: (8-38-23)54-49-07, E-mail: [email protected]
С.А. Безрукова, к.х.н., ст. преп. Тел.: (8-38-23)54-49-07, E-mail: [email protected]
М.К. Медведева, зав. лабораторией Тел.: (8-38-23)54-49-07, E-mail: [email protected]
П.Б. Молоков, асп. Тел.: (8-38-23)54-49-07, E-mail: [email protected] Северская государственная технологическая академия http://www.ssti.ru Н.Ф. Стась, к.т.н., доц. Тел.: (8-38-22)56-34-74 Томский государственный политехнический университет http://www.tpu.ru
The automated diagnostic «Test — chemistry» complex, allowing to carry out the initial control of knowledge of first-year students to reveal a possession degree of base knowledge, the skills, which are necessary for the beginning of training is developed and is offered.
Попытки улучшить качество образования, не подкрепленные действенными методами проверки знаний, не приносят, как правило, желаемых результатов. Поэтому обязательным и необходимым элементом обучения, способствующим улучшению качества подготовки специалистов, является четкая постановка организации контроля знаний. В настоящее время, в связи с падением мотивации учебной деятельности студентов, роль контроля знаний особенно возрастает.
Контроль - важнейший, обязательный элемент технологии обучения. От его правильной организации во многом зависят эффективность управления учебно-воспита-
тельным процессом и качество подготовки специалиста. Обучение не может быть полноценным без регулярной и объективной информации о том, как усваивается студентами материал, как они применяют полученные знания для решения практических задач [1].
Весьма важен отбор содержания контроля. Преподавателю всегда приходится сталкиваться с тем, что все проверить просто невозможно, хотя и очень хотелось бы. В процессе планирования содержания контроля необходимы более глубокое и полное отображение определенной предметной области, раздела, темы, их уточнение и детализирование, ранжирование по степени важности [2].
В зависимости от этапов обучения контроль бывает разных видов, а также может осуществляться с помощью разнообразных методов и форм.
Обычно пользуются тремя видами контроля - текущим, промежуточным и итоговым. Однако, ограничение видов контроля в
