CC BY
96
УДК 512.64+ 004
Москвин Константин Михайлович
Аспирант кафедры информационных технологий и методики преподавания Педагогического института Южного Федерального университета, moskvin.konstantin@bk.ru, Ростов-на-Дону
РЕШЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ ПОМОщЬю СРЕДСТВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ SCILAB
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос, посвященный использованию свободного программного обеспечения (СПО) в профильной подготовке учащихся по информатике (математике) при изучении основ линейной алгебры на примере свободно распространяемого математического пакета Scilab в элективном курсе «Решение основных задач линейной алгебры помощью средств математической системы $иШ>».
Ключевые слова: профильное образование, элективные курсы, свободное программное обеспечение, электронные образовательные ресурсы, навыки работы с программным продуктом.
Moskvin Konstantin Mikhaylovich
post-graduate student of department of information technology and computer science teaching methods, Pedagogical institute Southern Federal university, moskvin.konstantin@bk.ru, Rostov-on-Don
SOLVING THE MAIN PROBLEMS OF LINEAR ALGEBRA BY MEANS OF MATHEMATICAL SYSTEM SCILAB
Abstract. In the article considered the question about usage of a free software in the profile training of students of information technology (mathematics) in teaching the basis of linear algebra on example of the free mathematical package Scilab in elective course “Solving the main problems of linear algebra by means of mathematical system Scilab”
Keywords: profile education, elective courses, free software, electronic educational resources, skills of working with software product.
Существенным обстоятельством, которое до недавнего времени препятствовало широкому использованию профессиональных математических пакетов и систем, является дороговизна этого рода научного обеспечения. Однако в последнее время появилось множество общедоступных, свободно распространяемых версий математических программных продуктов, которые содержат основные вычислительные и графические инструменты, а, следовательно, вполне пригодны для использования в учебном процессе. Очевидным является то, что применение качественного программного обеспечения способствует активизации исследовательской деятельности и позволяет шире привлекать учащихся к научной работе. В связи с этим, актуальным в настоящее время является вопрос, посвященный проблеме внедрения и использования в учебном процессе свободного программного обеспечения (СПО), а также возникает необходи-
мость разработки учебных и методических материалов и как следствие адаптация их к условиям современной школы.
Среди большого многообразия различных математических и статистических систем особый интерес представляет свободно распространяемая система Scilab, которая пользуется вниманием со стороны не только инженеров, преподавателей и студентов, но и даже школьников.
Хотелось бы отметить, что на сайте группы «Армада» (http://www.armd.ru/) доступны официальные дистрибутивы свободного программного обеспечения, ориентированные на использование в общеобразовательных школах. И среди программ, которые могут понадобиться в школе и других образовательных учреждениях имеются такие системы математических вычислений как Maxima и Scilab.
Scilab - система компьютерной математики, которая предназначена для выполнения инженерных и научных вычислений [1, с. 9].
В настоящее время в свободном доступе находится не так уж и много учебных и учебно-методических материалов, касающихся использования системы 8сПаЬ в учебном процессе. Например, в материалах конкурса «Код Свободы» нет ни одной работы, посвященной системе 8сПаЬ. «Код Свободы» -конкурс по разработке методических материалов, который проводился среди учителей общеобразовательных учреждений РФ по инициативе центра свободных технологий (ЦеСТ) в рамках национального приоритетного проекта «Образование». На конкурс было допущено 492 работы [5].
Решение проблемы применения СПО в учебном процессе характеризуется появлением программ для различных курсов, методических разработок и рекомендаций, направленных на эффективное использование программного обеспечения. Как считает Павлова Н. С., педагог дополнительного образования ГОУ ДОД «Омская станция юных техников», - «одним из недостатков СПО является отсутствие обучающих курсов и семинаров по внедрению и использованию СПО» [4, с. 85].
Таким образом, чувствуя нехватку методической составляющей применительно к данному программному продукту на российском образовательном поле, возникла идея создания элективного курса для профильной подготовки учащихся по информатике (математике) «Решение основных задач линейной алгебры помощью средств математического пакета БаШЬ» [3].
Одним из основных достоинств данного курса является совершенствование навыков
Учебно-тема
применения учащимися ИКТ для решения прикладных задач, формирование умения самостоятельно выбирать те инструменты информатики, которые наиболее эффективно способствуют расширению возможностей учащихся в отношении дальнейшего профессионального образования.
Цели и задачи курса:
- познакомить учащихся с новым для них программным продуктом, который позволяет решать различные математические задачи;
- овладение основными инструментами пакета при решении конкретных задач (в частности - задач линейной алгебры);
- увлечь учащегося и подвести его к уровню, после которого он сможет расширить свои знания самостоятельно.
В табл. 1 представлено распределение часов и тем предлагаемого курса.
Содержание курса
Тема 1. Введение. Среда Scilab. Основные команды главного меню (2 ч)
Система компьютерной математики 8сПаЬ. Основные характеристики пакета. Панель инструментов, рабочая область, текущая сессия, работа над файлами, редактирование файлов-сценариев, справочная система.
