Я. А. Ваграменко Редакционный совет icon

Я. А. Ваграменко Редакционный совет


Смотрите также:
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...
Я. А. Ваграменко Редакционный совет...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7
вернуться в начало
скачать

Литература


  1. Суханов А.П. Информация и прогресс. – Новосибирск: Наука, 1988

  2. Тевс Д.П. Информационно-педагогическая модель деятельности кафедры педагогического вуза: Дисс. … канд.пед.наук. - Барнаул, 2000

  3. Радионов Е.В. Теоретические основы педагогического проектирования: Дисс. д-ра пед. наук. – Спб., 1996



^ Петропавловский М.Д.

Барнаульский государственный педагогический университет

Использование научного программного обеспечения

в преподавании предметов естественно-математического цикла в педагогическом вузе

^ Краткий обзор научного программного обеспечения

В этом обзоре мы, для краткости, будем исходить из классификации научного программного обеспечения (ПО) на рынке программных средств. Обычно, к ним относят пакеты программ, позволяющие автоматизировать труд научных и инженерно - технических работников в различных областях человеческих знаний. Научное ПО, предлагаемое на ранке программных средств (см., например [11]), может быть самого различного профиля и степени специализации. Укажем наиболее известные пакеты научного ПО:

  • Математическая система Maple (последняя версия Maple 6) – одна из самых мощных и универсальных программ, предназначенная для аналитических и численных расчетов. Cистема Maple 6 имеет полнофункциональный редактор рабочих документов, мощный язык программирования и превосходную двух- и трехмерную графику.

  • Mathematica 4.0 – универсальный математический пакет, предназначенный для аналитических и численных расчетов. Система Mathematica 4.0 имеет большое количество функций, многофункциональный язык программирования, удобный интерфейс, текстовый редактор. Данный пакет позволяет создавать платформенно независимые рабочие документы с представлением графиков и формул в полиграфическом формате. Разработано большое количество приложений, функционирующих в среде Mathematica, что значительно расширяет возможности этого пакета в специальных областях.

  • Matlab 5.3.1 – язык технического программирования сверхвысокого уровня. Помимо обычных языковых конструкций, позволяющих выполнять процедурное, объектно-ориентированное и визуальное программирование, он содержит большое количество встроенных эффективных и точных алгоритмов, предназначенных для математических расчетов и графической визуализации. Предназначен для профессиональных, технически сложных, высокопроизводительных приложений, требующих работы с большими массивами данных, высокой точности и надежности результатов. Обладает превосходной двух- и трехмерной графикой. Помимо выше перечисленного, пакет Matlab 5.3.1 позволяет производить аналитические вычисления.

  • Mathcad 2000 – это многофункциональная интерактивная вычислительная система, позволяющая благодаря встроенным алгоритмам решать аналитически и численно большое число математических задач, не прибегая к программированию. Обладает удобным интерфейсом и хорошей двух- и трехмерной графикой, возможностью подключения к распространенным офисным и конструкторским программам, а также к Internet.

  • Statistica 5.5 – универсальная система анализа данных, предлагающая сотни типов графиков, интегрированных с разнообразными аналитическими процедурами.

  • Multisim 6 – система предназначенная для конструирования электронных схем. Позволяет осуществлять весь цикл электронного проектирования – от спецификации до производства.

  • ChemOffice – комплекс приложений для химиков или других специалистов, использующих данные в своей работе. Среди основных функций – рисование, моделирование и анализ химических соединений, накопление, поиск и управление информацией.

Несмотря на то, что эти системы (пакеты) предназначены для серьезных научных исследований, они широко используются в учебном процессе вузов страны на самых различных стадиях учебного процесса. Возможности применения той или иной системы в учебном процессе во многом определяется ее стоимостью, кругом решаемых задач, простотой освоения и наличием справочной литературы и т.д. Большинство фирм производителелй делает значительные скидки (до 70%) на свои программные продукты для образовательных учреждений. В отдельных случаях устаревшие версии, вполне пригодные для поддержки учебного процесса, могут распространяться для свободного использования. Быстрому освоению различных пакетов научного ПО способствует и имеющиеся справочные пособия на русском языке, например [1-10].

