480 فرك. | 150 غريفنا | 7.5 دولارات أمريكية ، MOUSEOFF ، FGCOLOR ، "#FFFFCC" ، BGCOLOR ، "# 393939") ؛ " onMouseOut = "return nd ()؛"> الرسالة - 480 روبل ، الشحن 10 دقائق 24 ساعة في اليوم وسبعة أيام في الأسبوع وأيام العطل

240 فرك. | 75 غريفنا | 3.75 دولارًا أمريكيًا ، MOUSEOFF ، FGCOLOR ، "#FFFFCC" ، BGCOLOR ، "# 393939") ؛ " onMouseOut = "return nd ()؛"> الخلاصة - 240 روبل ، توصيل 1-3 ساعات ، من 10 إلى 19 (بتوقيت موسكو) ، ما عدا يوم الأحد

روزوفا ناتاليا بوريسوفنا. استخدام نمذجة الكمبيوتر في عملية التعلم: 13.00.01 ، 13.00.02 Rozova ، Nataliya Borisovna استخدام نمذجة الكمبيوتر في عملية التعلم (في مثال دراسة الفيزياء الجزيئية في مدرسة ثانوية): Dis. ... كان. بيد. العلوم: 13.00.01، 13.00.02 Vologda، 2002163 p. RSL OD، 61: 03-13 / 523-2

مقدمة

الفصل الأول: النماذج والنمذجة في العلوم والتعليم 14

1.1 النماذج والنمذجة في العلم الحديث 14

1.2 تطبيق النماذج في عملية التدريس للطلبة 26

1.3 محاكاة الحاسوب في التعليم 33

الفصل الثاني: الأسس النفسية والتربوية لتعلم الحاسوب 50

2.1 الجوانب النفسية والتربوية للتدريب على الحاسوب 50

2.2 سمات الأنشطة التربوية وإدارتها على أساس التعلم الحاسوبي 58

الفصل الثالث منهجية تنظيم وإجراء دروس الفيزياء في الصف العاشر من مدرسة ثانوية عند دراسة موضوع "الفيزياء الجزيئية" باستخدام المحاكاة الحاسوبية 74

3.1 تحليل حالة المحاكاة الحاسوبية في قسم الفيزياء الجزيئية 74

3.2 خصائص البرنامج التجريبي للمحاكاة الحاسوبية لديناميات أنظمة العديد من الجسيمات وإمكانية استخدامها في العملية التعليمية 83

3.3 منهجية تنظيم وإجراء دروس الفيزياء للصف العاشر عند دراسة قسم الفيزياء الجزيئية على أساس البرنامج التجريبي 92

4.1 مهام التجربة وتنظيم تنفيذها 128

4.2 تحليل نتائج التجربة التربوية 140

الخلاصة 147

مقدمة في العمل

يعد التعليم من أهم مجالات تنمية المجتمع. التعليم "يعمل" للمستقبل ، فهو يحدد الصفات الشخصية لكل شخص ، ومعرفته ، ومهاراته ، وثقافة السلوك ، والنظرة إلى العالم ، وبالتالي خلق الإمكانات الاقتصادية والأخلاقية والروحية للمجتمع. تعد تقنيات المعلومات إحدى الأدوات الرئيسية في التعليم ، لذا فإن وضع استراتيجية لتطويرها واستخدامها في التعليم هو أحد المشاكل الرئيسية. وبالتالي ، فإن استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر له أهمية وطنية. يعتقد العديد من الخبراء أن الكمبيوتر في الوقت الحالي سيجعل من الممكن تحقيق اختراق نوعي في نظام التعليم ، حيث تلقى المعلم أداة تعليمية قوية بين يديه. عادة ما يكون هناك اتجاهان رئيسيان للحوسبة. الهدف الأول هو ضمان معرفة عالمية بالكمبيوتر ، والثاني هو استخدام الكمبيوتر كأداة تزيد من فعالية التعلم.

في نظام التعليم ، هناك نوعان من الأنشطة: التدريس والتعلم. ن. Talyzina و T.V. اقترح جاباي النظر في دور الكمبيوتر في التعلم من وجهة نظر الوظيفة التي يؤديها.

إذا كان الكمبيوتر يؤدي وظيفة إدارة الأنشطة التعليمية ، فيمكن اعتباره أداة تعليمية تحل محل المعلم ، حيث أن نماذج الكمبيوتر لأنشطة التعلم ، تطرح أسئلة وتجيب على إجابات وأسئلة الطالب كمدرس.

في حالة استخدام الكمبيوتر كوسيلة للنشاط التعليمي فقط ، يتم تفاعله مع الطلاب وفقًا لنوع "مستخدم الكمبيوتر". في هذه الحالة ، الكمبيوتر ليس أداة تعليمية ، على الرغم من أنه يمكنه توصيل معرفة جديدة. لذلك ، عندما يتحدثون عن تعلم الكمبيوتر ، فإنهم يقصدون استخدام الكمبيوتر كوسيلة لإدارة الأنشطة التعليمية.

على الرغم من عدم وجود تصنيف واحد لبرامج التدريب حتى الآن ، إلا أن العديد من المؤلفين يميزون الأنواع الخمسة التالية من بينها: التدريب ، والتوجيه ، والتعلم القائم على حل المشكلات ، والمحاكاة والنمذجة ، واللعبة. نماذج الكمبيوتر لها أعلى مرتبة بين ما سبق. وفقًا لـ V.V. Laptev ، "نموذج الكمبيوتر هو بيئة برمجية لتجربة حسابية تجمع ، على أساس نموذج رياضي لظاهرة أو عملية ، وسائل التفاعل التفاعلي مع الكائن التجريبي وتطوير أداة عرض المعلومات ... النماذج الحاسوبية هي الهدف الرئيسي للفيزياء الحاسوبية ، وطريقتها المميزة هي التجربة الحسابية ، كما أن التجربة الطبيعية هي الطريقة المميزة للفيزياء التجريبية. الأكاديمي V.G. يلاحظ رازوموفسكي أنه "مع إدخال أجهزة الكمبيوتر في العملية التعليمية ، تزداد إمكانيات العديد من طرق المعرفة العلمية ، وخاصة طريقة النمذجة ، والتي تسمح لك بزيادة كثافة التعلم بشكل كبير ، حيث يتم إبراز جوهر الظواهر أثناء النمذجة ويصبح قواسمها المشتركة واضحة ".

يتميز الوضع الحالي لتعلم الكمبيوتر بمجموعة كبيرة من البرامج التدريبية التي تختلف اختلافًا كبيرًا في الجودة. الحقيقة هي أنه في المرحلة الأولى من حوسبة المدارس ، أنشأ المعلمون الذين استخدموا التدريب على الكمبيوتر برامجهم التدريبية الخاصة ، وبما أنهم لم يكونوا مبرمجين محترفين ، فإن البرامج التي أنشأوها كانت غير فعالة. لذلك ، إلى جانب البرامج التي توفر التعلم القائم على حل المشكلات ، والمحاكاة الحاسوبية ، وما إلى ذلك ، هناك عدد كبير من برامج التدريب البدائية التي لا تؤثر على فعالية التعلم. وبالتالي ، فإن مهمة المعلم ليست تطوير البرامج التدريبية ، بل القدرة على استخدام البرامج الجاهزة عالية الجودة التي تلبي المتطلبات المنهجية والنفسية والتربوية الحديثة.

أحد المعايير الرئيسية للأهمية التعليمية لبرامج النمذجة هو إمكانية إجراء بحث كان غير ممكن في السابق في ظروف معمل الفيزياء المدرسية. يوجد في محتوى التربية البدنية في المدرسة عدد من الأقسام ، حيث تصف التجربة الشاملة من الناحية النوعية فقط الظاهرة أو العملية التي تتم دراستها. إن استخدام نماذج الكمبيوتر سيمكن أيضًا من إجراء تحليل كمي لهذه الكائنات.

أحد أقسام الفيزياء المدرسية هو الفيزياء الجزيئية ، وهي حالة تعلم الكمبيوتر التي سنحلل فيها. عند دراستها ، يلتقي الطلاب بشكل جديد نوعيًا من حركة المادة - الحركة الحرارية ، والتي تعمل فيها أيضًا قوانين الإحصاء ، بالإضافة إلى قوانين الميكانيكا. تؤكد التجارب الميدانية (الحركة البراونية ، الانتشار ، تفاعل الجزيئات ، التبخر ، الظواهر السطحية والشعيرية ، الترطيب) فرضية التركيب الجزيئي للمادة ، ولكنها لا تسمح لنا بمراقبة آلية العمليات الفيزيائية الجارية. النماذج الميكانيكية: تجربة ستيرن ، لوحة غالتون ، تثبيت لتوضيح قوانين الغاز تجعل من الممكن توضيح قانون ماكسويل لتوزيع جزيئات الغاز على السرعات والحصول على العلاقات التجريبية بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة اللازمة لاشتقاق قوانين الغاز.

يمكن لاستخدام تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية والإلكترونية الحديثة أن يكمل بشكل كبير صياغة التجربة وإجرائها. لسوء الحظ ، عدد الأعمال حول هذا الموضوع صغير جدًا.

تصف الورقة استخدام الكمبيوتر لإثبات اعتماد سرعة جزيئات الغازات المختلفة على درجة الحرارة ، وحساب التغير في الطاقة الداخلية للجسم أثناء التبخر والذوبان والتبلور ، وكذلك استخدام الكمبيوتر. في تجهيز العمل المخبري. كما يقدم وصفًا للدرس حول تحديد كفاءة محرك حراري مثالي بناءً على دورة كارنو.

تم وصف منهجية إعداد تجربة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية والإلكترونية بواسطة V.V. لابتيف. يبدو مخطط التجربة على النحو التالي: القيم المقاسة - المستشعرات - المحول التناظري إلى الرقمي - آلة حاسبة صغيرة MK-V4 أو كمبيوتر Yamaha. وفقًا لهذا المبدأ ، تم تصميم تركيب كهروميكانيكي عالمي لدراسة قوانين الغاز في دورة مدرسية في الفيزياء.

في كتاب A.S. Kondratiev و V.V. Laptev "الفيزياء والحاسوب" ، تم تطوير برامج تحلل في شكل رسوم بيانية معادلة توزيع Maxwellian للجزيئات حسب السرعات ، وتستخدم توزيع Boltzmann لحساب ارتفاع الصعود ، ودراسة دورة كارنو.

