Введение

Моделирование в научных исследованиях стало использоваться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний. У каждого математика возникло желание «увидеть невидимое», то есть заглянуть в протекание физического явления и увидеть механизм, даже тогда когда он скрыт от непосредственного восприятия. И вот тут на помощь пришли компьютерные технологии, а именно компьютерное моделирование, позволяющее создать и увидеть «виртуальные» эксперименты, модели.

В настоящее время задачи математической экологии имеют первостепенное значение. Важным этапом решения этих задач является разработка математических моделей экологических систем.

Одной из основных задач экологии па современном этапе является изучение структуры и функционирования природных систем, поиск общих закономерностей. Большое влияние на экологию оказала математика, способствующая становлению математической экологии, особенно такие её разделы, как теория дифференциальных уравнений, теория устойчивости и теория оптимального управления.

Одной из первых работ в области математической экологии была работа А.Д. Лотки (1880 - 1949), который первый описал взаимодействие различных популяций, связанных отношениями хищник - жертва. Большой вклад в исследование модели хищник -жертва внесли В. Вольтерра (1860 - 1940), В.А. Костицин (1883-1963) В настоящее время уравнения описывающие взаимодействие популяций, называются уравнениями Лотки - Вольтерра.

Одной из важных проблем математической экологии является проблема устойчивости экосистем, управления этими системами. Управление может осуществляться с целью перевода системы из одного устойчивого состояния в другое, с целью её использования или восстановления.

Актуальность курсовой работы. В связи с массовым оборудованием компьютерами школ по общероссийской программе компьютеризации, углубился интерес к использованию компьютеров в предметном обучении. Компьютер как техническое средство открывает большие возможности для улучшения учебного процесса. Однако, применение компьютера в обучении, не получило широкого распространения и носит ограниченный характер.

Цель курсовой работы - изучение и исследование особенностей компьютерного моделирования в области математической экологии.

---

Исходя из цели, поставлены следующие задачи курсовой работы: изучить основные понятия о компьютерном моделировании; систематизировать материал по компьютерному моделированию в области математики; рассмотреть компьютерное моделирование на примере решения задачи хищник-жертва.

1. Основные теоретические сведения по основам моделирования

1.1. Исторические аспекты возникновения информатики 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.

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информация) и automatigue (автоматика) и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причём основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг.

Часто возникает путаница в понятиях «информатика» и «кибернетика». Основная концепция, заложенная Н. Винером в кибернетику, связана с разработкой теории управления сложными динамическими системами в разных областях человеческой деятельности. Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более ёмкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает её, казалось бы, обобщённый характер. Между этими двумя дисциплинами провести чёткую границу не представляется возможным в связи с её размытостью и неопределённостью, хотя существует довольно распространённое мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.

---

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без неё. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины.

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.

1.2. Требования ФГОС к преподаванию информатики и моделирования в школе

В соответствии с ФГОС ООО  В соответствии с ФГОС ООО курс информатика входит в предметную область «Математика и информатика». В основе ФГОС лежит системно - деятельностный подход, обеспечивающий:

• 
  активную учебно-познавательную деятельность учащихся;
  
• 
  формирование у учащихся готовности к саморазвитию;
  
• 
  построение образовательного процесса с учётом индивидуальных возрастных, психологических и физиологических особенностей учащихся;
  
• 
  проектирование и конструирование в системе образования социальной среды развития учащихся.
  

---

В соответствии с ФГОС курс ООО нацелен на обеспечение реализации трех групп образовательных результатов: личностных, метапредметных и предметных. В соответствии с ФГОС курс ООО нацелен на обеспечение реализации трех групп образовательных результатов: личностных, метапредметных и предметных. Важнейшей задачей изучения информатики в школе является: воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества. В частности, одним из таких качеств является приобретение учащимися информационно-коммуникационной компетентности (ИКТ-компетентности). Курс информатики по ФГОС Обязательно:

• 
  1 ч в 7 классе;
  
• 
  1 ч в 8 классе;
  
• 
  2 ч в 9 классе;
  
• 
  1 ч в 10 классе;
  
• 
  1 ч в 11 классе.
  

По усмотрению школы: + часы в 5-6 классах

Изучение информатики в 5-6 классах способствует:

• 
  развитию общеучебных умений и навыков на основе средств и методов информатики и ИКТ;
  
• 
  целенаправленному формированию таких общеучебных понятий, как «объект», «система», «модель», «алгоритм» и др.;
  
• 
  воспитанию ответственного и избирательного отношения к информации;
  
• 
  развитию познавательных, интеллектуальных и творческих способностей учащихся.
  

Изучение информатики в 7-9 классах способствует:

• 
  формированию целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики за счет развития представлений об информации как важнейшем стратегическом ресурсе развития личности, государства, общества;
  
• 
  совершенствованию общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией в процессе систематизации и обобщения имеющихся и получения новых знаний, умений и способов деятельности в области информатики и ИКТ; развитию навыков самостоятельной учебной деятельности школьников;
  
• 
  воспитанию ответственного и избирательного отношения к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения, воспитанию стремления к продолжению образования и созидательной деятельности с применением средств ИКТ.
  

• 
  Пояснительную записку
  
• 
  Общую характеристику учебного предмета
  
• 
  Место учебного предмета в учебном плане
  
• 
  Личностные, метапредметные и предметные результаты освоения информатики
  
• 
  Содержание учебного предмета
  
• 
  Тематическое планирование с определением основных видов учебной деятельности
  
• 
  Рекомендуемое поурочное планирование
  
• 
  Материально-техническое и учебно-методическое обеспечение образовательного процесса
  
• 
  Авторский учебно-методический комплект по курсу информатики для основной школы
  
• 
  Планируемые результаты изучения информатики
  

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа по теме Площадь и её измерение. (4 класс, 3 четверть) 2 вариант. Вырази в заданных единицах длины.docx

• Пн 13. 05. 2021 аза тілі мен дебиеті 4 А,Б сыныптар Малімні аты.docx

• Тема Трудовой договор Задание 1.docx

• Неофициальные символы России.doc

• Вырази в заданных единицах массы 5 кг 40 г г 1207 ц т ц.docx