Тема 2. Основы работы в Scilab: переменные и функции (6 ч)
Текстовые комментарии. Элементарные математические выражения. Пользовательские и системные переменные. Работа с вещественными числами. Элементарные математические функции.
Тема 3. Матрицы и массивы в Scilab (7 ч)
Ввод и формирование массивов и матриц.
Таблица 1
[ческий план
№ Содержание Количество часов
Теория Практика Контроль С/р Всего часов
1 Введение. Среда Scilab. Основные команды главного меню 1 1 2
2 Основы работы в Scilab: переменные и функции 2 2 1 1 6
3 Матрицы и массивы в Scilab 2 3 1 1 7
4 Решение задач линейной алгебры в Scilab 3 4 1 1 9
5 Всего часов 8 10 3 3 24
Основные действия над матрицами. Специальные матричные функции.
Тема 4. Решение основных задач линейной алгебры (9 ч)
Решение уравнений высших степеней. Решение матричных уравнений. Решение систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) различными методами (правило Крамера, метод обратной матрицы, метод Гаусса).
Содержание лабораторных работ
Работа с командной строкой. Определение пользовательских и системных переменных в 8й1аЬ. Ввод вещественного числа и представление результатов вычислений. Встроенные математические функции; функция вывода на экран рйш£ Работа с матрицами: использование специальных матричных функций при решении задач линейной алгебры. Решение уравнений и их систем: использование различных методов.
Основная методическая установка курса - обучение школьников навыкам самостоятельной работы.
В качестве программно-методического обеспечения курса выступает ЭУП «Решение основных задач линейной алгебры помощью средств математической системы 8й1аЬ» [2].
Электронное учебное пособие рассчитано на учащихся 10-11 классов математических школ и школ информационнотехнологического профиля. ЭУП можно пользоваться на уроках математики и информатики, в том числе, как в базовом, так и в профильном курсах. Также данный ресурс может быть использован студентами ВУЗов при изучении дисциплины «Введение в линейную алгебру»
Цель пособия: формирование у учащихся представления о возможностях средств и основных инструментов математического пакета 8й1аЬ при изучении основ линейной алгебры.
Данное ЭУП состоит из следующих разделов:
- основной материал
- контроль
- глоссарий
- список литературы
Пособие содержит необходимый теоретико-практический материал, массив которого наполнен следующими темами:
Основы работы в Scilab: рассматривается среда 8й1аЬ, даются понятия переменной и функции в 8й1аЬ;
Матрицы и массивы в Scilab: приведены способы ввода и формирования матриц и массивов, описаны основные матричные функции и действия над матрицами; в качестве дополнительного материала дается описание символьных, булевых, целочисленных и др. матриц;
Решение задач линейной алгебры: рассматриваются методы решения матричных уравнений и систем линейных алгебраических уравнений.
В качестве контроля разработаны теоретические вопросы для самоконтроля и контроля, и практические задания на действия с матрицами и специальные матричные функции, а также на решение матричных уравнений и систем линейных алгебраических уравнений.
Помимо основного материала пособия можно использовать словарь терминов и список литературы.
ЭУП обеспечено удобной и понятной навигацией в виде гиперссылок, по одной из ссылок можно выйти на установочный файл 8й1аЬ, версии 4.1.2, 5.0.3, 5.3.1.
Методическая составляющая и построение ЭУП позволяют его использовать при организации самостоятельной работы учащихся, в частности, на самостоятельное изучение в рамках элективного курса выносятся такие темы как: булевы матрицы, полиномиальные матрицы, целочисленные матрицы, тип данных «список», ^мерные массивы.
Предлагаемый элективный курс был апробирован на базе МОУ Буденовская СОШ №80 (информационно-технологический профиль) Сальского района Ростовской области.
Библиографический список
1. Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В., Рудченко Е. А. 8аШ>: Решение инженерных и математических задач. - М.: АН Linux; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 260 с.
2. Москвин К. М. Из опыта разработки и использования ЭОР при обучении школьников элементам линейной алгебры // Информационные технологии в образовании-2011: сб. науч. трудов участников XI науч.-прак. конф.-выставки (Ростов-на-Дону, 31 октября-2 ноября 2011 г.). -Ростов н/Д: Ростиздат, 2011. - с. 105.
3. Москвин К. М., Коваленко М. И. Методические аспекты изучения свободно распространяемого математического пакета 8аШ> в профильной школе и учреждениях начального и среднего профобразования // Информатизация образования - 2010: материалы Межд. науч.-метод. конф. (Кострома, 14-17 июня 2010 г.). - Кострома: КГУ им. Н.А. Некрасова, 2010. - с. 141-143
4. Павлова Н. С. Опыт миграции на свободное программное обеспечение в КЮТ «Приборист» // Свободное программное обеспечение в образовании: сб. трудов Всерос. конф. (г. Челябинск, 25-26 марта 2009 г.); под редакцией А. В. Паню-кова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009.
5. Черный В. Л. Апробация Пакета Свободного Программного Пакета (ПСПО) в учебных заведениях РФ. Итоги и перспективы // Информационные технологии на базе свободного программного обеспечения: материалы науч.-прак. сем. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2009.