إ. يقدم غريبينيف برنامجًا يحاكي انتقال الحرارة عن طريق اصطدام جسيمات جسمين.

في مقال بعنوان "نمذجة العمل المخبري لورشة عمل فعلية" ف. يحتوي بيتروسيان وآخرون على برنامج لنمذجة الحركة البراونية للجسيمات ، يتم تحديد عددها بالتجربة.

التطوير الأكثر اكتمالا ونجاحًا لقسم الفيزياء الجزيئية هو دورة الكمبيوتر التعليمية "الفيزياء المفتوحة" LLP SC PHYSICS. تغطي النماذج المعروضة فيه الدورة الكاملة للفيزياء الجزيئية والديناميكا الحرارية. يتم عرض الرسوم المتحركة والرسوم البيانية والنتائج العددية لكل تجربة. تسمح لك البرامج عالية الجودة وسهلة الاستخدام بمراقبة ديناميكيات العملية عند تغيير معلمات ماكرو الإدخال.

في الوقت نفسه ، في رأينا ، فإن دورة الكمبيوتر هذه هي الأنسب لتوحيد المواد التي تمت تغطيتها ، وتوضيح القوانين الفيزيائية ، والعمل المستقل للطلاب. لكن استخدام التجارب المقترحة كعروض توضيحية على الكمبيوتر أمر صعب ، نظرًا لعدم وجود دعم منهجي لها ، فمن المستحيل التحكم في وقت العملية الجارية.

وتجدر الإشارة إلى أنه في الوقت الحالي "لا توجد وجهة نظر ثابتة حول مؤشر محدد: حيث ومتى يتم استخدام الكمبيوتر في عملية التعلم ، لم يتم اكتساب أي خبرة عملية في تقييم تأثير الكمبيوتر على كفاءة التعلم ، ولا توجد المتطلبات التنظيمية المحددة لنوع ونوع ومعايير الأجهزة والبرامج التعليمية ".

تم طرح أسئلة حول الدعم المنهجي للبرامج التربوية من قبل I.V. غريبينيف. "ربما ينبغي اعتبار أهم معيار لفعالية تعلم الكمبيوتر هو إمكانية حصول الطلاب على معرفة جديدة ومهمة في موضوع ما في حوار مع جهاز كمبيوتر ، من خلال مثل هذا المستوى أو مع طبيعة النشاط المعرفي التي يستحيل معها التعلم الخالي من الآلة ، بشرط ، بالطبع ، أن يكون تأثيرها التربوي مفيدًا للمعلم والطالب ".

هذا يعني أنه من أجل استخدام أجهزة الكمبيوتر لتحقيق فوائد حقيقية ، من الضروري تحديد الطريقة التي تكون بها المنهجية الحالية غير كاملة ، وإظهار خصائص الكمبيوتر والطريقة التي يمكن أن تزيد من فعالية التدريب.

يشير تحليل حالة المحاكاة الحاسوبية إلى أن:

1) يتم تمثيل المحاكاة الحاسوبية من خلال عدد صغير من البرامج بشكل عام وخاصة تلك التي تمثل العمليات الفيزيائية بناءً على أحكام النظرية الحركية الجزيئية (MKT) ؛

2) في برامج المحاكاة على أساس MCT ، لا توجد نتائج كمية ، ولكن يحدث فقط توضيح نوعي لبعض العمليات الفيزيائية ؛

3) في جميع البرامج ، لا يتم تقديم الاتصال بين المعلمات الدقيقة لنظام الجسيمات والمعلمات الكبيرة (الضغط والحجم ودرجة الحرارة) ؛

4) لا توجد منهجية مطورة لإجراء الدروس باستخدام برامج المحاكاة الحاسوبية لعدد من العمليات الفيزيائية لـ MCT.

هذا يحدد أهمية الدراسة.

الهدف من الدراسة هو عملية التعلم في مدرسة ثانوية.

موضوع البحث هو عملية استخدام المحاكاة الحاسوبية في تدريس الفيزياء في مدرسة ثانوية.

الغرض من الدراسة هو دراسة الاحتمالات التربوية لنمذجة الكمبيوتر وتطوير الدعم المنهجي لاستخدام برامج النمذجة الحاسوبية بناءً على مادة مقرر الفيزياء المدرسية.

بناءً على الغرض من الدراسة ، تم تحديد المهام التالية في العمل:

1) إجراء تحليل شامل لإمكانيات استخدام محاكاة الكمبيوتر في عملية التعلم ؛

2) تحديد المتطلبات النفسية والتربوية لنماذج الكمبيوتر التعليمية.

3) تحليل برامج الكمبيوتر المحلية والأجنبية التي تحاكي الظواهر الفيزيائية وتعطي تأثير تعليمي حقيقي ؛

4) تطوير برنامج محاكاة حاسوبية يعتمد على مادة المحتوى المادي للتعليم الثانوي العام (قسم "الفيزياء الجزيئية") ؛

5) التحقق من تطبيق برنامج تجريبي للمحاكاة الحاسوبية وتقييم نتائجه التعليمية والمنهجية.

فرضية البحث.

يمكن تحسين جودة المعرفة والمهارات وثقافة المعلومات لدى الطلاب إذا تم استخدام برامج محاكاة الكمبيوتر في عملية تدريس الفيزياء ، ويكون الدعم المنهجي لها على النحو التالي:

بشكل كافٍ للأسس النظرية لنمذجة الكمبيوتر في سياق مهام التدريب ، يتم تحديد المكان والزمان وشكل من أشكال استخدام نماذج الكمبيوتر التعليمية ؛

يتم تنفيذ تنوع أشكال وأساليب إدارة أنشطة الطلاب ؛

يتم تدريب تلاميذ المدارس على الانتقال من الأشياء الحقيقية إلى النماذج والعكس صحيح.

الأساس المنهجي للدراسة هو: النهج النظامية والنشاط لدراسة الظواهر التربوية. النظريات الفلسفية والسيبرنتية والنفسية للنمذجة الحاسوبية (A.A. Samarsky ، V.G. Razumovskiy ، N.V. Razumovskaya ، B.A. Glinsky ، B.V. الأسس النفسية والتربوية لحوسبة التعليم (V.V. Rubtsov ، E.I. Mashbits) ومفهوم تطوير التعليم (L.S. Vygotsky ، DB Elkonin ، V.V. Davydov ، N.F. Talyzina ، P. Ya. Galperin).

طرق البحث:

التحليل العلمي والمنهجي للأدب الفلسفي والنفسي والتربوي والمنهجي حول المشكلة قيد الدراسة ؛

تحليل تجربة المعلمين ، وتحليل تجربتهم الخاصة في تدريس الفيزياء في المدرسة الثانوية وطرق الفيزياء في الجامعة ؛

تحليل برامج الكمبيوتر النمذجة في الفيزياء الجزيئية للمؤلفين المحليين والأجانب من أجل تحديد محتوى البرنامج ؛

نمذجة الظواهر الفيزيائية في الفيزياء الجزيئية ؛

تجارب الكمبيوتر على أساس برامج المحاكاة المختارة ؛

استجواب ، محادثة ، ملاحظة ، تجربة تربوية ؛

طرق الإحصاء الرياضي.

قاعدة البحث: المدارس رقم 3 ، 11 ، 17 في فولوغدا ، مدرسة فولوغدا الحكومية للطبيعية والرياضية ، كلية الفيزياء والرياضيات في جامعة فولوغدا الحكومية التربوية.

أجريت الدراسة على ثلاث مراحل وكان لها المنطق التالي.

في المرحلة الأولى (1993-1995) تم تحديد مشكلة الدراسة والغرض منها ومهامها وفرضيتها. تم تحليل الأدبيات الفلسفية والتربوية والنفسية من أجل تحديد الأسس النظرية لتطوير واستخدام نماذج الكمبيوتر في عملية التعلم.

في المرحلة الثانية (1995-1997) ، تم تنفيذ العمل التجريبي في إطار المشكلة قيد الدراسة ، واقترحت التطورات المنهجية لاستخدام برامج المحاكاة الحاسوبية في دروس الفيزياء.

في المرحلة الثالثة (1997 - 2000) تم تحليل وتعميم العمل التجريبي.

يتم ضمان مصداقية وصحة النتائج التي تم الحصول عليها من خلال: المناهج النظرية والمنهجية لدراسة مشكلة محاكاة الكمبيوتر في التعليم. مزيج من التحليل النوعي والكمي للنتائج ، بما في ذلك استخدام طرق الإحصاء الرياضي ؛ الأساليب المناسبة لغرض الدراسة وموضوعها ؛ المتطلبات المستندة إلى العلم لتطوير برنامج محاكاة الكمبيوتر.

هذا الأخير يتطلب بعض الشرح. لقد طورنا برنامجًا لنمذجة ديناميكيات أنظمة العديد من الجسيمات ، يعتمد حساب حركتها على خوارزمية Verlet التي استخدمها H. Gould و J. Tobochnik. هذه الخوارزمية بسيطة وتعطي نتائج دقيقة حتى لفترات زمنية صغيرة ، وهو أمر مهم للغاية عند دراسة الأنماط الإحصائية. لا تسمح واجهة البرنامج الأصلية فقط بمشاهدة ديناميكيات العملية وتغيير معلمات النظام ، وتحديد النتائج ، بل تتيح أيضًا تغيير وقت التجربة وإيقاف التجربة وحفظ هذا الإطار وبدء العمل اللاحق على نموذج منه.

يتكون النظام قيد الدراسة من جسيمات يتم ضبط سرعاتها بشكل عشوائي والتي تتفاعل مع بعضها وفقًا لقوانين ميكانيكا نيوتن ، ويتم عرض قوى التفاعل بين الجزيئات بواسطة منحنى لينارد جونسون ، أي أن البرنامج يحتوي على نموذج. من غاز حقيقي. ولكن من خلال تغيير المعلمات الأولية ، من الممكن إحضار النموذج إلى غاز مثالي.

