WWW.PROGRAMMA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Учебные и рабочие программы
 


«1. Введение Настоящая программа дополнительного обучения по курсу «Компьютерного моделирования» рассчитана на 2015 /2016 уч. г. в плане начального («стартового») этапа довузовской ...»

1. Введение

Настоящая программа дополнительного обучения по курсу «Компьютерного моделирования»

рассчитана на 2015 /2016 уч. г. в плане начального («стартового») этапа довузовской подготовки

учащихся, на котором одновременно в одной группе обучаемых могут принять участие ученики

9, 10 и 11 кл. В последующие годы ПРОГРАММА курса будет ориентирована на обучение,

начиная с 9 кл. (3- годичный цикл обучения) и 10 кл. (2-х годичный цикл).

2. Общие положения и цели курса «КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»



В настоящее время роль КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЭВМ» (далее используется обобщённое наименование «Компьютерное моделирование») в образовательном процессе школ, лицеев и вузов страны стала предметом пристального внимания. Сложность выбора оптимального распределения тем и акцентов обучения КОМПЬЮТЕРНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ связана с тем, что для создания правильно построенных и законченных компьютерных моделей с целью последующей их реализации в компьютерных программах численного исследования каких-либо процессов нужно иметь знания из различных дисциплин, в первую очередь из физики и математики. При этом в этих дисциплинах необходимо особо выделять те положения, без которых невозможно успешное освоение основ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ на этапе лицейского (школьного) образования.

Большое значение для учащихся имеет не только получение ими огромного объёма информации путём проведения вычислений с помощью компьютера по той или иной разработанной программе, но и их умение поручить компьютеру обработать результаты вычислений для их представления в наглядном и обозримом виде. Этому аспекту компьютерного моделирования, являющемуся важным, будет уделяться должное внимание в курсе дополнительного обучения, включающим на начальном этапе и изучение основ программирования на языке «ПАСКАЛЬ».

Учащиеся будут досконально изучать именно то, что им действительно важно и необходимо при создании компьютерных моделей, избегая при этом излишней специализации. Такой подход позволяет за разумное время (не более чем за 3 года) научить учащихся применять полученные теоретические знания при решении различных прикладных задач во время внеурочной (дополнительной) учёбы и проведении ими исследовательской работы.

Современный уровень преподавания информатики, математики, физики и химии в средних школах и лицеях характеризуется недостаточными межпредметными связями. Установление этих связей обеспечивается внедрением в образовательный процесс компьютерного моделирования как связующего элемента при изучении указанных дисциплин и применении полученных знаний при проведении научно-практической и исследовательской работы во внеурочное время.

Дополнительное обучение КОМПЬЮТЕРНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ служит следующим основным целям:

- обеспечению непрерывности образования по системе «ШКОЛА _ ВУЗ», реализующего необходимую начальную подготовку будущего квалифицированного работника уже в стенах Лицея;

- приобретению учащимися базовых знаний о принципах моделирования явлений и процессов;

- построению физико-математических моделей и компьютерному моделированию процессов на ПЭВМ с разработкой соответствующих компьютерных программ расчёта и оптимизации интересуемых параметров;

- умению разрабатывать, отлаживать, тестировать и совершенствовать компьютерные программы; разделять общую задачу на части, каждая из которых может решаться независимо, что позволит научиться работать в коллективе;

- приобщению учащихся к проведению численных экспериментов на ПЭВМ с целью приобретения начального опыта и основ для дальнейшей научной деятельности в вузе и на производстве.

- применению компьютерного моделирования и численного эксперимента как связующего элемента межпредметных связей при изучении математики, физики, химии, биологии и экономики в рамках программ Лицея и дополнительного обучения, как элемента новых технологий обучения и применения полученных знаний в плане подготовки будущих высококвалифицированных работников науки, производства и управления;

- внедрению полученных результатов разработок и исследований в соответствующие области изучаемых дисциплин.

