КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ
Комплексный подход к осуществлению моделирования, основанный на реализации электромеханической тележки
П.В. Шишкин
Конец 20 столетия ознаменовался интенсивным развитием и внедрением во все сферы жизни общества информатики. Компьютерная техника прочно вошла в быт и используется как в образовании, так и в воспитании подрастающего поколения.
Домашний компьютер стал естественным для многих семей. По своему качеству он в настоящее время часто оказывается намного выше компьютера, используемого в школе или в ВУЗе. Уровень информационной подготовки учителя нередко отстает от уровня ученика, работающего на домашнем компьютере.
Поэтому особое внимание нужно обратить на информационную культуру педагога, воспитателя, учителя школы. Компьютер должен стать естественным орудием труда в любой предметной деятельности выпускника ВУЗа. К информационной подготовке можно отнести обучение средствам моделирования.
Прежде всего, ответим на вопрос: что такое модель?
Модель - создаваемое человеком подобие изучаемых объектов: макеты, схемы, словесные описания, математические формулы и т.д. Модели всегда проще реальных объектов, но они позволяют выделить главное, не отвлекаясь на детали. Хорошо построенная модель доступнее для исследования - нежели реальный объект.
Моделирование - исследование объектов познания на их моделях. Моделирование предполагает построение и изучение реально существующих предметов, явлений и конструируемых объектов:
Для определения или улучшения их характеристик;
Для рационализации способов их построения;
Для управления и прогнозирования.
В зависимости от формы представления объекта можно выделить мысленное и реальное моделирование.
Мысленное моделирование часто является единственным способом моделирования объектов, которые либо практически нереализуемы в заданном интервале времени, либо существуют вне условий, возможных для их физического создания. Например, на базе мысленного моделирования могут быть проанализированы многие ситуации микромира, которые не поддаются физическому моделированию.
При реальном моделировании используется возможность исследования различных характеристик либо на реальном объекте целиком, либо на его части. Такие исследования могут проводиться как на объектах, работающих в нормальных режимах, так и при организации специальных режимов для оценки интересующих исследователя характеристик. Например, исследование модели самолета в аэродинамической трубе.
В нашей работе мы использовали комплексный подход к осуществлению моделирования. Была сделана физическая модель в реальном мире: электромеханическая тележка, оснащенная звуколокатором. Управление моделью, а также обработка информации, поступающей со звуколокатора, осуществляется компьютером.
При реализации (под реализацией мы понимаем проектирование, изготовление и эксплуатацию) таких конструкций развиваются творческие способности обучаемых. Так как необходимо разработать наилучшую схему модели, продумать способ ее подключения к компьютеру.
При изготовлении модели необходимы знания по электронике и технике. При подключении модели к компьютеру нужны умения в области программирования.
Для решения поставленных задач нам было достаточно одной степени свободы при движении модели. Поэтому была выбрана двухосная, четырехколесная схема. На раме находятся шаговый двигатель, драйвер двигателя, и звуколокатор, направленный перпендикулярно движению модели.
Проблема разработки программ обслуживания электромеханической тележки была решена с помощью средств среды программирования Borland Pascal.
Информация, пришедшая со звуколокатора, обрабатывается в программном пакете Lab View.
После изготовления модели и подключения ее к компьютеру, разрабатываются лабораторные работы, которые необходимо выполнять на занятиях по информатике. Например: двигаясь вдоль ряда поставленных на одинаковом расстоянии экранов с различным коэффициентом отражающей способности, модель должна определить экран с максимальной или минимальной отражающей способностью. Либо при использовании одинаковых экранов, определить наиболее удаленный или приближенный.
На занятиях учащиеся могут не только выполнять уже готовые лабораторные работы, но и разрабатывать их самостоятельно. Возможны также усовершенствования в области программирования и в конструировании физической модели.
При такой организации занятий будет улучшаться качество информационной подготовки будущих специалистов, которые получать дополнительные и закрепят имеющиеся знания по электронике, технике и программированию, а также строению компьютера.
Скачать