Файл: Лекции_по_дисциплине.pdf

Компьютерное моделирование

3.Подумайте над первым предлагаемым вопросом: «что найти?». Выберите данные параметров, согласно своему варианту.

4.Подумайте над вторым вопросом: «по какой теореме?», выберите вариант ответа.

5.Подумайте над третьим вопросом, «что подставить в теорему?», выберите вариант ответа.

6.Нажмите кнопку «Вычислить», рассмотрите полученные данные на эк-

ране.

7.Проведите предлагаемые вычисления в случае правильного ответа.

8.Повторите выполнения задания по модели «Решение треугольника по двум сторонам и углу» п. 2-7.

9.Повторите выполнения задания по модели «Решение треугольника по стороне и двум углам», п. 2-7.

Сделайте выводы, в каких случаях используется теорема синусов, теорема косинусов, какие данные необходимо знать для нахождения элементов треугольника, в каждом случае. Составьте таблицу их применений.

Количество выполненных заданий: ____

Количество ошибок: _____

9.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ЭКОЛОГИИ

Слово "экология" школьники слышат ежедневно. Как и для многих взрослых, в их представлении оно прежде всего ассоциируется с отравленной водой, загрязненным воздухом, нитратами в пище, исчезновением уютных полянок в лесу, где можно отдохнуть... Снова и снова недостаток экологических знаний толкает людей на "очевидные" решения: перестать загрязнять, отравлять, вытаптывать...

191

Тарова Инна Николаевна

Однако все не так просто. Не случайно споры о целях и содержании школьного экологического образования не утихают, несмотря на довольно значительные тиражи уже изданных учебников экологии. Учителям не всегда удается добиться перехода знаний в способы деятельности, в умение на практике решить экологические задачи. В итоге школьник не может ни реально принимать решения, ни прогнозировать и наблюдать последствия собственных решений, ни корректировать свое вмешательство в природные процессы.

Для решения этой непростой педагогической проблемы перспективно использование новых информационных технологий (НИТ) в обучении. Именно этот путь избрали авторы учебного пособия "Основы экологии и природопользования" В.Ф. Шолохович, А.Г. Гейн, С.В. Комов, И.И. Данилина, Е.С. Некрасов.

Авторы не предлагают готовые рецепты на все случаи жизни. Цель книги - научить школьников решать задачи экологии и природопользования, и особую роль в этом обучении играет компьютер.

Как щуку поселить в пруду

Компьютерный курс "Основы экологии и природопользования" - дисциплина, направленная на формирование теоретической базы применения основ экологии и НИТ, а также на овладение учащимися конкретными навыками использования НИТ в решении различных задач экологии и природопользования.

Данный курс позволяет опереться на информационные технологии, освоенные школьниками в ходе изучения курса информатики в 7-9-х классах (один из вариантов изучения информатики согласно базисному учебному плану Министерства образования Российской Федерации), предоставляя возможность наполнить использование НИТ общезначимой тематикой. Разработанный курс значительно расширяет эти знания и умения, в частности, за счет последовательного проведения линии системного анализа.

Владение учащимися технологией построения простейших компьютерных моделей дает возможность изложить общие решения экологических задач с помощью компьютера, провести эксперименты на лабораторных работах в дисплейном классе, расширить представления школьника о том, как строить модели экологических задач на основе системного анализа (в частности, путем детализации соответствующей экосистемы).

Учебные компьютерные модели позволяют "сжать" время протекающих в природе экологических процессов, проследить региональные и планетарные последствия вмешательства человека.

Применяя компьютер, учащиеся наблюдают взаимосвязи живых организмов с их окружением и, более того, активно "вмешиваются" в моделируемые процессы. Работа с компьютерными моделями предоставляет школьникам возможность самим открывать и формулировать основные экологические закономерности. Важно и то, что учащиеся могут сами принимать управленческие решения, видеть их по-

192

Компьютерное моделирование

следствия, корректировать свои решения, вырабатывая критерии их оптимальности. Школьники "лично участвуют" в решении экологических проблем.

Все это позволяет уйти от чисто декларативного типа обучения и не только обеспечить знания, но и сформировать умения и навыки в области экологически грамотного поведения и ответственного отношения к окружающей среде.

Пособие вместе с программной поддержкой будет полезно и для тех, кто решит использовать его в преподавании профильного курса информатики в 10-11-х классах. Книга на конкретном материале знакомит с центральными понятиями информатики, не входящими в базовый курс основ информатики. К таким понятиям относится система и ее состояние; процесс (в частности, процесс, протекающий в "реальном времени"); управление (в том числе управление с обратной связью) и т.д. Структура обьяснительного текста, разнообразие заданий, содержание компьютерных лабораторных работ - все это позволяет учителю не ограничиваться изложением этих важных и в то же время непростых понятий, а организовать учебную деятельность так, чтобы обеспечить переход знаний в способы деятельности по решению экологических задач.

Жанр учебного пособия можно определить кратко: это учебник-собеседник. Предусмотрены различные виды общения в ходе обучения компьютерному курсу: общение школьников между собой и с учителем, опосредованное учебником (например, при совместном построении модели "непоставленной задачи"), общение с компьютером (например, при коллективном обсуждении результатов компьютерного эксперимента) и т.д. Этой цели служит и специальная организация обьяснительного текста, позволяющая создавать ситуации диалога.

