Формирование у учащихся старших классов умения оценивать адекватность компьютерных математических моделей при обучении информатике

• Автор: Ставцева, Лилия Масхутовна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Тагил
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ СТАРШИХ КЛАССОВ УМЕНИЯ ОЦЕНИВАТЬ АДЕКВАТНОСТЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
1.1 Методологический анализ основных понятий проблемы обучения компьютерному математическому моделированию
1.2. Психолого-педагогические аспекты формирования умения
. оценивать адекватность моделей при обучении информатике
1.3. Методические подходы к формированию у старшеклассников умения оценивать адекватность моделей
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ У ШКОЛЬНИКОВ УМЕНИЯ ОЦЕНИВАТЬ АДЕКВАТНОСТЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
2.1. Диагностичное целеполагание как основа отбора содержания учебного материала
2.2. Методы, формы и средства формирования умения оценивать адекватность компьютерных математических моделей
2.3. Критерии и уровни сформированное умения оценивать адекватность компьютерных математических моделей
ГЛАВА 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Организация педагогического эксперимента
3.2. Этапы педагогического эксперимента
3.3. Обработка и анализ результатов педагогического эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Актуальность исследования. В настоящее время система образования России находится в состоянии модернизации, которая обусловлена общими тенденциями мирового развития, прежде всего переходом к постиндустриальному, информационному обществу. Этот процесс характеризуется лавинообразным возрастанием объема поступающей информации. Распространенные в информационном обществе социальные информационные технологии (такие как реклама, маркетинг, public relations, имиджмейкерство и т.п.) базируются на создании и распространении информационных моделей, иллюстрирующих стиль жизни, образ мыслей, формирующих определенное мировосприятие и миропонимание. Такие модели воспринимаются людьми как достоверные только в силу их логической проработанности, что позволяет манипулировать общественным сознанием.
Соответственно этому социальное ожидание нашего общества состоит в становлении человека нового типа, имеющего рациональное критическое отношение к жизни и профессиональной деятельности.
Таким образом, одной из задач, стоящих перед школой, является формирование личности, обладающей системой базовых знаний, адекватных современному миропониманию, необходимых для самостоятельного изучения и объяснения явлений окружающего мира. Необходимым условием формирования методологически грамотной личности является систематическое использование в процессе обучения современных методов исследования, в частности, моделирования как универсального метода, необходимого для решения задач, возникающих в жизни и природной деятельности.
В работах многих авторов (С.А. Бешенков, А.Г. Гейн, В.В. Давыдов, В.А. Далингер, Т. Б. Захарова, А. С. Кондратьев, В. В. Лаптев,
Н. В. Макарова, Н. И. Пак, И. В. Роберт, Е. А. Ракитина, Л.М. Фридман, Е. К. Хеннер и др.) активно обсуждается проблема совершенствования обучения моделированию реальных явлений в школе и вузе.

Философские аспекты моделирования, составляющие его методологическую основу, рассматриваются в работах И. Г. Кодряну, Г. И. Рузавина, В. С. Степина, В. А. Штофа и других. В исследованиях отмечено, что моделирование может быть аппаратом исследования явлений природы, средством технического расчета объекта, методом научного познания, направленного на развитие теорий, гипотез и их проверку.
Психологические аспекты моделирования рассматриваются в работах А.Н. Амосова, Э.Ю. Верник, Н.Г. Салминой и др. В исследованиях отмечено, что моделирование может быть средством активизации мыслительной деятельности и получения новых знаний в процессе оперирования и преобразования модели. Как метод исследования, моделирование рассматривается в качестве средства формирования научно-теоретического мышления.
В работах В.К. Белошапки, A.A. Кузнецова, A.C. Лесневского, С.А. Бе-шенкова, A.B. Горячева и других авторов рассмотрены вопросы обучения методам формализации знаний на основе информационного моделирования. В работах Г.М. Морозова, H.A. Терешина рассмотрены аспекты проблемы формирования умений, необходимых для осуществления процесса математического моделирования. Вопросам обучения моделированию в профильных курсах посвящены работы Т.Б. Захаровой, А.П. Шестакова, Н.И. Пака. Вопросы использования информационных технологий при обучении моделированию отражены в исследованиях Е.К. Хеннера, С.В. Поршнева. Однако проблема обучения школьников оценке адекватности создаваемых моделей объекту практически не рассматривается.
Между тем, в действующем в настоящее время Государственном образовательном стандарте среднего общего образования по информатике отдельно выделен пункт «оценка адекватности модели объекту и целям моделирования (на примерах задач различных предметных областей)». Тем самым, уже на уровне нормативных документов, признается, что умение оценивать соответствие используемой модели реальному объекту и целям моделирования - одно из обязательных умений, которым должен обладать уче-

для того, чтобы понять сущность изучаемого явления, правильно интерпретировать полученные результаты, необходимо не только владеть технологией компьютерного моделирования, но и ориентироваться в соответствующей области знаний.
В курсе «Компьютерное математическое моделирование» [190] рассматриваются модели физических, биологических, экологических, экономических и социальных процессов. Физические компьютерные модели занимают наибольшую часть данного раздела, в котором предлагаются следующие задачи: свободное падение тела с учетом сопротивления среды, движение тела, брошенного под углом к горизонту, взлет ракеты (движение тела с переменной массой), колебания маятника, изображение электрических полей, распространение тепла в стержне. Помимо самих задач авторы излагают и необходимые теоретические сведения для их решения. Недостаток математической подготовки учащихся, в первую очередь, не владение аппаратом численного решения дифференциальных уравнений авторы предлагают компенсировать кратким знакомством учащихся с наиболее простыми методами решения дифференциальных уравнений. Компьютерная реализация состоит, в первую очередь, в численной обработке результатов на одном из языков программирования (Паскале) и при помощи электронных таблиц. Учащиеся, имеющие достаточные навыки программирования, могут оформить программу в виде проекта, с возможной графической иллюстрацией. Рассматривается также возможность применения готовых программных продуктов. Авторы рекомендуют его для школ с физико-математическим уклоном и педагогических вузов.
Цель курса «Математическое моделирование исторических процессов» -«вселить уверенность в принципиальную возможность моделирования многих реальных процессов, привить привычку обращения к вычислительной технике» [118]. При этом учащиеся должны понимать, что на современном этапе развития общества математические модели общественных процессов носят скорее иллюстративный, вспомогательный характер. Фундаментальных исследований