CC BY
40
УДК 681.3
А.Н. Одвгова
Разработка пакета учебных программ для студентов специализации прикладная математика и информатика по курсу «Линейное программирование»
На современном уровне компьютеризации обучениям распространения компьютеров в сфере образования возникает проблема создания эффективных компьютерных обучающих технологий и внедрения компьютерных обучающих программ (КОП) в учебный процесс [1]. Студентам и преподавателям предлагаются разнообразные электронные справочники','учебники, тренажеры, контролирующие, демонстрационные и моделирующие программы, лабораторные практикумы, предметно-ориентированные среды [1,2].
Проводя анализ существующих в сфере обучения компьютерных программ, выявлено, что в основном предлагаются КОП:
- в виде электронных учебников,справочников, нацеленные на изложение теоретических знаний, возможно, с прилагающимися контрольными заданиями [3];
- комплексы, нацеленные на автоматизацию системы контроля знаний (составления вариантов контрольных работ, просмотр протоколов выполненных работ с отмеченными ошибками, подготовки студентов к контрольным работам) [4].
Для оценки эффективности КОП выявлены различные критерии: 1) дидактический эффект (повышение качества обучения); 2) трудозатраты преподавателя; 3) трудозатраты студента;
4) стоимость обучения; 5) отрицательный эффект (физический и интеллектуальный) [1].
Таким образом, необходимо обратить внимание разработчиков КОП на внедрение технологий по повышению качества обучения, самого процесса усвоения умений и навыков, нацелить КОП на помощь учащимся на этапе применения теории к практике, а не ограничиваться участием в изложении теоретических основ или подготовке к контрольным работам.
Необходимо отметить, что при построении той или иной КОП важную роль играют:
- специфические черты и особенности описываемой предметной области, ее подверженность различным видам отображения [5];
- развитие эффективного обучения, усвоения знаний и навыков (не ограничиваться заменой преподавателя на «электронного учителя»).
Предлагаемая разработка представляет собой интегрированный в Microsoft Excel пакет учебных программ для студентов специализации прикладная математика и информатика по курсу «Линейное программирование». При проектировании комплекса учтены свойства, которыми должна обладать дидактически эффективная КОП. Задачей разработки являлось создание такого комплекса, который возможно использовать не для подготовки к контрольной работе или тестирования знаний, а для повышения уровня усвоения материала путем применения его на практике, главным образом различных методов и задач линейного программирования, хотя не исключается возможность использования программы для проверки работ студентов, составления преподавателями заготовок и шаблонов задач по данному курсу.
В настоящий момент разработан макрос, реализующий симплекс-метод для задачи линейного программирования. В дальнейшем планируется присоединить к нему компоненты и по другим темам курса (транспортная задача, сетевое планирование и управление и т.д.).
Можно выделить следующие черты разработанного макроса:
1) написан средствами Visual Basic for Application for Excel, осуществляет пошаговое решение задачи линейного программирования;
2) при каждом запуске макроса реализуется одна итерация симплекс-метода, результаты которой выводятся на отдельном листе книги Excel, что позволяет поэтапно проследить ход решения задачи линейного программирования;
3) задание начальных данных представлено в наиболее простой форме и не требует от пользователя больших усилий;
4) до начала вычисления производится проверка данных, пустые ячейки заполняются нулями и выделяются цветом, и в случае согласия пользователя с исправлениями запускается макрос либо предлагается заполнить пропущенные ячейки;
5) после каждой итерации выводится сообщение о текущем решении, а в случае нахождения оптимального решения и число итераций, за которое оно было достигнуто;
МАТЕМАТИКА
6) программа обладает также необходимой защитой от ввода некорректных данных, позволяет варьировать число переменных и ограничений, типы ограничений и тип экстремума;
7) использование такой распространенной среды, как Microsoft Excel, позволяет легко и без предварительного обучения приступить к работе непосредственно с методом и не тратить время на освоение интерфейса обучающей программы. С Microsoft Office студенты знакомятся на 12 курсах, и к моменту появления в учебном плане курса «Линейное программирование» азы работы с приложением уже освоены, и им не составляет труда приступить к работе с макросом как органически встроенной подпрограммой Excel.