Учебник развивает интерес школьника, стимулирует его активность как при изучении курса в целом, так и каждой конкретной темы в отдельности. Опорными элементами здесь являются:

-последовательное проведение линии по формулированию и решению "жизненных" задач;

-поддержка каждой "жизненной" задачи, включенной в текст учебного пособия, общим информационным фоном: эти задачи напоминают проблемы, активно обсуждаемые в обществе, а описываемые в них ситуации легко узнаваемы учащимися;

-предоставление учащимся богатых возможностей для эксперимента (прежде всего с использованием программного обеспечения);

-использование мотивов, обусловленных естественной познавательной активностью учащихся: "посмотреть, как устроено", "разобраться, в чем причина получившегося парадоксального результата", стремление к самостоятельному поиску решения и т.п.

Ученик может накопить определенный опыт творческой деятельности, в том числе:

193

Тарова Инна Николаевна

-самостоятельного переноса знаний и умений (постановки и решения "жизненных" задач) в новую ситуацию (в новые предметные области);

-видения новых проблем в знакомых ситуациях - например, при переходе от анализа знакомой жизненной ситуации к осознанию стоящей за этой ситуацией экологической проблемы;

-умения "охватить" структуру обьекта в ходе выделения существенной и несущественной информации при постановке "жизненной" задачи;

-альтернативного мышления при выборе способов решения задач экологии и природопользования, при формулировании и решении их как задач управления;

-построения способа решения, принципиально отличающегося от других известных или не являющегося комбинацией известных способов решения - например, при осознании необходимости замены экономического критерия оптимальности разработки месторождения (максимум прибыли) на экологический (минимум массы отвалов) и т.д.

Важная роль в формировании навыков общения, развитии интереса учащихся, накоплении опыта творческой деятельности принадлежит игровым ситуациям, описанным в учебном пособии и предусматривающим использование программного обеспечения.

Учебник в составе компьютерного курса не утрачивает своей значимости, напротив, происходит расширение его традиционных функций.

Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена знакомству с основными закономерностями, установленными в экологии. Фактически это естественнонаучный аспект экологической проблематики. Во второй части наиболее ярко выражен деятельностный аспект - в ней рассматриваются природные ресурсы и управление их использованием. В этой части на первый план выходят эколого-экономические аспекты природопользования.

Главы книги разбиты на параграфы, каждый из которых содержит теоретическую (достаточно краткую) часть, вопросы и задания. Важным компонентом книги являются описания 15 компьютерных лабораторных работ: "Задача о летнем отдыхе", "Конструктор природных зон", "Автоматизированная теплица", "Пруд", "Пожар в лесу", "Регион" и др.

Данное учебное пособие может быть использовано для изучения экологии или профильного (факультативного) курса информатики на экологическом материале в 9-11-х классах общеобразовательных учреждений. Оно будет полезно и во внеклассной работе: в летнем экологическом лагере, при проведении олимпиады по экологии и т.п.

Программно-методический комплекс включает учебное пособие, дидактические материалы для учителя на дискете и программную компоненту для проведения лабораторных работ.

В состав комплекса входят следующие программные средства учебного назначения.

194

Компьютерное моделирование

1."ПУТЕШЕСТВИЕ ПО КАРТЕ" - это игровая экспериментально-обучающая среда для изучения природных зон, населяющих их животных и растений, а также связей между ними. Занимательная игровая фабула программы ставит ученика в положение экспериментатора-исследователя, которому предстоит на собственном опыте открыть ряд экологических закономерностей.

Программа состоит из трех частей: - тренировочный полет над Землей; - полет на неизвестную планету;

- заселение природной зоны на планете.

2."ТЕПЛИЦА" позволяет учащимся ставить эксперименты по проращиванию семян в условиях постоянной влажности и, управляя температурным режимом, установить зависимость прорастания семян от температуры. На этом примере учащимся предлагается самостоятельно "открыть" закон лимитирующего действия факторов.

3."ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ" - программа моделирует динамику изменения биомассы или численности на любом из трофических уровней простейшей пищевой цепи, состоящей из растений, травоядных и хищников.

4."ПРУД" - это имитационная компьютерная среда для изучения пищевых цепей и распределения солнечной энергии по трофическим уровням. Как взаимодействуют между собой обитатели пруда? Как без ущерба для природы организовать рыболовство? На эти и другие вопросы школьники отвечают с помощью компьютера.

5."ПОЖАР В ЛЕСУ" моделирует процесс восстановления характерного для данной местности ландшафта (хвойного леса) после его разрушения (пожара). Состоит из следующих разделов:

- "Природа лечит раны"; - "Обитатели и их пища";

- "Устал - отдохни" (компьютерная игра - конструктор пищевых цепей на разных стадиях восстановления леса).

6."ЧИСТАЯ ВОДА" позволяет в игровой форме продемонстрировать учащимся воздействие промышленных предприятий на водную среду, а также возможности нейтрализовать эти воздействия с помощью грамотного управления водоохранными мероприятиями.

7."КАДАСТР" - учебная система управления базами данных, которая позволяет создавать и вести эти базы по природным ресурсам любой территории.

8."РЕГИОН" - это компьютерная деловая игра: обучаемый в роли "градоначальника" управляет "вложением" средств (в промышленность, повышение уровня жизни населения, качество среды, контроль рождаемости). "Градоначальник" может получать наглядную картину "плодов" своего управления, а главное - "открывать" закономерности устойчивого развития, найденные учеными с помощью известных глобальных моделей природопользования в биосфере.

195