CC BY
35
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН
Создаются смешанные (комбинированные) курсы — учебно-исследовательская деятельность обучаемых в объединениях ДТДиМ (http://dtdim.org/course/view.php?id=2).
При этом ставятся следующие цели:
• формирование и развитие компетенций руководителей исследовательской деятельности учащихся;
• распространение опыта исследовательской деятельностьи через сетевое взаимодействие.
В рамках курса «Электронная автоматика и радиоконструирование» (http://dtdim.org/course/view.php?id=3) рассматриваются основные сведения о радиоэлектронике. Основное внимание уделено практической радиоэлектронике: чтению радиосхем, технологии изготовления, сборке и наладке простых электронных устройств.
Занятия по данным курсам проводятся в очно-заочной (дистанционной) форме. Планируется в основном теоретический материал представлять в дистанционной, а практические занятия в очной формах, непосредственно взаимодействуя с педагогом.
При условии, если взаимодействие очной и заочной дистанционных систем обучения методически грамотно организовано, его результатом становится высокий уровень знаний обучаемых. Перспективными направлениями внедрения информационных технологий в дополнительное образование можно считать построение систем комбинированного обучения, разработку сетевых учебных курсов для всех форм обучения.
В. В. Яриков
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола Обучающая система иллюстрации аналитических преобразований
В МЕТОДАХ ИНТЕГРИРОВАНИЯ
Обсуждаются проблемы использования современных обучающих систем, рассматривается механизм создания программного комплекса для иллюстрирования аналитических преобразований в методах интегрирования.
В настоящее время информационные технологии (ИТ) развиваются гигантскими темпами. Применение ИТ в самых различных сферах деятельности человека определяет необходимость их внедрения в образовательный процесс. Приоритетным направлением развития, описанным в Стратегии инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года, является внедрение в учебный процесс новейших инновационных образовательных технологий.
Одной из таких образовательных технологий является информационная учебно-тренировочная система, которая предназначена для отработки практических навыков, выработки и совершенствования определенных техник решения задач.
Основной идеей функционирования системы является многократное повторение определенных действий, при необходимости с постепенным увеличением сложности. Аналогичный принцип функционирования наблюдается в спортивных тренажерах по развитию физических способностей человека.
В своей основе система имеет динамическую математическую модель определенной задачи, реализованной в системе. В данном случае мы рассматривали процесс аналитического решения математических задач из раз -дела «Интегрирование» курса математического анализа. Интегральное исчисление является одним из наиболее сложных разделов математики. При решении подобных задач необходимо уметь преобразовывать подынтегральную функцию, сводя исходный интеграл к табличному или под определенный метод интегрирования.
Рассмотрим принципы функционирования системы. В алгоритме, заложенном в систему, реализовано полное аналитическое решение задачи методом интегрирования по частям со всеми промежуточными результата -ми. Подробно разберем этапы генерации (инициализации) задачи, формализации аналитического решения и его визуализации.
Рассмотрим интеграл сложной функции вида:
I Р(х)0>(х) ёх,
где Р(х) = ах + Ь - а, Ь — коэффициенты, автоматически генерируемые в условии задачи, Р(х) — непрерывно дифференцируемые функции от х.
Функция Q(x) принимает вид одной из трех функций:
Q(x) = sin(kr), Р(х) = ^(кх), Р(х) = екх,
где к — коэффициент, автоматически генерируемый в условии задачи. Функции Р, Q имеют непрерывную производную на всем множестве определения.
Интегралы такого вида берутся методом интегрирования по частям. При сведении интеграла к первообразной функции требуется выполнить элементарные преобразования и замену переменой.
При этом за и берется такая функция, которая при дифференцировании упрощается, а за dv — та часть подынтегрального выражения, интеграл от которой известен или может быть найден.
Аналитическое решение задачи генерируется по специальным блокам решения, каждый блок решения является элементом одномерного массива block[]. Полное решение храниться в переменной solution'ram String. Длина полного аналитического решения хранится в переменной 1.
Довольно часто при решении интеграла необходимо использовать специальные математические символы, например знак радикала, знак интеграла, обыкновенную дробь или возведение в степень. При этом возникает проблема размещения специальных математических символов в строке solution типа String. Для этого все математические символы заменяются специальными тэгами, которые при визуализации аналитического решения интерпретируются в соответствующие математические символы. Рассмотрим пример, визуализация обыкновенной дроби. Классический способ записи обыкновенной дроби:
±m/n,
где m — числитель обыкновенной дроби, п — знаменатель, п Ф 0.
Для обыкновенной дроби были введены соответствующие обозначения: числитель обыкновенной дроби обозначен {m}, знаменательно дроби [п]. В строку solution типа String помещается следующий специальный тэг о каждой обыкновенной дроби:
±{m}[n].
Длина дробной черты вычисляется автоматически как наибольшая сумма ширины символов в числителе или знаменателе дроби. При визуализации аналитического решения каждый блок выводится на экран посимвольно, с комментарием текущего этапа решения.
На рисунке представлена схема функционирования системы иллюстрации аналитических преобразований в методах интегрирования.
VlJWilW цдзчи
Д'С*М}М£ТрЛ цин
Тр**Нр01К1
titan*
1 ф, Р#ШФММС иДДЧН ЭТАШмнОг рчгшгиме <
ВиЯфЯЛИ НЦИЯ 4 • ЁНЪуЯЛНМЦНН
рюшення решений
+
Ряввчля
событий
1 [>6р*Ьо ги я щ&ытмД
. I
Справочная мифррнлцин
КОДОМТМрртйиДО **нф|.»«>М4шНЧ
В системе реализован режим тренировки решения, в котором пользователь самостоятельно решает подобные задачи. При вводе каждого символа с клавиатуры проверяется, есть ли он в текущем блоке. Если введены все символы текущего блока, то курсор автоматически переходит к началу нового блока. После ввода всех символов на экран выводится статистическая информация о ходе решения задачи, где указывается количество ошибок и комментарии к ним.
Получение естественно-научного (инженерного) образования связано с рядом особенностей, которые сильно затрудняют использование информационных технологий. Для этих специальностей необходима повседневная практическая деятельность в виде регулярно выполняемых лабораторных работ и практических занятий. Описанная система является наиболее подходящим средством для ежедневных практических занятий.
Список использованных источников
1. Яриков В. В. Иллюстрирующая программа по нахождению первообразной функции для интеграла вида произведения двух непрерывных гладких функций // Образовательные технологии и общество: международный журнал. — 2011. — Т. 14. — № 1. — С. 337-346.
2. Яриков В. В. Тренажер по нахождению первообразной сложной функции для интеграла вида Р(х^(х) // Образовательные технологии и общество: международный журнал. — 2011. — Т. 14. — № 4. — С. 368-376.
3. Яриков В. В. Проблемы классификации и разработки современных информационных обучающих систем // Актуальные решения современной науки: сборник научных работ аспирантов Марийского государственного университета. — 2011. — Вып. 2. — С. 163-166.