В дальнейшем планируется наделить макрос возможностью участия пользователя в процессе решения - возможность принятия решений (осуществляется диалог пользователя с программой, дается возможность непосредственно поучаствовать в решении, после каждой итерации предлагается дать свой путь дальнейших действий, и в случае неверного решения сообщается об ошибке и ее причинах).
Средством для реализации алгоритма был выбран VBA for Excel ввиду следующих возможностей:
- представление данных в виде электронных таблиц (основной способ представления данных в задачах ЛП);
- возможность производить предварительные вычисления над большими массивами данных и сводить их к нужной форме в той среде, в которой будет происходить их обработка;
- простота, удобство и автоматизация работы со статистическими групповыми данными;
- Excel является мощной библиотекой, содержащей более сотни объектов для сложного анализа данных;
- интегрированный редактор Visual Basic for Applications позволяет использовать одновременно преимущества программирования и электронной таблицы, построить информационную систему любой степени сложности, которой
можно придать необходимую гибкость благодаря широкому диапазону применения объекта Excel;
- объекты Excel легко можно интегрировать в приложения, созданные средствами другиз программ [6].
Таким образом, среда и сценарий разработю позволяют наделить ее рядом важных для КОГ свойств и качеств [2]:
- открытость - возможность подключения других ресурсов, доступа к КОП извне;
- интегрируемость - наличие средств объе> динения с другими программными и информа ционными компонентами;
- средоориентированность - создание самодостаточной, функционально полной среды в которой поставленная задача может быть выполнена до конца;
- инструментальность - наличие специаль' ных средств оперативной интеграции дополни тельных программных компонент, а также редактирования и представления материала;
- дружественность по отношению к главным действующим лицам обучающего процесса -дружественный интерфейс.
Необходимо отметить, что целью внедрения КОП является не сплошная компьютеризация обучения, а создание и использование дидакти' чески эффективных человеко-машинных технологий, оптимальное распределение функци< между педагогом, компьютером и другими средствами обучения. Задача внедрения компьютерных технологий в учебный процесс заключаете! не в том, чтобы сделать обучение компьютер ным, а в том, чтобы сделать его эффективным [1]
Исходя из этого можно отметить, что предложенная разработка является попыткой создания КОП нового уровня - не столько «компьютерного», а скорее, «эффективного» обучения. Распространение таких «эффективно обучающих» КОГ необходимо сегодня для перехода компьютера зации обучения на новый уровень - от автома' тизирующих компьютерных программ к перс пективным информационным технологиям и интеллектуальным системам обучения.
Литература
1. Никитин В.А., Салмин И.Д. Новые направления развития компьютерных технологий обучения и контроля знаний // Университетская книга. 2004. №3 (88) // Ьир://иЬЛпГоЬоБ1.ги/?р=218
2. Нужное Е.В. Возможности построения эффективных средств получения и контроля знаний в средах компьютерного обучения // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы // http://pitis.tsure.ru/files3/s30.pdf
3. Воронов Ю.В., Советов Б.Я., Цехановский В.В. Ком' пьютерные обучающие системы и непрерывное обра зование // Информационные технологии в непрерыв ном образовании: Пленарные докл. Междунар. конф-выставки-1995 // Ьир://\*™г\у.кагеНал\\Гр5и/ Сепега1/СопГегепсе5/Оа1а/19950605/АЬв^а I/ весиопР doc05.html
4. Садчиков С.М, Салмин И.Д., Фетисов И.А. Мето дологические аспекты компьютерных контролирую-
щих программ // Информационные технологии в образовании: Сб. трудов IX Междунар. конф.// http / /ito.edu.ru/1999/II/l/126.html
5. Нужнов Е.В. Эволюция и проблемы повышения эффективности средств компьютерного обучения //
Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы // http://pitis.tsure.ru/files 18/р 14.pdf
6. Уэллс Э., Харшбаргер С. Microsoft Excel 97. Библиотека разработчика. М., 1998.