3. Содержание курса "Компьютерное моделирование"

При изучении курса "Компьютерное моделирование" с учетом специфики лицея учащиеся более углубленно изучают как отдельные прикладные вопросы математики и физики, так и методы информационных технологий, позволяющие ставить и решать задачи разработки компьютерных моделей таких процессов и явлений, которые являются основой для дальнейшей профессиональной подготовки будущих специалистов.





Такая ориентация курса направлена прежде всего на углубленное изучение теоретических вопросов и приобретение соответствующих практических навыков для тех учащихся, которые уже определились с выбором будущей профессии или, по крайней мере, проявляют интерес к данному курсу.

Содержание курса включает следующие базовые положения:

1. Возможности компьютерного моделирования – потенциальные и используемые реально в науке, обучении и производстве.

2. Использование электронных таблиц Excel для целей создания численных моделей явлений и процессов. Автоматизация работы с помощью применения макросов.

3. Точность представления чисел в компьютере и точность моделей. Вывод значений произвольной функции в виде таблиц с произвольным начальным значением и шагом.

Исследование поведения функции с использованием созданной таблицы – нахождение корней, экстремумов. Построение графиков и диаграмм.

4. Координатное и векторное задание геометрических фигур. Решение треугольников, нахождение длин и точек пересечения медиан, биссектрис и высот с использованием векторной алгебры. Координатная запись решения и вычисление результатов. Графическое представление результатов.

5. Вычисление числа методами элементарной геометрии. Вычисление последовательностей и сумм рядов. Сходящиеся последовательности и ряды.

6. Разработка программы построения графиков функций.

7. Численное и графическое представление некоторых теорем алгебры, геометрии, векторной алгебры и аналитической геометрии. Численное нахождение пределов функций и численное дифференцирование. Проверка правильности аналитического вычисления производной.

Проблема точности вычислений, классификация ошибок и методы их уменьшения.

Исследование поведения произвольной функции с использованием понятий производной – численно с помощью таблиц и графиков. Умение составлять систему обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и решать численно. Сведение системы ОДУ второго порядка к системе первого порядка (с удвоенным числом уравнений). Метод контроля точности в процессе интегрирования систем ОДУ. Сведение вычисления интегралов к частному случаю решения дифференциального уравнения.

8. Общий подход к компьютерному (численному) моделированию физических задач.

Постановка задачи: сбор предварительной информации – экспериментальной и теоретической, рассмотрение и выбор наиболее адекватной модели, выбор определяющих параметров (безразмерных). Получение информации для составления модели явления, и способы ее получения из практики, включая проведение сравнительно несложных физических экспериментов.

9. Постановка целей исследования модели. Основы метода динамики частиц. Перспектива применения этого метода с ростом вычислительной мощности компьютеров. Применение метода динамики частиц при создании математической модели системы для различных задач.

10. Выбор граничных и начальных условий, описывающих выбранную модель. Выбор и введение в модель наиболее важных параметров, определяющих поведение системы, которые будут необходимы на этапе проведения компьютерного эксперимента. Выяснение целесообразности введения диссипативных сил для улучшения модели. Составление алгоритма, разбивка на независимые блоки-подпрограммы (простейшие принципы структурного программирования) отладка программы, тестирование. Различные методы тестирования программы – использование теорем математического анализа, законов сохранения, симметрии системы, сравнение с экспериментом и другие. Завершение этапа отладки программы, описывающей эволюцию системы.

11. Основы моделирования с использованием языка программирования «Паскаль».

Ввод данных, вывод в виде таблиц, графиков, вывод на экран плоских и трехмерных (с перспективой) движущихся частей модели – системы в процессе расчета. Запись в файл данных расчетов. Обработка данных из файла и представление результатов виде таблиц, графиков, вывод на экран плоских и трехмерных (с перспективой) движущихся частей модели – с выводом как в процессе счета, так и с выводом из файла, в который заранее записаны данные эволюции системы во времени.

12. Программы для вывода звука. Использование компьютера как программируемого генератора звуковых колебаний. Программа для проверки слуха.