يتيح برنامج المحاكاة الحاسوبية المقدم من قبلنا الحصول على نتائج عددية بالوحدات النسبية ، مما يؤكد القوانين والعمليات الفيزيائية التالية:

أ) اعتماد قوة التفاعل والطاقة الكامنة للجسيمات (الجزيئات) على المسافة بينهما ؛

ب) توزيع سرعة ماكسويل ؛

ج) المعادلة الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية.

د) قوانين بويل ماريوت وتشارلز ؛

ه) تجارب جول وجول طومسون.

يمكن للتجارب المذكورة أعلاه أن تؤكد صحة طريقة الفيزياء الإحصائية ، حيث أن نتائج التجربة العددية تتوافق مع النتائج التي تم الحصول عليها على أساس قوانين الإحصاء.

أكدت التجربة البيداغوجية فعالية المنهجية في إجراء الدروس باستخدام برامج المحاكاة الحاسوبية.

الحداثة العلمية والأهمية النظرية للدراسة:

1. تم تنفيذ وصف شامل للنمذجة الحاسوبية المستخدمة في عملية التعلم (الفلسفية ، السيبرانية ، التربوية).

2. تم إثبات المتطلبات النفسية والتربوية لنماذج التدريب على الحاسوب.

3. تم تطبيق طريقة المحاكاة الحاسوبية لديناميات العديد من الجسيمات ، مما جعل من الممكن لأول مرة في الدورة المدرسية للفيزياء الجزيئية إنشاء نموذج حاسوبي لغاز مثالي ، مما يجعل من الممكن إثبات العلاقة بين البارامترات الدقيقة للنظام (السرعة ، الزخم ، الحركية ، الطاقة الكامنة والإجمالية للجسيمات المتحركة) مع البارامترات الكبيرة (الضغط ، الحجم ، درجة الحرارة).

4. على أساس برامج المحاكاة الحاسوبية في منهجية الفيزياء ، تم إجراء التجارب العددية التالية: تم الحصول على المعادلة الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية. تظهر العلاقة بين درجة الحرارة والطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجسيمات (الجزيئات) ؛ تم تصميم تجارب جول وجول-طومسون للغازات المثالية والحقيقية.

تكمن الأهمية العملية للدراسة في حقيقة أن المحتوى المختار وبرامج المحاكاة الحاسوبية المطورة يمكن استخدامها في مدرسة ثانوية لإجراء تجربة عددية على عدد من قضايا الفيزياء الجزيئية. تم تطوير واختبار تقنية لإجراء دروس في الفيزياء الجزيئية باستخدام برامج الكمبيوتر للنمذجة. يمكن أيضًا تطبيق مواد ونتائج الدراسة في عملية تدريس طلاب الجامعات التربوية والتدريب المتقدم لمعلمي الفيزياء وعلوم الكمبيوتر.

تم اعتماد المواد والنتائج الرئيسية التي تم الحصول عليها في سياق الدراسة

في المؤتمر العلمي والتقني الدولي (فولوغدا ، 1999) ؛

في المؤتمر العلمي والعملي المشترك بين الجامعات "الجوانب الاجتماعية لتكيف الشباب مع الظروف المعيشية المتغيرة" (فولوغدا ، 2000) ؛

في المؤتمر العلمي والمنهجي الإقليمي الثاني "التكنولوجيات الحديثة في التعليم المهني العالي والثانوي" (بسكوف ، 2000) ؛

في المؤتمر العلمي العملي السادس لعموم روسيا "مشكلة التجربة الفيزيائية التربوية" (جلازوف ، 2001) ؛

عند تدريس الفيزياء في المدارس الثانوية لمدينة فولوغدا ، في فصول دراسية حول طرق تدريس الفيزياء مع طلاب VSPU ، في ندوات لطلاب الدراسات العليا في VSPU ومعلمي قسم الفيزياء العامة وعلم الفلك.

يتم تقديم ما يلي للدفاع:

1. المناهج النظرية لاستخدام المحاكاة الحاسوبية في عملية التعلم ودعمها المنهجي.

3. منهجية تنظيم وإجراء دروس الفيزياء في الصف العاشر من مدرسة ثانوية عند دراسة موضوع "الفيزياء الجزيئية" بالاعتماد على برنامج محاكاة حاسوبي.

هيكل الأطروحة.

يتم تحديد هيكل الرسالة من خلال منطق وتسلسل حل المهام. تتكون الرسالة من مقدمة ، أربعة فصول ، خاتمة ، ببليوغرافيا.

النماذج والنمذجة في العلوم الحديثة

حاليًا ، تُستخدم النماذج والنمذجة ، كإحدى طرق فهم العالم من حولنا ، على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا والتعليم.

مصطلح "نموذج" يأتي من الكلمة اللاتينية معامل ، والتي تعني القياس والنمط والمعيار. تنعكس النظرة الشاملة لشخص ما عن العالم في معظم الحالات في عقله في شكل نموذج مادي معين.

في الفلسفة الحديثة ، يتم تقديم التعريفات التالية لمفاهيم النموذج والمحاكاة.

"النموذج (النموذج الفرنسي) في منطق ومنهجية العلم هو نظير (مخطط ، هيكل ، نظام إشارة) لجزء معين من الواقع الطبيعي أو الاجتماعي ، وهو منتج للثقافة البشرية ، والتعليم النظري والمفاهيمي ، وما إلى ذلك - النموذج الأصلي. يعمل هذا التناظرية على تخزين وتوسيع المعرفة (المعلومات) حول الأصل وخصائصه وهياكله ، لتحويله أو إدارته. من وجهة نظر معرفية ، النموذج هو "ممثل" ، "بديل" للأصل في الإدراك والممارسة. يتم نقل نتائج المعالجة والبحث للنموذج في ظل ظروف معينة ، والتي تم العثور عليها في المنطق والمنهجية ، والمحددة لمجالات وأنواع مختلفة من النماذج ، إلى الأصل. "النمذجة هي طريقة لدراسة كائنات المعرفة على نماذجها ؛ بناء ودراسة النماذج والأشياء والظواهر الواقعية (الأنظمة العضوية وغير العضوية ، والأجهزة الهندسية ، والعمليات المختلفة - الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والاجتماعية) والأشياء المنشأة لتحديد أو تحسين خصائصها ، وترشيد طرق بنائها ، والتحكم فيها ، إلخ. " . اعتمادًا على نوع النماذج ، يتم تمييز نمذجة الكائن والإشارة. في نمذجة الكائن ، يتم إجراء البحث على نموذج يعيد إنتاج خصائص هندسية أو فيزيائية أو وظيفية معينة للأصل. على سبيل المثال ، في النمذجة التناظرية بمساعدة نماذج الطاقة ، تتم دراسة الظواهر الميكانيكية والصوتية والهيدروديناميكية والظواهر الأخرى ، حيث يتم وصف أداء النموذج والأصل بنفس المعادلات التفاضلية.

"في نمذجة الإشارات ، النماذج عبارة عن مخططات ورسومات وصيغ مقترحة في بعض الأبجدية (لغة طبيعية أو صناعية) ، إلخ." . النمذجة هي إحدى الطرق المهمة للإدراك ، وبالتالي فهي تنتمي إلى الفئة المعرفية. يمكن نقل النتائج التي تم الحصول عليها في دراسة النماذج إلى الأصل إذا كان النموذج يعكس خصائص الأصل.

يعتمد هذا التصنيف على طريقة إعادة إنتاج خصائص الأصل في النموذج. تنقسم جميع الطرز إلى فئتين: المادية والمثالية. تتضمن النماذج المادية نماذج موجودة بشكل موضوعي ويخلقها الإنسان لإعادة إنتاج بنية وجوهر العملية أو الظاهرة قيد الدراسة.

بالنسبة للنماذج المتشابهة مكانيًا ، فإن الشرط الأساسي هو تشابهها الهندسي مع الأصل ، لأن تعكس الخصائص المكانية وعلاقات الكائن. تشتمل هذه المجموعة على تصميمات مختلفة ونماذج للأجهزة التقنية وشبكات بلورية وما إلى ذلك.

في النماذج المتشابهة فيزيائيًا ، من الضروري تشابه طبيعتها الفيزيائية مع الأصل وهوية قوانين الحركة. تختلف هذه النماذج عن الطبيعة التي تعرضها فقط من خلال تغيير المقياس المكاني أو الزمني. تشمل هذه المجموعة نماذج تشغيلية لمختلف الأجهزة التقنية ، على سبيل المثال ، المحركات والمولدات الكهربائية والسفن والطائرات وما إلى ذلك.

يجب وصف النماذج المتشابهة رياضياً لعمل كائنات الدراسة بنفس المعادلات الرياضية ، وكقاعدة عامة ، لا يوجد تشابه مادي وهندسي مع الأصل. تشمل النماذج الرياضية النماذج التناظرية والهيكلية والرقمية والسيبرانية.

الجوانب النفسية والتربوية لتعلم الكمبيوتر

في السنوات الأخيرة ، اهتم علماء النفس المحليون والأجانب بدور الخصائص الفردية للطلاب في عملية التعلم. أدى البحث عن طرق للحفاظ على فردية الطفل وتطويره وإمكانياته وقدراته إلى تطوير مفاهيم لإضفاء الطابع الفردي على التعليم. المساعدة عن طريق التفرد في تنفيذ البرامج التعليمية من قبل كل طالب ، ومنع فشل الطالب ؛ تكوين المهارات التعليمية العامة على أساس منطقة التطور القريب لكل طالب ؛ تحسين الدافع التربوي وتنمية الاهتمامات المعرفية ؛ تكوين الصفات الشخصية: الاستقلالية والاجتهاد والإبداع - جوهر إضفاء الطابع الفردي على التعليم. الميزة الرئيسية هي أن التخصيص يسمح لك بالتكيف الكامل مع محتوى وأساليب ووتيرة أنشطة تعلم الطفل مع خصائصه ، ومراقبة تصرفاته في كل مرحلة من مراحل حل المشكلة ، وإجراء تعديلات في الوقت المناسب على أنشطة الطالب والمعلم ، والتكيف منهم إلى مواقف الطلاب والمعلمين المتغيرة باستمرار ، ولكن الخاضعة للرقابة. كل هذا يتيح للطالب العمل اقتصاديًا والتحكم في تكاليف قواته وتحقيق نتائج أفضل.

تغطي تكنولوجيا إضفاء الطابع الفردي على التعليم جميع أجزاء العملية التعليمية - الأهداف والمحتوى والأساليب والوسائل. خصائص التعلم الفردي إنسانية في أساسها الفلسفي ؛ عوامل التنمية: الحيوية والاجتماعية والنفسية ؛ مبدأ الإدارة هو نظام "المعلم" ، والنهج تجاه الطفل هو شخصي إنساني ، والأشكال التنظيمية أكاديمية ، ومجموعة فردية ؛ الطريقة السائدة مبرمجة ، ذاتية التطوير ، إبداعية. أحد خيارات تنفيذ إضفاء الطابع الفردي على التعلم هو تطوير أفكار التعلم التكيفي. يأخذ في الاعتبار كل من العمر والخصائص الفردية للطلاب. يمكن أن يعتمد التكيف على المعلومات التي تم جمعها من تجربة التعلم لكل طالب أو المبرمجة مسبقًا. عادةً ما ينفذ النظام التكيفي ، المبرمج مسبقًا ، التعلم وفقًا لبرنامج متفرّع ، حيث يُشار إلى الإجراءات الإضافية التي تم إصدارها ، اعتمادًا على طبيعة الخطأ الذي حدث. أنظمة التعلم التكيفية ، كقاعدة عامة ، تأخذ في الاعتبار: أ) صحة الإجابة ، ب) الأسباب التي تسببت في صعوبات في إكمال المهام التعليمية.

إن تطور التكنولوجيا ، وتطوير أنواع مختلفة من الأجهزة التقنية يجعل من الممكن الجمع بين إمكانيات التكنولوجيا لإضفاء الطابع الفردي على التعليم باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر الحديثة.

التدريب على الكمبيوتر القائم على التكيف المرن والسريع للخصائص الفردية لكل طالب قادر على منع حدوث الانزعاج النفسي ، وانخفاض احترام الذات ، وانخفاض الدافع التعليمي ، حيث أنه قادر على مراعاة فردية الطالب الحد الأقصى.

إل. يصف شنشيف ثلاثة أنواع من التعلم التكيفي. الخيار الأول هو مفهوم القدرة القصوى على التكيف مع علم التحكم الآلي باللغة الإنجليزية G. Pasca. والثاني هو نظرية التكيف الجزئي لعالم النفس الأمريكي ن.كراودر. الثالث هو مفهوم B. Skinner عن الحد الأدنى من القدرة على التكيف. يتشابه مؤلفو نظريات التعلم التكيفي في تقييم أسباب انخفاض كفاءة التعلم التقليدي وفي اختيار التخلص من هذه الأسباب. تفرض مفاهيم التعلم التكيفي متطلبات معينة على عملية التعلم:

1. التكيف السريع مع الخصائص الفردية للطلاب ، مع مراعاة وتيرة التعلم ، وتشخيص أسباب الصعوبات ، وتعديل المواد التعليمية في الوقت المناسب.

2. الإدارة المستمرة والهادفة للمجال الوجداني التحفيزي للطالب ، واستقرار حالته. 3. الحفاظ على الحوار المستمر وتحفيز نشاط الطلاب.

4. أتمتة التعلم.

من السهل عزو استيفاء هذه المتطلبات إلى تعلم الكمبيوتر ، نظرًا لأن المعلم غير قادر على التكيف في نفس الوقت مع الطلاب المختلفين ، في حين أن الآلة محايدة وصبورة ولا تعرف الكلل.

سرعان ما دخلت مفاهيم التعلم التكيفي المذكورة أعلاه في الممارسة الجماعية ، مما أدى إلى نشوء جنون عصري لأجهزة التعلم وبرامج الكمبيوتر. بدائيًا وبدائيًا في قدراتهم التربوية ، تجاهلوا الفكرة الأساسية لمراعاة الخصائص الفردية واستقرار الحالة العاطفية الإيجابية للطلاب. فيما يتعلق بهذا الوضع ، فإن فعالية التدريب على الكمبيوتر موضع تساؤل. الحجة الحديثة لصالح استخدام الكمبيوتر تكرر استنتاجات مطوري التعلم التكيفي. هذه هي أهمية مراعاة ديناميكيات الاستيعاب ، وأتمتة التعلم ، مما يسمح للمعلم بعدم تشتيت انتباهه عن المهام التنظيمية.

تحليل حالة المحاكاة الحاسوبية في قسم الفيزياء الجزيئية

في الفصلين الأول والثاني ، درسنا قضايا استخدام النمذجة الحاسوبية في التعليم من وجهة نظر المعرفة وعلم التربية وعلم النفس ، وحددنا أيضًا مكانها ووظائفها. إن استخدام نماذج الكمبيوتر في تدريس الفيزياء يجعل من الممكن إظهار أهمية النمذجة كأسلوب لإدراك العالم المحيط ، ويساهم في تكوين التفكير المجرد ، وتنمية الاهتمام المعرفي ، وإتقان عناصر ثقافة المعلومات. في الوقت نفسه ، من أجل تحقيق مزايا أفضل مثل إمكانية التعلم الفردي ، وتوجيه الأنشطة التعليمية ، والرؤية ، وخصائص محاكاة نماذج الكمبيوتر ، من الضروري تحديد هذا القسم من الفيزياء ، واستخدام محاكاة الكمبيوتر الذي سيتم فيه لها تأثير تعليمي حقيقي ، ولتحديد الأساليب المنهجية لإدراجها في الدرس.

تكمن صعوبة دراسة مقرر "الفيزياء الجزيئية والديناميكا الحرارية" في المدرسة الثانوية الأساسية في أن الطلاب هنا يلتقون بشكل جديد نوعيًا من حركة المادة - الحركة الحرارية ، والتي فيها ، بالإضافة إلى قوانين الميكانيكا ، قوانين الإحصاء تنطبق أيضا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التجارب الميدانية (الحركة البراونية ، والانتشار ، وتفاعل الجزيئات ، والتبخر ، والظواهر السطحية والشعرية ، والترطيب) تؤكد فقط فرضية التركيب الجزيئي للمادة ، ولكنها لا تسمح لنا بمراقبة آلية العمليات الفيزيائية الجارية. النماذج الميكانيكية: تجربة ستيرن ، لوحة غالتون ، التثبيت لإظهار قوانين الغاز تجعل من الممكن توضيح قانون ماكسويل لتوزيع الجزيئات على السرعات والحصول على العلاقات التجريبية بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة اللازمة لاشتقاق قوانين الغاز. يمكن أن توفر زيادة فعالية الدرس امتدادًا وتحسينًا لمظاهرة أو تجربة معملية باستخدام الكمبيوتر (أشرنا إلى أهمية نماذج الكمبيوتر في دراسة الفيزياء في). تتوفر مثل هذه الأدوات البرمجية لإجراء تجربة توضيحية في المسار المدرسي للفيزياء الجزيئية والديناميكا الحرارية ، وإن كان بكميات قليلة. تم إجراء مراجعة لعدد من الأعمال من قبلنا ، وهنا سنقدم تحليلاً لجميع برامج الكمبيوتر المعروفة لدينا والمستخدمة في دراسة الفيزياء الجزيئية والديناميكا الحرارية.

يمكن أن يؤدي استخدام تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية والإلكترونية الحديثة إلى تحسين صياغة التجربة وتنفيذها بشكل كبير. يصف استخدام الكمبيوتر لإثبات اعتماد سرعة النيتروجين والهيدروجين والأرجون وجزيئات الهواء على درجة الحرارة ، وحساب التغير في الطاقة الداخلية للجسم أثناء الانصهار والتبلور ، وأثناء التبخر والحالة الغازية وكذلك استخدام الحاسوب في معالجة نتائج العمل المخبري.

في نفس الكتاب ، تم تقديم وصف للدرس حول تحديد كفاءة محرك حراري مثالي بناءً على دورة كارنو. كان نموذج دورة كارنو عبارة عن جهاز كمبيوتر ينفذ برمجيًا الأدياباتس والتساوي الحرارة على شاشة العرض ، ويمثل بيانياً دورة كارنو.

تم وصف منهجية إعداد تجربة باستخدام التكنولوجيا الإلكترونية والحاسوبية بواسطة V.V. لابتيف. لقد استخدم عالمية الإشارة الكهربائية ، والتي لا تحتوي فقط على المعلومات الضرورية ، ولكن يمكن أيضًا معالجتها بواسطة أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. لذلك ، من الضروري تحويل جميع الكميات غير الكهربائية المتضمنة في التجربة إلى كميات كهربائية باستخدام المحولات الأولية - أجهزة الاستشعار ، التي تظهر عند خرجها إشارة تناظرية كهربائية ، عادة في شكل جهد كهربائي. Laptev V.V. مع الموظفين ، تم تطوير وتصنيع العديد من أجهزة الاستشعار لقياس الإضاءة ودرجة الحرارة والوقت. يمكن إصلاح إشارات المستشعرات باستخدام مؤشر أو أدوات قياس رقمية. من أجل استخدام أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية عند معالجة نتائج التجربة ، من الضروري تحويل الإشارة التناظرية إلى رقمية باستخدام محول تناظري إلى رقمي ، باستخدام الدوائر الدقيقة المناسبة لذلك. وهكذا ، يبدو مخطط التجربة كما يلي: القيم المقاسة - أجهزة الاستشعار - المحول التناظري إلى الرقمي - الحاسبة الدقيقة MK-64 أو الكمبيوتر "Yamaha". وفقًا لهذا المبدأ ، تم تصميم التثبيت التوضيحي الكهروميكانيكي الشامل لدراسة قوانين الغاز في دورة مدرسية في الفيزياء. يتم إصلاح قيم الضغط والحجم ودرجة الحرارة المقاسة في التجربة بدورها على مؤشر رقمي توضيحي ويتم تغذيتها في ناقل بيانات الكمبيوتر ، والذي يعرض الرسوم البيانية لجميع العلاقات الممكنة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة على شاشة العرض. بعد رسم الرسوم البيانية ، يتم إدخال القيم العددية لهذه الكميات في ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر ويمكن عرضها على شاشة العرض في شكل جدول بيانات الخبرة واستخدامها للحسابات الكمية. وبالتالي ، فإن الطلاب لديهم الفرصة لمراقبة الخصائص الكمية والنوعية لعمليات الغاز في نفس الوقت.

إمكانيات تطبيق محاكاة الكمبيوتر في عملية الاستغلال الذاتي لمعلم علوم الكمبيوتر في الفضاء التعليمي الحديث

© 2016 إي ترافكين

كاند. بيد. علوم ، أستاذ مشارك بقسم تقنيات الحاسب والمعلوماتية التعليم البريد الإلكتروني: e [بريد إلكتروني محمي]. ar

جامعة ولاية كورسك

يعرض المقال إمكانيات استخدام النمذجة الحاسوبية كإحدى طرق تنفيذ التحقيق الذاتي لمعلم علوم الكمبيوتر في جميع مستويات نظام التعليم العالي ، وخصائص نمذجة الكمبيوتر كأسلوب فعال للإدراك في بيئة تعليمية معلوماتية. في الورقة ، تم إعطاء مكان خاص لوصف مبادئ تدريس النمذجة الحاسوبية ومراحل نمذجة الكمبيوتر ، والتي يساهم تنفيذها في تحقيق الذات لمدرسي علوم الكمبيوتر.

الكلمات الأساسية: طريقة المحاكاة الحاسوبية ، النموذج ، التفعيل الذاتي المهني لمعلم المعلوماتية ، نظام متعدد المستويات للتعليم العالي ، التدريب المهني.

تعد المعلوماتية من أهم الاتجاهات في التعليم المهني الحديث ، والتي تتيح لك الارتقاء بالعملية التعليمية إلى مستوى نوعي جديد والكشف عن إمكانات أعضاء هيئة التدريس بطريقة جديدة في الظروف الاجتماعية والثقافية الحديثة. إن بيئة المعلومات الحديثة المتغيرة بسرعة والمتطورة بسرعة تجعل مطالب كبيرة للتحقيق الذاتي لمعلم علوم الكمبيوتر الحديث.

يؤكد برنامج الدولة للاتحاد الروسي "مجتمع المعلومات (2011-2020)" والعقيدة الوطنية للتعليم في الاتحاد الروسي حتى عام 2025 على الحاجة إلى تغييرات مهمة فيما يتعلق بالطرق الممكنة لتحديث العملية التعليمية الحالية في مختلف المجالات على أساس الاستخدام من تقنيات المعلومات.

يعد استخدام المحاكاة الحاسوبية من أكثر طرق التدريس فاعلية في الظروف الحديثة لتحديث النظام التعليمي. نمذجة الكمبيوتر هي طريقة بحث عالمية إلى حد ما في مختلف مجالات العلوم الحديثة. تُفهم النمذجة الحاسوبية على أنها طريقة بحث تعتمد على بناء ودراسة نموذج حاسوبي لكائن أو عملية [Pikalov 2010]. الميزة الرئيسية لمحاكاة الكمبيوتر هي إمكانية استخدامها لدراسة شاملة للكائن قيد الدراسة.

عند إنشاء نموذج كمبيوتر ودراسته ، تحدث عملية عرض وإعادة إنتاج كائن تناظري أو بديل لنظام وعملية واقعي أو متوقع ، ليس فقط الهيكل والعناصر والخصائص ، ولكن أيضًا العلاقات والعلاقات بين العناصر و يتم الكشف عن البيئة الخارجية. نمذجة الكمبيوتر ، التي تمثل نوعًا من النمذجة ، تسمح لك بوصف النظام أو العملية قيد الدراسة فقط بدرجة معينة من التقريب إلى الواقع ، مع مراعاة العلاقات القائمة و

الأنماط بين المكونات الرئيسية للكائن الأصلي. تتمثل النتيجة النهائية لمحاكاة الكمبيوتر في الحصول على الخصائص الكمية والنوعية اللازمة لتحليل الأنظمة أو العمليات قيد الدراسة ، واتخاذ القرارات بشأن تحسينها وتحديثها ، والتنبؤ بالسلوك في ظروف مختلفة.

يمكن تعريف النمذجة بأنها إحدى الطرق الرئيسية للإدراك ، وهي شكل من أشكال انعكاس الواقع وتتألف من توضيح أو إعادة إنتاج خصائص معينة للأشياء والأشياء والظواهر الحقيقية باستخدام كائنات أو عمليات أو ظواهر أخرى أو استخدام وصف مجرد في شكل صورة وخطة وخرائط ومجموعات من المعادلات والخوارزميات والبرامج [بيريوكوف ، جاستيف ، جيلر 1974].

يجب أن يكون مدرس علوم الكمبيوتر في المستقبل قادرًا على إدراك إمكاناته الشخصية والمهنية فيما يتعلق بالمحتوى والجوانب النظرية للنشاط المهني. تضمن ملاءمة الأساليب التربوية الحديثة إنتاجية تحقيق الذات. يتم توفير فرص واسعة في حل مشاكل تحقيق الذات من خلال طريقة محاكاة الكمبيوتر.

إن تحقيق الذات هو عامل يضمن القدرة التنافسية لمعلم علوم الكمبيوتر الحديث ، مما يوسع إمكاناته الشخصية والمهنية في مواجهة المهام المعقدة المتغيرة باستمرار في الفضاء التعليمي الحديث.

تحقيق الذات هو المشكلة الموضوعية الرئيسية للتعليم العالي. "تحقيق الذات" (من اللاتينية asShaNB - حقيقي ، حقيقي) يعتبر رغبة الشخص في تحديد وتطوير قدراته الشخصية على أكمل وجه ممكن [Karpenko 1985].

يحدد الإدراك الذاتي المهني فعالية تكوين وتطوير مدرس علوم الكمبيوتر في المستقبل في عملية حل المشاكل الأكثر تعقيدًا على مستويات مختلفة من التعليم الحديث: في الفصول المتخصصة (تكنولوجيا المعلومات) ، في التعليم المهني الثانوي ، في النظام من تدريس طلاب البكالوريوس والدراسات العليا ، في نظام التعليم المهني الإضافي.

يعتمد تنظيم عملية التعلم القائمة على محاكاة الكمبيوتر ، التي تهدف إلى تحقيق الذات لمعلم علوم الكمبيوتر ، على نظام من المبادئ التعليمية التي تنعكس في أعمال المؤلفين الكلاسيكيين والحديثين - I.P. بودلاسوجو ، Yu.K. بابانسكي ، إل. زانكوفا ، ف. سلاستينينا ، وغيرها ، جميع المبادئ التربوية تمثل نظامًا واحدًا وتهدف إلى تحقيق المهام التربوية والمعرفية والتنموية التي يساهم حلها في تحقيق الذات الشامل لمعلم المعلوماتية في مختلف مراحل تكوينه وتطوره. تم الكشف عن نظام لتحديد المبادئ لتنفيذ محاكاة الكمبيوتر في عملية تحقيق الذات لمعلم المستقبل لعلوم الكمبيوتر ، والتي تعكس الأنماط الرئيسية للعملية التعليمية. يبدو من المناسب إبراز المبادئ التالية في عملية تحقيق الذات لمعلم المستقبل:

1) مبدأ الشخصية العلمية ، الذي ينص على الاستفادة في العملية التعليمية من أحدث الإنجازات في مجال النمذجة الحاسوبية لتنظيم أنشطة البحث والبحث العلمي للطلاب ؛

2) مبدأ إمكانية الوصول ، والذي يعني مدى ملاءمة المادة المدروسة لعمر الطلاب وخصائصهم الفردية ومستوى تدريبهم النظري والعملي ؛

3) مبدأ الرؤية ، الذي يضمن بناء نموذج حاسوبي في شكل مرئي يكشف بشكل مناسب عن الروابط والعلاقات الأساسية للأنظمة أو العمليات قيد الدراسة ؛

4) مبدأ المنهجية ، والذي يتضمن النظر في أنواع مختلفة من الكفاءات والمعرفة والمهارات والقدرات المكتسبة في نظام بناء جميع الدورات التدريبية ومحتوى التدريب بالكامل كنظم تشكل جزءًا من بعضها البعض وفي النظام العام لل ثقافة المعلومات ، وتتطلب تقسيمًا عقلانيًا للمواد التعليمية إلى أجزاء دلالية وإتقان تدريجي لها مع الإشارة المستمرة إلى الكل ؛

5) مبدأ الخلافة ، وهو تخطيط المحتوى الذي يتطور في خط تصاعدي ، حيث تعتمد كل معرفة جديدة على السابقة وتتبعها ؛

6) مبدأ الاتصال بين النظرية والتطبيق ، والذي يعني أن المعرفة المكتسبة من قبل الطلاب تتفاعل مع الحياة ، يتم تطبيقها في الممارسة العملية ، وتستخدم في دراسة وإدراك وتحويل العمليات والظواهر المحيطة ؛ الوعي بأهمية المعرفة المكتسبة يساهم في زيادة الاهتمام بالتعلم ، مما يؤثر بشكل إيجابي على دافعية وفعالية الأنشطة التعليمية ؛

7) مبدأ النشاط الذي يوفر فهماً واضحاً للمادة التعليمية المدروسة. لتنظيم الاستيعاب النشط للمعرفة من قبل الطلاب وتنمية استقلالية الإجراءات العقلية أثناء العملية التعليمية ، من الضروري طرح مهمة معرفية ، يتيح حلها تحفيز البحث الإبداعي والنشاط العقلي ؛

8) مبدأ مرونة نماذج الكمبيوتر ، ويُفهم على أنه توافقها مع كائن حقيقي واتساقها مع النماذج الأخرى التي تشكل نظامًا للمعرفة في مجال موضوع معين وفي محتوى التعليم بشكل عام ، فضلاً عن إمكانية التحديث الفوري لنموذج الكمبيوتر قيد الدراسة في سياق العمل التجريبي ؛

9) مبدأ التكامل ، الذي ينص على إمكانية دمج النماذج المطورة في ظروف مختلفة من الفضاء التعليمي ؛ ينص هذا المبدأ أيضًا على تكامل مختلف التخصصات والمجالات ومجالات النشاط من أجل حل مشاكل تربوية محددة ؛

10) مبدأ الانفتاح الذي يوفر إمكانية التعديل الدائم للنموذج الحاسوبي الذي تم إنشاؤه حسب احتياجات وشروط التدريب.

تنظيم العملية التعليمية على أساس استخدام الكمبيوتر

النمذجة التي تهدف إلى تحقيق الذات لمعلم علوم الكمبيوتر ،

يجب اتباع الخطوات التالية [كيلتون ، لوي 2004]:

صياغة المهام

جمع البيانات (المعلومات) وتعريف النموذج المفاهيمي ؛

تحديد مدى كفاية النموذج المفاهيمي ؛

إضفاء الصفة الرسمية أو إنشاء نموذج رياضي ؛

إنشاء نموذج حاسوبي ؛

فحص طراز الكمبيوتر ؛

تخطيط التجربة

إجراء تجارب على نموذج حاسوبي ؛

تحليل وتفسير بيانات المخرجات ؛

استخدام النتائج.

يتم تنفيذ المراحل المحددة بشكل متكرر ، أي أن هناك عودة إلى

المراحل السابقة واعادة تنفيذها من اجل توضيح بعضها

معلمات النموذج المطور. يعكس التسلسل المقدم من المراحل النهج العام لإجراء محاكاة الكمبيوتر على الكائنات قيد الدراسة ويسمح لك باتباع منهجية محاكاة الكمبيوتر عند تنظيم عملية التعلم.

من المهم التأكيد على أن مراحل محاكاة الكمبيوتر تتوافق تقريبًا تمامًا مع مراحل التعلم الاستكشافي. يفترض التعلم الاستكشافي في شكله الموسع أن الطالب:

يحدد ويطرح مشكلة يجب حلها ؛

يقدم الحلول الممكنة ؛

يتحقق من هذه الحلول الممكنة ؛

بناءً على البيانات ، يستخلص الاستنتاجات وفقًا للنتائج ؛

يطبق الاستدلالات على البيانات الجديدة ؛ يجعل التعميمات.

وفقًا لمؤيدي التعليم البحثي ، يجب أن تكون العملية التعليمية نموذجًا مثاليًا لعملية البحث العلمي ، البحث عن معرفة جديدة [Klarin 1998]. إن مطابقة المراحل ، بالإضافة إلى منهجية نمذجة الكمبيوتر والتدريب على البحث ، تجعل من الممكن إدخال هذه الطريقة بشكل فعال في عملية التعلم كطريقة لتطوير القدرات البحثية للطلاب ، مما يساهم في تحقيق الذات في المستقبل. مدرسو علوم الكمبيوتر.

نتيجة لمحاكاة الكمبيوتر ، يقوم الطلاب بإنشاء نموذج كمبيوتر. يُفهم نموذج الكمبيوتر على أنه [Lychkina 2000]:

□ صورة شرطية لكائن أو نظام ما ، موصوفة بمساعدة جداول الكمبيوتر المترابطة ، والمخططات الانسيابية ، والرسوم البيانية ، والرسوم البيانية ، والرسومات ، وأجزاء الرسوم المتحركة ، والنصوص التشعبية ، وما إلى ذلك ، وإظهار الهيكل والعلاقات بين عناصر الكائن - هيكلية نموذج وظيفي

□ برنامج منفصل ، مجموعة من البرامج ، حزمة برمجيات تسمح ، باستخدام سلسلة من العمليات الحسابية وعرض رسومي لنتائجها ، بإعادة إنتاج (محاكاة) عمليات عمل الكائن تحت تأثير عوامل مختلفة (بما في ذلك عشوائية) على ذلك - نماذج المحاكاة. في عمل I.Yu. تحدد بيكالوفا أن استخدام المحاكاة لتحليل الأنظمة المعقدة يعتمد على تطوير طرق الاختبار الإحصائي (طريقة مونت كارلو) ، والتي تسمح بنمذجة العوامل العشوائية باستخدام تقنية الكمبيوتر ، مما يؤدي إلى عمليات حسابية وتجارب أسرع مع الأنظمة المعقدة [Pikalov 2014 ].

يعطي مفهوم النموذج طريقة استخدام محاكاة الكمبيوتر في العملية التعليمية مجموعة واسعة من الاتصالات متعددة التخصصات ، والتي يعد تشكيلها أحد المهام الرئيسية للتحقيق الذاتي لمعلم المعلوماتية. إن نشاط بناء النموذج - النمذجة - هو نوع معمم من النشاط يميز علوم الكمبيوتر [Kasprazhak 2004]. بالإضافة إلى ذلك ، يتم دراسة المفاهيم وطريقة النمذجة على نماذج من مواضيع مختلفة ، مما يكشف عن قواسمها المشتركة. يعد حساب الاتصالات متعددة التخصصات شرطًا ضروريًا للتعلم الناجح. يعتمد تطوير تفكير الطلاب وتوقعاتهم على كيفية إجراء هذا الاتصال. بالإضافة إلى ذلك ، يساهم التنفيذ الصحيح للوصلات متعددة التخصصات في تكوين نظرة علمية للعالم ، ويساعد الطلاب على اكتشاف العلاقة بين الأشياء والظواهر في العالم من حولهم ، ويخلق نظرة شاملة للظواهر والعمليات المدروسة في العالم الحقيقي [ فولودين 2005].

يساهم تنظيم العملية التعليمية على أساس الاتصالات متعددة التخصصات في إشراك الطلاب في النشاط العملي الموضوعي ، والذي يتضمن اكتساب المعرفة بشكل نشط ، واستخدامهم الإبداعي ، وتطوير الإدراك.

النشاط والاستقلال ، وتشكيل رؤية علمية للعالم. يتم تحديد تكوين اتصالات متعددة التخصصات على أساس النمذجة من خلال استخدام عدد من الأساليب للحصول على المعرفة والمهارات (التحليل والتوليف والاستقراء والاستنتاج وما إلى ذلك).

بدوره ، A.V. يشير Yastrebov في بحث أطروحته [Yastrebov 2003] إلى أن "الهدف الأعلى للتعليم هو تدريب متخصص قادر على صياغة المشكلات بشكل مستقل في مجال النشاط المهني وحلها ..." ، "... يجب على التعليم العالي قم بتثقيف متخصص يتمتع بالوعي الذاتي للباحث ، بغض النظر عما إذا كان سيكون عالِمًا بالمعنى الضيق للكلمة ، أو عالمًا - مهندسًا أو عالمًا - مدرسًا.

عملية إنشاء نماذج الكمبيوتر لديها إمكانات تنموية ضخمة وتساهم في تدفق أكثر كفاءة لعملية تحقيق الذات في جميع مراحل تكوين وتطوير محترف في مجال تدريس علوم الكمبيوتر. تعد معرفة أساسيات نمذجة الكمبيوتر قناة لتنفيذ التعليم التنموي ، والذي يسمح لك بإيصال المعلم إلى مستوى نوعي جديد وتحقيق ليس فقط مستويات الكفاءة المهنية ، ولكن أيضًا التطوير الشخصي.

قائمة ببليوغرافية

Biryukov B.V. ، Gasteev Yu.A. ، Geller E.S. النمذجة. م: جنون البقر ، 1974.

فولودين أ. نمذجة المحاكاة الحاسوبية في دراسة أساسيات التكنولوجيا الرقمية بواسطة معلمي تكنولوجيا المستقبل: dis. ... كان. بيد. العلوم: 13.00.02. م ، 2005

كيلتون دبليو ، لوي أ. نمذجة المحاكاة. كلاسيك CS. الطبعة الثالثة. سانت بطرسبرغ: بيتر. كييف: مجموعة BHV للنشر ، 2004. 847 ص: مريض.

Klarin M.V. الابتكارات في علم أصول التدريس في العالم: التعلم القائم على البحث والألعاب والمناقشات وتحليل التجارب الأجنبية. M.، Riga: Pedagogical Center "Experiment"، SPC "Experiment"، 1998. 180 p: ill.

قاموس نفسي موجز / شركات. لوس انجليس كاربينكو. تحت المجموع إد. أ. بتروفسكي ، إم جي. ياروشيفسكي. م: بوليزدات ، 1985. 431 ص.

ليشكينا ن. الاتجاهات الحديثة في نمذجة المحاكاة // نشرة الجامعة. سلسلة "نظم إدارة المعلومات". م: GUU ، 2000. رقم 2.

بيكالوف آي يو. دراسة النمذجة الحاسوبية في مقرر "تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في العلوم والإنتاج" // العلم والحداثة. 2010. رقم 6-1. ص 307 - 312.

بيكالوف آي يو. تطبيق نمذجة المحاكاة والأنظمة الخبيرة في التحليل الاقتصادي // قاعة المحاضرات. المجلة العلمية الإلكترونية لجامعة ولاية كورسك. 2014. رقم 4 (4). ص 93-95. URL: http://auditorium.kursksu.ru/pdf/004-017.pdf

المقررات الاختيارية في التربية المتخصصة: المجال التربوي "المعلوماتية" / تحت العام. إد. اي جي. كاسبراجاك ، وزارة التربية والتعليم في الاتحاد الروسي - الصندوق الوطني للتدريب. م: فيتا برس ، 2004. 112 ص.

ياستريبوف أ. نمذجة البحث العلمي كوسيلة لتحسين تدريب طالب في جامعة تربوية: dis. وثيقة. بيد. العلوم: 13.00.08. م ، 2003.

ليوي أ. تخطيط المناهج الدراسية. باريس 1977.

أدى "الغزو" المتسق تاريخيًا لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT) إلى موضوع التدريب في مجال تعليم الفيزياء والرياضيات (في المدرسة والجامعة على حد سواء) ، بدءًا من الستينيات من القرن العشرين ، إلى تحديث عمليات التكوين. من هذه المفاهيم الجديدة للتعليم الحديث ، التي تؤثر على تشكيل أهداف التعلم ، مثل "الثقافة الحسابية" ، "محو الأمية الحاسوبية" ، "كفاءة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات" ، "ثقافة المعلومات". في الوقت نفسه ، فإن الاتجاه الرئيسي هو تعزيز دور المعرفة حول النمذجة الرياضية (في الحالة العامة ، المعلوماتية) كأساس لتطبيق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في محتوى التعليم المتجدد.

يتم استخدام الرياضيات بشكل متزايد وأكثر نجاحًا لحل مثل هذه المشكلات المحددة التي تتطلب نهجًا فرديًا غير نموذجي في إضفاء الطابع الرسمي عليها. في مواجهة مثل هذه المشكلة ، يسعى عالم الرياضيات أولاً إلى صياغتها بالكلمات ، أي بناء نموذج لفظي يعكس جميع الجوانب الأساسية للظاهرة ويترك الجوانب الثانوية جانبًا. ثم يتم إضفاء الطابع الرسمي على هذا النموذج اللفظي ، أو بناء نموذج رياضي للكائن قيد الدراسة. يتم دراسة النموذج المركب باستخدام الوسائل الرياضية.

يوسع استخدام أدوات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات من إمكانيات النمذجة الرياضية الحاسوبية ، ويسمح لك ببناء نماذج المعلومات من أجل تحديد الطريقة المثلى لحل مشكلة ما. نموذج الكمبيوتر هو فئة من النماذج الرمزية التي تصف عمليات المعلومات في كائنات ذات طبيعة مختلفة. في التدريس ، تعمل النمذجة والنموذج ليس فقط كأداة وطريقة لإدراك الأشياء والظواهر ، ولكن أيضًا كطريقة لإتقان الخصائص الأساسية وأنماط الواقع.

بناء على هذه الأماكنطلبطرق استخدام نماذج الكمبيوتر في تدريس الرياضيات ذات صلة.

النمذجة هي إحدى الطرق الرئيسية للإدراك ، وهي شكل من أشكال انعكاس الواقع وتتكون من توضيح أو إعادة إنتاج خصائص معينة للأشياء والأشياء والظواهر الحقيقية باستخدام كائنات أو عمليات أو ظواهر أخرى أو استخدام وصف مجرد في شكل الصورة والتخطيط والخريطة ومجموعات المعادلات والخوارزميات والبرامج.

تعتمد إمكانيات النمذجة ، أي نقل النتائج التي تم الحصول عليها أثناء بناء النموذج ودراسته إلى الأصل ، على حقيقة أن النموذج يعرض بمعنى معين (يعيد إنتاج ، نماذج ، يصف ، يقلد) بعض الميزات من موضوع اهتمام الباحث.

نموذج(من اللات. معامل - قياس ، عينة) - مادة أو كائن أو ظاهرة ممثلة عقليًا تحل محل الكائن أو الظاهرة الأصلية ، مع الاحتفاظ فقط ببعض خصائصها المهمة ، على سبيل المثال ، في عملية الإدراك أو التصميم.

تنقسم النماذج الرياضية إلى وظيفية وهيكلية وإعلامية.

"النمذجة هي مجموعة من الأساليب لبناء النماذج ودراسة الظواهر والعمليات ذات الصلة (بما في ذلك عملية حل المشكلة) وأنظمة الكائنات (الأصول الأصلية) بالإضافة إلى مجموعة من الأساليب لاستخدام نتائج دراسة نموذج لتحديد أو صقل خصائص كائنات الدراسة نفسها ".

تتميز النماذج الوظيفية بإقامة علاقة وظيفية تجمع بين مؤشرات الكائن قيد الدراسة ، والتي تم العثور عليها تجريبياً. نماذج من هذا النوع تعبر عن بناء دالة بواسطة قيم الحجة.

تعبر النماذج الهيكلية عن افتراض واحد أو آخر (فرضية) حول البنية الداخلية وعلاقات الكائن قيد الدراسة ، والتي تتجلى في الحقائق المرصودة. في هذه النماذج ، ترتبط المتغيرات القابلة للملاحظة والقياس بطريقة معينة (هيكليًا) بخصائص لا يمكن ملاحظتها وغير قابلة للقياس للكائن.

تتميز نماذج المعلومات بحقيقة أن المعلومات الواردة وظيفيًا ومعالجتها وردود الفعل مرتبطة بها. يوجد في قلب نماذج المعلومات عرض تبعيات الظاهرة قيد الدراسة عن طريق إجراءات معينة على المعلومات. تتيح نماذج المعلومات وصف تجربة الظاهرة قيد الدراسة في شكل معين من أشكال التعبير المعلوماتي ، أي للتحقق من تشفير الرسائل وتسجيلها ، واتصالاتها وتبعياتها. كل هذا يجعل من الممكن إدخال الجوانب الكمية والمحتوى للرسائل في النموذج وإنشاء اتصال بين المنطقي والوصف.

نماذج المعلومات المستخدمة في المدارس ، كقاعدة عامة ، ليست عالمية. تم تصميم كل واحد منهم لمحاكاة نطاق ضيق إلى حد ما من الظواهر. لا تسمح أدوات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الحديثة بالعمل مع النماذج الجاهزة للكائنات فحسب ، بل تتيح أيضًا تكوينها من عناصر فردية. نموذج المعلومات لا يميز كائنًا تمامًا أبدًا. لنفس الكائن ، يمكنك بناء نماذج معلومات مختلفة.

يتيح استخدام تقنيات تعلم الكمبيوتر تعديل عملية التدريس بأكملها ، وتنفيذ نموذج للتعلم المتمحور حول الطالب ، وتكثيف الفصول الدراسية ، والأهم من ذلك ، تحسين التدريب الذاتي للطلاب. بالطبع يتطلب الكمبيوتر الحديث والبرامج التفاعلية والدعم المنهجي تغييرًا في شكل التواصل بين المعلم والطالب ، وتحويل التعلم إلى تعاون تجاري ، وهذا يزيد الدافع للتعلم ، ويؤدي إلى الحاجة إلى البحث عن نماذج جديدة من الفصول ، إجراء الرقابة النهائية (التقارير ، التقارير ، الدفاع العام عن مشاريع المشاريع الجماعية). يعمل) ، يزيد من الفردية وكثافة التعلم.

أصبحت النمذجة الحاسوبية ، التي ظهرت كأحد مجالات النمذجة الرياضية ، مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر مجالًا مستقلًا وهامًا لتطبيق أجهزة الكمبيوتر. تُستخدم نماذج الكمبيوتر لحل المشكلات المتعلقة بالكائنات التي يتم نمذجتها

تهدف إلى تطوير النظريات والفرضيات والتحقق منها ؛

تسهيل حل القضايا العملية ؛

تحسين عملية التعلم.

عند العمل مع نموذج ، يمكن صياغة مهمة الكائن الذي يتم تصميمه كهدف ، أي كمهمة الحصول على الحالة المطلوبة للنموذج. يتضمن تحديد الهدف تحديد جهاز كائن معين وبنيته وخصائصه الأساسية والتفاعل مع العالم الخارجي - فهم النموذج ، بالإضافة إلى التدخل المستهدف في عمل النموذج - إدارة النموذج. عادة ما تحدث إدارة نموذج الكمبيوتر في شكل حوار بين شخص وجهاز كمبيوتر.

يمكن تصنيف نماذج الكمبيوتر المستخدمة في المدارس وفقًا لمعايير مختلفة: العمر ، والموضوع ، ومستوى التعقيد ، وتعقيد الإدارة ، ومهام تنمية القدرات العقلية وغيرها من الخصائص. لذلك ، على وجه الخصوص ، يمكننا تسليط الضوء على:

تطوير نماذج الكمبيوتر وصانعيها ؛

نماذج حاسوبية للتدريب ؛

نماذج حاسوبية للتجارب التربوية ؛

نماذج الكمبيوتر التي تهدف إلى التشخيص ؛

نماذج محاكاة حاسوبية تهدف إلى تكوين المهارات والقدرات.

يمكن استخدام الكمبيوتر في أوضاع تعليمية مختلفة ، والأهم من ذلك ، في وضع الرسم التوضيحي للمادة قيد الدراسة ، حيث أن قدرات الكمبيوتر في التوضيح تتجاوز بكثير قدرات أي كتاب ورقي ، رسومات على السبورة. الكمبيوتر كأداة رسم له عدد من المزايا مقارنة بالبوصلة والمسطحات. لذلك ، بالنسبة لصورة أجسام الثورة ، يلزم تكوين صورة دائرة هي شكل بيضاوي. ومع ذلك ، يمكن استخدام البوصلات والمسطرة لتكوين صورة تقريبية للقطع الناقص ، وهي ليست دائمًا بجودة جيدة. بمساعدة الكمبيوتر ، يمكنك إنشاء عدد كبير من النماذج المختلفة للأشكال الهندسية ، وهو أمر صعب في حالة نماذج المواد ، تقنيًا وماديًا.

تعود الحاجة إلى إدراج تكنولوجيا المعلومات في عملية تدريس الرياضيات إلى عدة أسباب.

أحدها هو أن استخدام تكنولوجيا المعلومات في جميع مجالات الحياة البشرية اليوم أصبح شرطًا ضروريًا للعمل الناجح في مجتمع المعلومات الحديث ، وبالتالي ، يجب أن ينطبق أيضًا على التعليم المدرسي.

والثاني يرجع إلى محتوى الموضوع. في دروس الرياضيات ، يعمل الطلاب كثيرًا مع التمثيل الرسومي للأشكال الهندسية المكانية ، والتي لا تعكس دائمًا خصائصها بوضوح. لذلك ، فإن برامج تحرير الرسوم التي تتيح لك إنشاء وتعديل نماذج الكمبيوتر للكائنات الهندسية ذات أهمية خاصة.

وأخيرًا ، فإن إمكانيات تقنيات المعلومات في إجراء تجربة كمبيوتر بهدف الحصول بشكل مستقل على معرفة جديدة حول كائن هندسي بناءً على دراسة نموذج كمبيوتر ، تجعل هذه التقنيات إحدى أدوات المعرفة في عملية التعلم.

ضع في اعتبارك بعض مزايا النماذج الحاسوبية للأشكال الهندسية المكانية ، مقارنة بالنماذج التقليدية (الكاسحات ، النماذج المصنوعة من الخشب أو المعدن ، البلاستيك) ، وكذلك الرسومات والرسومات المصنوعة على السبورة أو على ورق الكتاب المدرسي.

القدرة على إنشاء عدد كبير من نماذج الكمبيوتر المختلفة ذات الأشكال الهندسية بسرعة ، وهو أمر صعب في حالة النماذج المادية ، تقنيًا وماديًا.

تكرار الإشارة إلى نموذج حاسوبي لتوضيحه مما يسبب صعوبات مع النماذج التقليدية.

النسخ الفوري لنماذج الكمبيوتر للعمل الفردي في الفصل ، وهو أمر مستحيل عند العمل بنماذج المواد وصعب مع الرسومات والرسومات.

القدرة على تغيير الخصائص الكمية لنموذج الكائن ديناميكيًا ، والتي يتم استبعادها تمامًا في حالة النماذج التقليدية.

يهتم الطلاب بالعمل القائم على النمذجة ويستمتعون بتعلم الهندسة بمفردهم. هذا ليس فقط له تأثير إيجابي على الدافع للتعلم ، ولكن أيضًا يلهم الثقة في أداء مهمة جديدة ، مما يضمن إنتاجية النشاط التعليمي والمعرفي.

يسمح استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في دروس الرياضيات للمعلم بتقليل الوقت اللازم لدراسة المادة بسبب التصور.

يؤدي استخدام تكنولوجيا المعلومات في الفصل الدراسي إلى تحسين جودة المعرفة ، وتوسيع آفاق الرياضيات المدرسية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتمل أن يقوم الكمبيوتر بإعداد الطلاب للحياة في الظروف الحديثة ، لتحليل تدفق كبير من المعلومات واتخاذ القرارات.

تدريس النمذجة الحاسوبية في مقرر علوم الكمبيوتر بالمدرسة

في عملنا البحثي ، نفترض أن الأكثر فعالية من حيث تطوير القدرات الإبداعية للطلاب هي المواد المرتبطة بنمذجة المعلومات. قبل اختبار هذه الفرضية ، دعونا نفكر في مكان وأهمية النمذجة الحاسوبية ، وأهداف وغايات تدريس النمذجة الحاسوبية ، والمفاهيم التي تشكلت في تدريس النمذجة.

مكانة وأهمية النمذجة الحاسوبية في مقرر المعلوماتية بالمدرسة

في الحد الأدنى من المحتوى الإلزامي للتعليم في مجال المعلوماتية ، يوجد سطر "النمذجة وإضفاء الطابع الرسمي" ، والذي يعد ، إلى جانب خط عمليات المعلومات والمعلومات ، الأساس النظري للدورة الأساسية للمعلوماتية.

لا ينبغي اعتبار أن موضوع النمذجة هو نظري بحت ومستقل عن جميع الموضوعات الأخرى. ترتبط معظم أقسام الدورة الأساسية ارتباطًا مباشرًا بالنمذجة ، بما في ذلك الموضوعات المتعلقة بالخط التكنولوجي للدورة التدريبية. يجب اعتبار برامج تحرير النصوص والرسومات ونظام إدارة قواعد البيانات ومعالجات جداول البيانات والعروض التقديمية على الكمبيوتر كأدوات للعمل مع نماذج المعلومات. ترتبط الخوارزمية والبرمجة ارتباطًا مباشرًا بالنمذجة. وبالتالي ، فإن خط النمذجة شامل للعديد من أقسام الدورة الأساسية.

وفقًا لـ Beshenkov S.A. وغيرها من الموضوعات "عمليات المعلومات والمعلومات" و "الصياغة والنمذجة" هي الموضوعات الرئيسية في دورة المعلوماتية. تجمع هذه الموضوعات بين موضوعات الدورة التدريبية التقليدية مثل "الخوارزميات والمنفذين" و "تكنولوجيا المعلومات" وما إلى ذلك في كل واحد.

يعتقد مبتكرو دورات المؤلف "المعلوماتية في الألعاب والمهام" و "المعلوماتية الإضافية" أن المهمة الرئيسية لدورة المدرسة في المعلوماتية هي تكوين وتطوير القدرة على تحليل وبناء النماذج المعلوماتية المنطقية.

Boyarshinov M.G. يرى أنه من المناسب تقديم دورة نمذجة الكمبيوتر في إطار موضوع علوم الكمبيوتر ، والغرض منها هو تعريف الطلاب بأساليب حل المشكلات في الفيزياء والكيمياء والرياضيات والاقتصاد والبيئة والطب وعلم الاجتماع والتخصصات الإنسانية والتصميم والمشكلات التكنولوجية باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر الحديثة.

Kuznetsov A.A.، Beshenkov SA، Rakitina E.A. اعتبر أن المكونات الرئيسية لدورة المعلوماتية ، والتي تضفي عليها طابعًا منهجيًا ، هي "عمليات المعلومات" ، "نماذج المعلومات" ، "قواعد المعلومات للإدارة". يبدأ حل المشكلة دائمًا بالنمذجة: بناء أو اختيار عدد من النماذج: نموذج لمحتوى المشكلة (إضفاء الطابع الرسمي على الشروط) ، نموذج كائن يتم اختياره كنموذج عملي لحل هذه المشكلة المحددة ، نموذج (طريقة ) للحل ، ونموذج لعملية حل المشكلة.

وبالتالي ، فإن دراسة عمليات المعلومات ، وكذلك أي ظاهرة للعالم الخارجي بشكل عام ، تستند إلى منهجية النمذجة. خصوصية علوم الكمبيوتر هي أنه لا يستخدم فقط النماذج الرياضية ، ولكن أيضًا نماذج من مختلف الأشكال والأنواع (نص ، جدول ، شكل ، خوارزمية ، برنامج) - نماذج المعلومات. يعطي مفهوم نموذج المعلومات مسار المعلوماتية ذلك النطاق الواسع من الاتصالات متعددة التخصصات.والتي يعد تكوينها من المهام الرئيسية لهذه الدورة في المدرسة الأساسية. إن نفس نشاط بناء نموذج المعلومات - نمذجة المعلومات هي نوع معمم من النشاط يميز المعلوماتية بدقة.

إحدى الطرق الفعالة لفهم الواقع المحيط هي طريقة النمذجة ، وهي أداة تحليلية قوية تضم ترسانة كاملة من أحدث تقنيات المعلومات.

تعود الطبيعة التعميمية لمفهوم "نمذجة المعلومات" إلى حقيقة أنه عند التعامل مع المعلومات ، فإننا دائمًا إما نتعامل مع نماذج المعلومات الجاهزة (نعمل كمراقب لها) ، أو نطور نماذج المعلومات.

نمذجة المعلومات ليست فقط موضوعًا للدراسة في علوم الكمبيوتر ، ولكنها أيضًا أهم طريقة للأنشطة المعرفية والتعليمية والعملية. يمكن اعتباره أيضًا طريقة للبحث العلمي وكنشاطًا مستقلاً.

Zubko I.I. تُعرّف نمذجة المعلومات بأنها "طريقة علمية عامة جديدة لإدراك أشياء من الواقع المحيط (حقيقي ومثالي) ، تركز على استخدام الكمبيوتر." تعتبر النمذجة طريقة للإدراك من ناحية ومحتوى يجب أن يتعلمه الطلاب من ناحية أخرى. يعتقد المؤلف أن التدريس الأكثر فعالية لنمذجة المعلومات للطلاب ممكن إذا تم تنفيذ طريقة المشاريع في الممارسة ، ودمج البحث والعمل المستقل والإبداعي في مجموعة متنوعة من الطرق.

Galygina I.V. يعتقد أن التدريب على نمذجة المعلومات يجب أن يتم على أساس الأساليب التالية:

نموذج ، بموجبه تعتبر النمذجة كأداة للمعرفة ، وموضوع للدراسة ووسيلة للتعلم ؛

كائن ، مما يعني اختيار أنواع مختلفة من الكائنات وتحليلها: موضوع الدراسة ، ونموذج المعلومات ككائن جديد ، وكائنات لغة النمذجة المستخدمة لبناء النموذج.

يمكن اعتبار نمذجة المعلومات في علم أصول التدريس من ثلاثة جوانب ، على النحو التالي:

أداة للإدراك ، منذ اكتساب معرفة جديدة حول كائن حقيقي ، ونموذج المعلومات المقابل ، تحدث كائنات لغة النمذجة المستخدمة لوصف هذا النموذج في عملية بناء النموذج والبحث فيه ؛

أداة تعليمية ، نظرًا لأن عملية التعلم في معظم الحالات مرتبطة بنماذج معلومات التشغيل للكائن قيد الدراسة ، مثل الوصف اللفظي ، والصورة الرسومية ،

التمثيل الصيغى للانتظام ، وما إلى ذلك ؛

موضوع الدراسة ، حيث يمكن اعتبار نموذج المعلومات ككائن معلومات مستقل ، بميزاته وخصائصه وخصائصه المتأصلة.

الفرق الرئيسي بين هذه الجوانب من وجهة نظر الطالب هو أنه في الحالة الأولى ، في عملية النشاط المعرفي ، يبني الطالب نفسه نموذجًا للكائن قيد الدراسة بناءً على خبرته ومعرفته وارتباطاته. في الحالة الثانية ، يتم تزويد الطالب بنموذج للكائن قيد الدراسة ، تم تطويره بواسطة المعلم أو مؤلف الكتاب المدرسي أو منشئ النظرية العلمية. في الحالة الأخيرة ، تكون مجموعة النماذج هي الشيء قيد الدراسة.

إن تضمين سطر المحتوى "النمذجة وإضفاء الطابع الرسمي" للدورة الأساسية للمعلوماتية لوحدة "نمذجة المعلومات" سيخلق أساسًا متينًا لما يلي:

الاستخدام الواعي لنماذج المعلومات في الأنشطة التعليمية ؛

تعريف الطلاب بمنهجية البحث العلمي ؛

دراسة متعمقة لاحقة لنمذجة المعلومات في دورات متخصصة في علوم الكمبيوتر.

تيتوفا يو. يعتقد أن أهم وظيفة تعليمية هي تنمية القدرات الإبداعية لدى الطلاب. تتشكل تجربة النشاط الإبداعي من خلال حل المشكلات الإشكالية ذات الاتجاهات المختلفة ، وعلى وجه الخصوص ، من خلال الأنشطة البحثية. تعتبر النمذجة من أهم أدوات البحث. طور المؤلف منهجية لتدريس النمذجة في دورة المعلوماتية الأساسية ، والجمع بين المواد النظرية القائمة على نهج رسمي لتطوير النماذج والبحث فيها ، ومجموعة من المهام البحثية التي تضمن تكامل المعرفة من مختلف المجالات التعليمية. يعتقد المؤلف أن استخدام هذه التقنية سيضمن تطوير مجموعة واسعة من المهارات الفكرية لدى الطلاب ، مثل التجريد والتركيب والتعميم والتصنيف والتحليل وفهم نتائج أفعالهم.