К.ф.-м.н., доцент Султанов М.А., магистрант Баймаханова А.С.

Международный казахско-турецкий университет имени К.А.Ясави, Казахстан

Разработка программного комплекса алгоритмов численных методов в визуальной среде

Изменения, которые происходят сегодня в образовании и науке ставят новые задачи перед высшей школой при поготовке будущих специалистов. В связи с этими требованиями времени подготовка высококвалифицированных специалистов, овладеющих фундаментальными основами основных базовых дисциплин, владеющих современными информационными технологиями, умеющих самостоятельно мыслить и способные применять полученные знания и навыки в процессе обучения в будущей профессиональной деятельность – первостепенная задача учебных заведений. Все эти проблемы ставят новые цели при подготовке квалифицированных кадров, в том числе будущих педагогических кадров. Это подразумевает подготовки для общества высококвалифицированных, образованных специалистов с помощью применения в учебном процессе передовых педагогических методов и приемов, инновационных технологий. Сформирование такого специалиста – основная задача, стоящая перед системой современного высшего образования.

Главная особенность сегоднящнего дня – очень быстрое увеличение характеристик компьютера и расширение применение информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности. В результате этого происходит коренное изменение на взгляд проблемы применения компьютеров. Все это имеет непосредственное отношение к учебным процессам в высших учебных заведениях, и не отказываясь от классических принципов обучения создает возможность качественного изменения методов и приемов обучения. К таким возможностям можно отнести компьютерные математические системы MathCad, MATLAB, Maple, системы визуального обьектно-ориентированного программирования Delphi, Visual Basic, C и др.

В работе рассмотрены проблемы создания электронного программного комплекса для алгоримтов по дисциплине «Численные методы».

Применение огромных возможностей информационных технологий в учебном процессе придает им инновационный характер. Термин «технология обучения» в смысле повышения эффективности учебного процесса, ориентированный на конкретный результат впервые стало применятся в зарубежной теории обучения. А в нашей области образования этот термин понимается как совокупность методов и способов, позволяющих выйти из рамок традиционных способов обучения. Считается, что они обеспечивают достижению обобщенных понятий, как интеллектуальное развитие обучающегося. Термин «инновация» является антонимом слово «традиционный», мы вкладываем в этот термин смысл возможности выхода из рамок совокупности типовых, часто применяемых способов и методов. Соглашаясь с подходом М.В. Кларина [1, 9–11 стр.] к традиционному подходу в обучении мы относим подход, в котором преобладает репродуктивный подход к обучению ( усвоение полученных знаний и формирование навыков ). В этой ситуации в обучении целесообразно рассматривать два направления [2, 11 стр.]:

1. Освоение представленных моделей, модернизация традиционного обучения в контексте организации в целях достижения к точно заданным эталонам. В рамках этого направления обновление учебного процесса основывается на традиционных дидактичесих принципах репродуктивного обучения, при таком подходе ожидаемый результат обучение известно точно, обучение рассматривается как «технологический» конвейерный процесс.

2. Инновационный подход к обучению. Целью данного подхода является развите творческого и критического мышления обучающихся к новому, развитие возможностей освоение основ учебно-исследовательской практики, ролевого и имитационного моделирования путем их целенаправленного формирования.

Особенность обучения численным методам, которое все больше проявляется в последние десятилетия - это применение при обучении математических компьютерных систем (MathCad, MATLAB, Maple), пакетов прикладных программ (ППП) и визуальных сред программирования (Delphi, MS Visual Studio, Visual Basic, C ). В эпоху информатизации образования обучение численным методам наряду с традиционными средствами и методами, возникает необходимость применение инновационных педагогических технологий.

Совокупность всех этих причин требует разработки современной «ориентированной на учебное и методическое обеспечение дисциплины многокомпонентной, взаимосвязанной, приведенной к единой системе совокупности электронных учебных комплексов».

При проведении в высших учебных заведениях лабораторных занятий и вычислительного практикума по дисциплине «Численные методы» можно использовать различные средства программного обеспечения. [3, 4].

Во первых, вычисления можно проводить по полностью описанными алгоритмами, используя микрокалькулятор. Преимущества такого подхода – полное рассмотрение алгоритма метода. Но «ручное» вычисление, а также трудности исправление ошибок снижает эфективность такого подхода. Увлекшись выполнением последовательности арифметических операций, студент забывает о главном – об алгоритме.

Во вторых, использование какого-то специализированного математического прикладного пакета, к примеру MathCad. Несмотря на свои широкие возможности, применение таких прикладных математических систем, по нашему мнению, нецелесообразно в использовании учебном процессе, эти системы более эффективны при научных расчетах специалистов. Действительно, они очень важны при выполнении научных исследований, но результат, ответ получаем очень быстро. Следствие этого – алгоритм получение результата и решения остаются вне внимания обучающегося, в результате затрудняется достижения хорошего освоения алгоритмов численных методов.

В третьих, описать алгорит полностью и осуществить его на каком-то языке программирования. Преимущество этого заключается в прямой работе с самим алгоритмом метода, постоянное присутствие его содержание в памяти. Но, невысокий уровень культуры программирования в алгоритмических языках высокого уровня, во многих случаях приводит к тому, что обучающийся тратит много своего времени на разработку программы и исправление ошибок, а это развивает его навыки программирования на алгоритмических языках, а не освоению алгоритмов численных методов.

Использование программного обеспечения (ПО) в качестве вспомогательного средства в учебном процессе дает возможность существенно облегчить труд преподавателя путем экономии времени, достижения наглядности, активации самостоятельной работы студентов и само проверки [5].

Можно указать два направления использования программного обеспечения: приспособление и разработка. К приспособлению можно отнести внешние программные продукты (программные средства, предназначенные для решения специальных задач или задач определенной группы). При разработке мы понимаем дисциплино-направленный программный продукт, предназначенный для использования заранее определенной в конкретном учебном процессе.

К первому подходу относится широко распространенные компьютерные математические системы, такие, как электронные таблицы Excel, Calc, специальная система Statistica .

Использование символьных математических пакетов типа Mathematica, Maple или MathCad возможно полезно для студентов старших курсов, но проблемы использования этих пакетов в учебном процессе во многих случаях остается открытым. Внедрение собственных программных продуктов в младших курсах по темам, разделам и дисциплинам положительно влияет на решение учебно-методических проблем и помогает студентам пополнить свои знания по пройденным темам. Поэтому считаем, что выбор нами визуальной среды программирования Delphi для применения элементов инновационных технологий в лабораторных занятиях по дисциплине «Численные методы» правильной и отвечает вышеперечисленным требованиям [6].

Далее приводится интерфейс разработанного программного комплекса алгоритмов численных методов в среде визуального программирования Delphi, виды нескольких форм и фрагменты результатов вычислений.

Рис.1. Вид теоретического материала методов на главной форме

Литература

1. Кларин М.В. Инновации в обучении: метафоры и модели. Анализ Зарубежного опыта. - М.: Наука, 1997.

2. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. — М.: Народное образование, 1998. — 256 с.

3. Ю.П.Попов, А.А.Самарский. Вычислительный эксперимент.//Сб.Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. Введение в информатику с позиций математического моделирования.М., 1988.-с.16-78.

4. Ильин В.П. Вычислительная информатика: открытие науки.–Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1991.–198с.

5. Д.И.Абдраимов, Е.Ы.Бидайбеков, В.В.Гриншкун, Г.Б.Камалова. Теоретико- методологические основы разработки, мониторинга качества и экспериментальной апробации компьютерных учебно-методических комплексов нового поколения. – Алматы: КазНПУ им. Абая, 2005. – 146с.

6. Фленов М. Библия Delphi.- СПб.: БХВ, 2006.