Комплекс обучающих и исследовательских программных средств по разделу "Теория колебаний" теоретической механики

• Автор: Нечаева, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Глава I. Концепция интерактивной обучающей и исследовательской среды
1.1. Использование современных компьютерных средств для обучения
1.2. Структура интерактивной обучающей и исследовательской среды.
Ее реализация в предметной области “Теория колебаний”
1.2.1. Система “Практикум”
1.2.2. Компьютерный учебник
1.2.3. Компьютерный задачник
1.2.4. Взаимодействие систем, входящих в обучающую среду
Глава 2. Система экспериментальных исследований. Система “Практикум”
2.1. Структура системы “Практикум”
2.2. Модель механической системы
2.3. Пример построения модели механической системы: задача о связанных маятниках
2.3.1. Свободные колебания связанных маятников
2.3.2. Резонанс в системе связанных маятников при управлении углом отклонения от вертикали одного из маятников
2.4. Пример построения модели механической системы: задача о двойном маятнике
2.4.1. Свободные колебания двойного маятника
2.4.2. Возникновение резонанса при управлении углом отклонения нижнего звена двойного маятника от вертикали
2.5. Пример построения модели: плоская ограниченная задача трех тел.
Движение малого тела около треугольных точек либрации
2.6. Пример работы с практикумом в режиме исследования:
ограниченная задача трех тел
Глава 3. Система компьютерного учебника
3.1. Структура компьютерного учебника по теме ’’Колебания”
3.2. Сценарий компьютерного учебника по теме “Колебания”
3.3. Конспект компьютерного учебника
3.4. Сценарий расширенного курса для компьютерного учебника по
теории колебаний
3.5. Реализация компьютерного учебника
Typeset by -4/(5-ТеХ

Глава 4. Тестирование знаний. Система ”Контрольная работа”
4.1. Метод тестирования знаний с использованием пакета тестовых задач
4.2. Характеристики пакета тестовых задач
4.3. Наполнение пакета тестовых задач по теме ”Колебания”
4.4. Структура системы ” Контрольная работа”
Заключение
Литература
Приложение

Бурное развитие вычислительной техники создало множество новых возможностей в области создания компьютерных обучающих систем. За последние несколько лет возник богатый спектр графических программ, позволяющих быстро создавать профессиональные графические двух- и трехмерные модели объектов и явлений. Появились и развились средства мультимедиа, позволяющие подключать к изображению на экране компьютера видео и звук. Более совершенные языки программирования, а также созданные в последнее время системы подготовки текстов нового поколения дали возможность создавать программные продукты, направленные на образование, достаточно быстро. Компьютеры стали более доступны, почти каждое высшее учебное заведение оснащено современными компьютерными классами, и каждый студент имеет доступ к работе с компьютерами. Как следствие этих изменений в информационных технологиях, появились обучающие программы разного направления, предназначенные для обогащения учебного процесса в различных областях научного знания.
Так например, среди различных классов таких программ возникли компьютерные учебники, направленные на самостоятельное образование студентов. Такие учебники содержат теоретическую информацию и систему контроля, позволяющую студенту самостоятельно контролировать свои знания. Некоторые из таких учебников обладают возможностью выбирать программу обучения и темп изложения, индивидуальные для каждого пользователя. Это позволяет снять стрессовую ситуацию для тех обучаемых, которые воспринимают информацию медленнее по сравнению со средним темпом изложения на лекциях и семинарах, а для быстро воспринимающих информацию дает возможность лучше проявить свои способности. Тем самым повышается интерес к изучаемому предмету. Некоторые обучающие системы открыты для преподавателя. Он может по желанию добавлять или удалять те или иные главы изучаемого материала.
Возможность включать в классические методы обучения визуализацию объектов изучения, анимацию, мультимедиа при помощи компьютера приобретает особенное значение для естественнонаучных дисциплин, так как такое включение позволяет лучше представить изучаемый объект и, как следствие, лучше понять законы его изменения.
Изучение теории колебаний при помощи компьютера имеет важное значение, так как с одной стороны это важная наука для многих студентов, изучающих дисциплины естественнонаучного цикла. С другой стороны современные возможности компьютера позволяют привлечь внимание студента к объектам изучения при помощи яркого

где /г+ — постоянная вдоль определенной фазовой траектории, расположенной в верхней фазовой полуплоскости. С помощью тождественных преобразований приведем этот интеграл к виду
X* У*{Х + //У,*)* Ъ'=Ъ++_Р_
2К + 2Ы ’ 2и?2'
Полученное уравнение задает на фазовой плоскости х > 0 семейство (по Ь!) половин эллипсов с центром в точке 0+, имеющей абсциссу —//го2.

Случай 2: х < 0. Уравнение движения имеет вид х ю х = /.
Для него первый интеграл типа интеграла энергии
х2 и)2х2 р
Т + _а—/в”А ■
где — постоянная для фазовых траекторий, расположенной в нижней фазовой полуплоскости. Фазовые траектории описываются уравнением
2/г 2/г' 2 го2
Они образуют семейство по /г половин эллипсов, расположенных на фазовой полуплоскости х < 0, и их центр смещен в точку О-, имеющей абсциссу //го2.
Полная фазовая траектория получается сопряжением половины эллипса одного семейства с половиной эллипса другого семейства в момент прохождения фазовой точки через ось абсцисс. Отрезок [0+, 0~] — особый. Он называется зоной застоя осциллятора. Фазовая точка, попав в процессе движения в некоторую его точку, навсегда в ней остается.