В данной статье остановимся на примерах применения математических систем Maple и Mathematica. Достоинствами этих систем являются стандартный для операционной системы Windows интерфейс, их универсальность, возможность решения широкого круга задач. Математические системы позволяют выполнять сложные алгебраические преобразования, вычислять пределы, суммы, произведения, производные и интегралы, находить решения обыкновенных дифференциальных уравнений, систем дифференциальных уравнений, дифференциальных уравнений в частных производных. C помощью этих систем можно решать задачи аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики, тензорного анализа и линейной алгебры, дискретной математики, теории групп и многое другое. Особенно следует отметить графические возможности этих систем, позволяющие представлять в графической форме различные данные и результаты решения задач. Использование графических возможностей систем, позволяет делать процесс изучения той или иной дисциплины более наглядным, понятным и быстрым.
^

Информационная и учебная информационная модели


Приведенные далее примеры использования научного ПО исходят из понятий информационной и учебной информационной модели. Понятия информационной модели приводится в работе В.В Лаптева и М.В. Швецкого [12], в соответствии с которой - в информационной модели можно выделить две части – собственно-информационную и часть, которая представляет совокупность различных правил и средств, позволяющих получать те или иные результаты из фактического материала. Информационная часть строится на основе фактического материала, записанного тем или иным способом.

Учебные информационные модели [12] - служат средством овладения знаниями и могут быть реализованы: в виде печатной продукции, различного учебного программного обеспечения , учебной аудио- и видеопродукции.

^

Примеры использования научного ПО


Рассмотрим типичные задачи, которые могут служить модедьными примерами использования научного ПО.

  1. Нахождение объема тела с помощью тройного интеграла.

Уравнения поверхностей, ограничивающих данное тело, заданы следующими формулами:

, ,

  1. Задача о нахождении закона движения математического маятника в приближении малых колебаний (аналитическое решение) и решение для произвольной амплитуды (численное решение).

  2. ^ Задача о движении тела под действием упругой силы и силы трения скольжения.

Решение задачи N1:

Для решения этой задачи нам необходимо перейти от информационной модели, которая задана совокупностью уравнений, непосредственно к математической модели, позволяющей провести вычисление объема тела - найти пределы интегрирования в повторных интегралах. В большинстве случаев, это можно сделать после построения изображения тела. Построение изображения поверхностей во многих случаях требует значительных временных затрат, так как часто поверхности строятся по сечениям, а совместить изображение нескольких поверхностей на одном рисунке да еще под наиболее выгодным углом зрения, вручную достаточно сложно. Математическая система Maple позволяет запоминать изображения отдельных поверхностей в виде графических объектов, которые могут выводиться на рисунок в любом сочетании. Кроме этого можно поворачивать изображение поверхности (совокупности поверхностей) с помощью мыши, что позволяет рассмотреть изображение тела со всех сторон, убедиться нет ли дырок на его поверхности и т.д. И так изображение трех поверхностей выведено на одном рисунке (рис 1), вид этого изображения говорит студенту, что необходимо обрезать поверхности по линиям их пересечения, то есть найти уравнения линий их пересечения . Вид изображения тела будет подсказывать ему, правильно ли он определил вид этих уравнений. После того, как получено правильное изображение тела (рис.2), студент может быть уверен в том, что будут правильно расставлены пределы интегрирования в повторных интегралах, так как пределы изменения переменных в функциях plot3d совпадают (в данном случае) с пределами интегрирования по x и y.





Скачать 1,29 Mb.
оставить комментарий
страница3/7
Дата30.09.2011
Размер1,29 Mb.
ТипНаучно-методический журнал, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх