Курсовая с практикой на тему Имитационное моделирование (Excel)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 5
1.1 История возникновения предмета «информатика» в школе 5
1.2 Требования ФГОС к информатике и компьютерному моделированию 8
1.3 Анализ учебников по компьютерному моделированию 11
Полёт шарика 14
1.4 Анализ рабочих программ по компьютерному моделированию в педагогических ВУЗАх 16
1.5 Основные понятия компьютерного моделирования 19
ГЛАВА 2 ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ «НАЙДИТЕ СЛОВО» 21
2.1 Постановка задачи 21
2.2 Построение математической модели 21
2.3 Описание процесса создания модели 23
2.4 Реализация модели 23
2.5 Анализ результатов модели 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 27

Введение:

Современная информатизация общества требует, чтобы человек имел представление не только о том, как пользоваться компьютером, но и умел создавать общественно полезные продукты с применением ЭВМ. Этой цели, в полной мере, отвечает компьютерное моделирование, так как позволяет описывать поведение реальных объектов при помощи информационных технологий. Данный факт позволяет исследование поведение объекта в разных условиях и прогнозирование его поведение в будущем.
Актуальность исследования обусловлена в необходимости изучения компьютерного моделирования еще на этапе общего образования.
Цель исследования: выделить методические особенности изучения темы «Компьютерное моделирование» при обучении информатике в школе и педагогических ВУЗах.
Объект исследования: раздел «компьютерное моделирование» в курсе информатики.
Предмет исследования: методическая система обучения учащихся теме «Компьютерное моделирование» при обучении информатике в школе и педагогических ВУЗах.
Достижение цели будет предполагать решение следующих задач:
1. Подобрать и проанализировать научную литературу по данной проблематике;
2. Изучить теоретические аспекты темы «Компьютерное моделирование» в школе при обучении информатике;
3. Провести анализ программных требований ФГОС и учебников по изучению темы «Компьютерное моделирование»;
4. Провести анализ рабочих программ по дисциплине «Компьютерное моделирование» педагогических ВУЗов России;
5. Привести основные понятия компьютерного моделирования.
6. Разработать компьютерную модель, реализующую механизм имитационного моделирования.
7. Провести анализ результатов модели.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы

Заключение:

Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Под понятием информатики объединяют ряд научных направлений, исследующих разные стороны одного и того же объекта – информации.
В требованиях ФГОС приобретение навыков построения и использования компьютерных моделей, присутствует как в общем курсе информатики, так и в углубленном.
В федеральном перечне учебников на 2018-2019 гг. такой раздел изучения, как компьютерное моделирование, представлен в следующих учебниках:
— Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика. 9 класс. ООО «БИНОМ. Лаборатория знаний»;
— Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков С.В., Шестакова Л.В. Информатика 9 класс. ООО «БИНОМ. Лаборатория знания»;
— Поляков К.Ю., Еремин Е.А. Информатика 9 класс. ООО «БИНОМ. Лаборатория знания».
Первые упоминания о моделировании вводятся только в 9 классе. Анализ учебников информатики свидетельствует о том, что данному разделу отводится в среднем по одной главе учебника. В учебниках Босовой Л.Л. и Полякова К.Ю. вводятся общие понятия, касающиеся моделирования. Наиболее полный перечень понятий представлен в учебном пособии Полякова К.Ю., так как вводятся еще понятие графа, стратегии. В учебнике Семакина И.Г. при объяснении темы моделирование акцент делается в сторону компьютерного моделирования, однако, при выполнении практических заданий требуется пользоваться уже готовыми моделями, то есть самостоятельное компьютерное моделирование не предусматривается.
Также в работе был проведен сравнительный анализ рабочих программ по дисциплине «Компьютерное моделирование» педагогических ВУЗов России на примере:
— Уральского государственного педагогического университета;
— ФГБОУ ВПО «Глазовского государственного педагогического института им. В.Г. Короленко»;
— Тувинского государственного университета. Профиль «Педагогическое образование».
Основная структура рабочих программ схожа. Так, вначале, изучается моделирование как метод познания, затем вводятся понятия математического моделирования, в последних двух ВУЗах также вводится понятие имитационного моделирования, в заключение курса приводится специфика данного курса в применении в областях деятельности, которые определяется местонахождением и профилем ВУЗа. Наибольшее количество часов во всех программах отводится темам, связанных с компьютерным моделированием.
В практической части курсовой работы приведена задача, которую можно рассматривать, как на уроках информатики в школе, так и в курсе «Компьютерное моделирование» педагогических ВУЗов под названием «Найдите слово». Задача относится к типу задач имитационного моделирования.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1 ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1 История возникновения предмета «информатика» в школе

Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Под понятием информатики объединяют ряд научных направлений, исследующих разные стороны одного и того же объекта – информации.
В развитии отечественного школьного курса информатики выделяется несколько этапов, связанных со сменой парадигм преподавания курса и, соответственно, изменениями в методической системе обучения информатике.
На первом этапе (с середины 1950-х гг. до 1985 г.) в рамках производственного обучения в школе и факультативных курсов возникло два направления обучения кибернетике и информатике в средней школе:
1) общеобразовательное, связанное с изучением информационных процессов, принципов строения и функционирования самоуправляемых систем различной природы, автоматической обработкой информации
2) прикладное в рамках дифференциации обучения в старших классах школы с производственным обучением, основанное на изучении программирования и устройства ЭВМ
1950-е годы: изучение программирования в ряде школ г.Новосибирска (А.П.Ершов и его сотрудники).
1960-е годы: подготовка программистов в московских школах с математической специализацией.
1970-е годы: подготовка школьников по специальностям, связанным с ЭВМ (Москва, Ленинград, Новосибирск). Министерство образования рекомендует программу факультативного курса «Основы кибернетики» (В.С.Леднев, А.А.Кузнецов).
Конец 70-х годов: обоснование необходимости включения в структуру общего образования курсов, отражающих науки, изучающие информационные, кибернетические стороны мира (В.С. Леднев); разработка концепции школьной информатики (А.П.Ершов, Г.А.Звенигородский, Ю.А.Первин).
1982 год: решение Министерства просвещения СССР о введении калькуляторов в учебный процесс школы.
1984 год: разработка основных направлений реформы общеобразовательной и профессиональной школы
1985 год: разработка программы предмета «Основы информатики и вычислительной техники».
Второй этап (1985 г. – конец 1980-х гг.) характеризуется включением в учебные планы школ обязательного курса «Основы информатики и вычислительной техники» (в 1985 г.). Один из его идеологов – А.П.Ершов, который видел цель курса в обеспечении компьютерной грамотности школьников, под которой понималось умение программировать («Программирование – вторая грамотность», А.П. Ершов). Соответственно, основными понятиями курса были «компьютер», «исполнитель», «алгоритм», «программа». Для преподавания курса использовался первый школьный учебник по информатике, составленный авторским коллективом под руководством А.П. Ершова и В.М. Монахова.
1 сентября 1985 г началось преподавание основ информатики и ВТ в массовой школе. Обучение информатике проходило под лозунгом, выдвинутым академиком А.П. Ершовым, «Программирование – вторая грамотность». Отечественная техника, выпускаемая в это время, имела программное обеспечение в основном для обучения программированию.
Третий этап (конец 80-х – начало 90-х гг.) связан с использованием трех учебников, составленных разными авторскими коллективами. К концу 80-х годов возрастает потребность школ в учебниках и учебных программах по информатике, ориентированных на использование ЭВМ. В результате проведенного в 1987 году конкурса, для преподавания информатики в школе был рекомендован учебник ОИВТ, написанный авторским коллективом под руководством В.А.Каймина. Позднее школам были рекомендованы еще два учебника, созданные авторскими коллективами во главе с А.Г.Кушниренко и А.Г.Гейном.
Четвертый этап в истории информатики в школе (1990-е гг.) связан с целым рядом новых обстоятельств. В стране получила распространение компьютерная техника зарубежного производства. Отдельные школы стали оснащаться современными компьютерами, вследствие чего возникла проблема смещения акцента в преподавании курса информатики с обучения программированию на прикладной и технологический аспекты. Возникла необходимость и возможность введения в учебный план пропедевтического курса информатики. Появившиеся возможности приобретения и установки мультимедийных программ позволили использовать компьютер на уроках гуманитарного цикла, при изучении иностранных языков, музыки, рисования и т.д.
Пятый этап (с конца 90-х гг. по настоящее время.) характеризуется интенсивным осмыслением накопленного опыта вместе с тенденцией возвращения к общеобразовательным принципам, сформулированным еще в 60-е годы.
Современное профессиональное образование должно принимать во внимание и внедрять новейшие достижения в области информационных технологий и правильно их использовать. Профессиональная школа обязана готовить студентов к действительности, которая, безусловно, потребует от них, по крайней мере, не одной смены профессиональных занятий в течение жизни. Методика преподавания в этом отношении также должна адекватно реагировать на изменения, быть гибкой как в рамках учебного заведения, так и в пределах изучаемых дисциплин.
Технологические инновации в учебных заведениях должны выражаться во включении элементов информационных технологий в изучение большинства основных дисциплин, а не во включении отдельных компьютерных дисциплин в учебный план. Необходимость данного шага очевидна всем, кто, так или иначе, соприкасается с изменениями, связанными с подготовкой специалистов среднего звена[2].

1.2 Требования ФГОС к информатике и компьютерному моделированию

В Федеральном государственном образовательном стандарте среднего (полного) общего образования (утвержден приказом Минобрнауки России от 17 мая 2012 г. № 413) курс «Информатика и ИКТ» входит в предметную область «Математика и информатика» [7].
Согласно ФГОС к предмету «информатика» предъявляются следующие требования:
«Изучение предметной области «Математика и информатика» должно обеспечить:
сформированность представлений о социальных, культурных и исторических факторах становления математики и информатики;
сформированность основ логического, алгоритмического и математического мышления;
сформированность умений применять полученные знания при решении различных задач;
сформированность представлений о математике как части общечеловеческой культуры, универсальном языке науки, позволяющем описывать и изучать реальные процессы и явления;
сформированность представлений о роли информатики и ИКТ в современном обществе, понимание основ правовых аспектов использования компьютерных программ и работы в Интернете;
сформированность представлений о влиянии информационных технологий на жизнь человека в обществе; понимание социального, экономического, политического, культурного, юридического, природного, эргономического, медицинского и физиологического контекстов информационных технологий;
принятие этических аспектов информационных технологий; осознание ответственности людей, вовлечённых в создание и использование информационных систем, распространение информации.
Предметные результаты изучения предметной области «Математика и информатика» включают предметные результаты изучения учебных предметов:
«Информатика» (базовый уровень) – требования к предметным результатам освоения базового курса информатики должны отражать:
1) сформированность представлений о роли информации и связанных с ней процессов в окружающем мире;
2) владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости формального описания алгоритмов;
3) владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уровня; знанием основных конструкций программирования; умением анализировать алгоритмы с использованием таблиц;
4) владение стандартными приёмами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования и отладки таких программ; использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации;
5) сформированность представлений о компьютерно-математических моделях и необходимости анализа соответствия модели и моделируемого объекта (процесса); о способах хранения и простейшей обработке данных; понятия о базах данных и средствах доступа к ним, умений работать с ними;
6) владение компьютерными средствами представления и анализа данных;
7) сформированность базовых навыков и умений по соблюдению требований техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации; понимания основ правовых аспектов использования компьютерных программ и работы в Интернете.
«Информатика» (углубленный уровень) – требования к предметным результатам освоения углубленного курса информатики должны включать требования к результатам освоения базового курса и дополнительно отражать:
1) владение системой базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование современной научной картины мира;
2) овладение понятием сложности алгоритма, знание основных алгоритмов обработки числовой и текстовой информации, алгоритмов поиска и сортировки;
3) владение универсальным языком программирования высокого уровня (по выбору), представлениями о базовых типах данных и структурах данных; умением использовать основные управляющие конструкции;
4) владение навыками и опытом разработки программ в выбранной среде программирования, включая тестирование и отладку программ; владение элементарными навыками формализации прикладной задачи и документирования программ;
5) сформированность представлений о важнейших видах дискретных объектов и об их простейших свойствах, алгоритмах анализа этих объектов, о кодировании и декодировании данных и причинах искажения данных при передаче; систематизацию знаний, относящихся к математическим объектам информатики; умение строить математические объекты информатики, в том числе логические формулы;
6) сформированность представлений об устройстве современных компьютеров, о тенденциях развития компьютерных технологий; о понятии «операционная система» и основных функциях операционных систем; об общих принципах разработки и функционирования интернет-приложений;
7) сформированность представлений о компьютерных сетях и их роли в современном мире; знаний базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, норм информационной этики и права, принципов обеспечения информационной безопасности, способов и средств обеспечения надёжного функционирования средств ИКТ;
8) владение основными сведениями о базах данных, их структуре, средствах создания и работы с ними;
9) владение опытом построения и использования компьютерно-математических моделей, проведения экспериментов и статистической обработки данных с помощью компьютера, интерпретации результатов, получаемых в ходе моделирования реальных процессов; умение оценивать числовые параметры моделируемых объектов и процессов, пользоваться базами данных и справочными системами;
10) сформированность умения работать с библиотеками программ; наличие опыта использования компьютерных средств представления и анализа данных».
Как видим, в требованиях ФГОС приобретение навыков построения и использования компьютерных моделей, присутствует как в общем курсе информатики, так и в углубленном.