Интерактивные компьютерные тренажеры по математическим дисциплинам

• Автор: Клыков, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1 Обзор тенденций развития в области компьютерных тренажерных программ.

1.1 Краткая история создания и применения компьютерных

ТРЕНАЖЕРНЫХ ПРОГРАММ

1.2 Новое поколение компьютерных тренажерных программ и их роль в учебном процессе.

1.2.1 Проблемы и перспективы развития компьютерных тренажерных программ в открытом образовании.

1.2.2 Принципы работы математических интерактивных компьютерных тренажеров.

1.2.3 Виртуальные лабораторные практикумы.

1.2.3.1 Моделирующие программы и требования к ним

1.2.3.2 Виртуальные лабораторные практикумы, сопряженные с реальными объектами.

1.2.4 Применение систем искусственного интеллекта для разработки
1.3 Инструментальные средства разработки компьютерных тренажерных программ
1.4 Существующие стандарты на разработку компьютерных тренажерных программ
1.5 Выводы
Глава 2 Моделирование интерактивного компьютерного тренажера.
2.1 Математическая модель тренажера.
2.1.1 Функционирование модели в условиях нечеткой логики
2.2 Модель работы тренажера как программы.
2.2.1 Структура и функционирование тренажерной программы.
ф 2.2.2 Система автоматизированной разработки интерактивных
компьютерных тренажеров на базе X
2.2.2.1 Задачи, которые должна решать автоматизированная система i.
2.2.2.2 Требования, предъявляемые к автоматизированная система i.
2.2.2.3 Построение тренажера на основе сценария
2.2.2.4 Использование X для описания сценария
2.2.2.5 Структура системы автоматизированной разработки
интерактинвых компьютерных тренажеров.
2.3 Некоторые часто использующиеся алгоритмы.
2.3.1 Алгоритм сравнения выражений, заданных в аналитической
2.3.2 Алгоритм построения линий уровня.
2.3.3 Метод построения линий уровня с помощью аппаратных средств графического процессора .
2.4 Выводы.
Глава 3 Инструментальные средства разработки
ИНТЕРАКТИВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ.
3.1 Автоматизация разработки интерактивных компьютерных
ТРЕНАЖЕРОВ.
3.1.1 Динамический шаблон i
3.1.2 Автоматизированная система i
3.1.2.1 Принцип работы.
3.1.2.2 Необходимый инструментарий.
3.1.2.3 Возможности автоматизированной системы i
3.2 ВИЗУАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
3.3 Интерактивная работа с математическими выражениями в АНАЛИТИЧЕСКОМ ВИДЕ
3.3.1 Ввод математических выражений в естественном виде
3.3.2 Развитие средств анализа математических выражений.
3.4 Выводы.
Глава 4 Программная реализация интерактивных компьютерных ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБУЧАЮЩИХ КУРСОВ
4.1 Общие принципы разработки интерактивных компьютерных ТРЕНАЖЕРОВ.
4.1.1 Информация от методиста.
4.1.2 Пример сценарий решения квадратного уравнения .
4.2 Интерактивные компьютерные тренажеры для электронного обучающего курса Вычислительная математика.
4.2.1 Назначение
4.2.2 Состав и способы применения.
4.3 Интерактивные компьютерные тренажеры для электронного обучающего курса Методы оптимизации
4.3.1 Назначение
4.3.2 Состав и способы применения.
4.4 Интерактивные компьютерные тренажеры для электронного обучающего курса Высшая математика. Интегральное исчисление. Дифференциальные уравнения
4.4.1 Отличительные особенности.
4.4.2 Состав и способы применения.
4.4.3 Сценарии тренажеров. Генерация параметров.
4.5 Виртуальный лабораторный практикум Физика
4.6 Выводы.
Заключение.
Литература


Второй тип виртуальных практических занятий интерактивные компьютерные тренажеры ИКТ освещен в литературе слабо, несмотря на то, что этот тип занятий присутствуют практически во всех современных источниках как одна из основных компонент электронных учебников по естественнонаучным дисциплинам , . Основным фактором отставания развития ИКТ как одной из технологий ДО является отсутствие формализованного описания, модели ИКТ и развитых стандартов их реализации, и как следствие, отсутствие средств автоматизированной разработки. Необходимостью создания практической и теоретической базы, которая бы обеспечила возможность создания средств автоматизированной разработки ИКТ. Объектом исследования являются интерактивные математические компьютерные тренажеры как компоненты электронного учебника для усвоения практического материала учебного курса. Предметом исследования являются инструментальные средства, предназначенные для автоматизации разработки интерактивных математических компьютерных тренажеров. Целыо данной работы является исследование возможностей автоматизации разработки ИКТ, создание формализованного описания математической модели ИКТ и инструментария для эффективной разработки интерактивных компьютерных тренажеров по математическим дисциплинам. Апробировать математическую модель при создании комплекса ИКТ по высшей математике. Методы исследования вытекают из поставленных задач. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа и теории автоматов. Были рассмотрены приведенные в литературе данные, относящиеся к исследованию. Применение детерминированного автомата в качестве модели представления работы алгоритмов решений различных математических задач в рамках ИКТ. Оригинальный алгоритм сравнения математических выражений, заданных в аналитической форме, отличающийся простотой реализации. Способ ввода и анализа математических выражений с помощью редактора формул , отличающийся тем, что он предоставляет разработчику широкие возможности по анализу математических выражений, вводимых пользователем в естественном виде. Оригинальный метод построения линий уровня и градиентного отображения карты высот, основанный на аппаратных возможностях современных графических процессоров. Математическая модель компьютерного тренажера позволяет реализовать алгоритм интерактивного обучения пользователя навыкам решения различных математических задач. На основе предложенной математической модели возможна автоматизация разработки интерактивных компьютерных тренажеров. ИКТ, так и конечного пользователя. Комплекты интерактивных компьютерных тренажеров для мультимедийных учебников Методы оптимизации и Высшая математика II позволяют пользователю самостоятельно изучать алгоритмы решения математических задач. Практическая и теоретическая ценность работы. Предложенная математическая модель и реализованный набор инструментальных средств и графических компонент ИКТ представляют теоретическую и практическую базу для создания системы автоматизированной разработки ИКТ по естественнонаучным дисциплинам. Реализовано программное обеспечение, включающее в себя комплекты ИКТ для трех электронных обучающих комплексов ЭОК по математическим дисциплинам Вычислительная математика, Методы оптимизации и Высшая математика. Интегральное исчисление. Дифференциальные уравнения. На базе предложенных принципов функционирования ИКТ разработаны тренажеры для ЭОК Английский язык II. Разработанные графические компоненты ИКТ использовались при создании комплекта виртуальных лабораторных работ для ЭОК Физика. Концепции разработки ИКТ, могут быть использованы другими авторскими коллективами для дальнейших исследований в области электронного образования и создания аналогичного программного обеспечения. Это же касается разработанных отдельных программных компонентов, которые могут быть использованы для конструирования других систем. Развитием данной работы будет являться создание системы автоматизированной разработки интерактивных компьютерных тренажеров i, которая войдет в состав системы автоматизированной разработки электронных учебников .