13. Проведение компьютерного (численного) эксперимента, рассмотрение и обобщение результатов. Уточнение физической модели, численного алгоритма и программы, проведение дополнительного компьютерного (численного) эксперимента. Что нового получено в результате численного эксперимента? Сфера применения полученных результатов, возможность и целесообразность экспериментальной проверки. Составление отчета о проведенном исследовании с использованием графического редактора, редактора формул. Внедрение результатов расчета со связью из файла электронной таблицы в файл отчета в текстовом редакторе.

В процессе обучения на начальном этапе (2015/2016 уч. г.) учащиеся должны решить для себя – есть ли у них склонности к специализации в области самого процесса создания программ на языке высокого уровня, или они хотели бы ограничиться использованием электронных таблиц и специализироваться на постановке задач и проведении численного эксперимента.

Предполагается, что в следующие учебные годы учащиеся будут выполнять самостоятельную работу в небольших группах (под руководством педагога), специализируясь уже на одном или нескольких пунктах, учитывая свои склонности:

1) Постановка задачи и формулировка математической модели физического процесса или явления.

2) Создание программного кода можно разрешить на других языках программирования или с использованием специализированных систем для компьютерных расчетов.

3) Отладка и тестирование – разработка тестов и в дальнейшем – проведение численного эксперимента, анализ результатов расчетов и выводы для практики.

4) Создание продвинутого интерфейса, вывод графики (с учетом специфики задачи).

5) Написание отчета и оформление с представлением табличных и графических результатов (в виде документа Word или Web-страницы).

–  –  –

Понятие дифференциального уравнения и его решения.

Начальные условия. Закон движения для равномерного и равноускоренного движения частицы по прямой.

Численный алгоритм решения дифференциального уравнения

–  –  –

Практическая работа – составление электронной таблицы, описывающей решение уравнение движения груза на пружине. Вывод решения на графике.

Тестирование правильности решения с помощью закона

–  –  –

Проблема точности вычислений, классификация ошибок и методы их уменьшения. Умение составлять систему обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и решать численно.

Общий подход к компьютерному (численному) моделированию физических задач. Постановка задачи: сбор предварительной информации – экспериментальной и теоретической, рассмотрение и выбор наиболее адекватной модели, выбор определяющих параметров (безразмерных).

Получение информации для составления модели явления, и способы ее получения из практики, включая проведение сравнительно несложных физических экспериментов.

Использование макросов для накопления результатов

–  –  –

Основы метода динамики частиц. Перспектива применения этого метода с ростом вычислительной мощности компьютеров. Перспективы применение метода динамики частиц для моделирования различных задач.

Различные методы тестирования программы – использование теорем матричного анализа, законов сохранения, симметрии системы, сравнение с экспериментом и др. Завершение этапа отладки программы, описывающей эволюцию системы

–  –  –

Запись в файл данных расчетов. Обработка данных из файла и представление результатов виде таблиц, графиков, вывод на экран плоских и трехмерных (с перспективой) движущихся частей модели.

Выбор граничных и начальных условий, описывающих выбранную модель. Выбор и введение в модель наиболее важных параметров, определяющих поведение системы, которые будут необходимы на этапе проведения компьютерного эксперимента. Выяснение целесообразности введения диссипативных сил для уточнения модели.

Составление алгоритма, разбивка на независимые блокиподпрограммы (простейшие принципы структурного программирования) отладка программы, тестирование.

Разбор вычислительных задач ОГЭ и ЕГЭ.

Решение задач по программированию.

Решение задач по программированию.

Моделирование движения планет. Астероидная опасность – важность точности вычислений для прогноза.

Расчет входа в атмосферу возвращаемого космического аппарата. Выбор оптимальной траектории. Как живут в двойных звездных системах – задача трех тел.

Моделирование движения молекул, атомов, ионов и электронов. Понятие устойчивости системы. Устойчивость положения равновесия и динамическая устойчивость.

Проведение компьютерного (численного) эксперимента, рассмотрение и обобщение результатов. Уточнение физической модели, численного алгоритма и программы, проведение дополнительного компьютерного (численного) эксперимента. Что нового получено в результате численного эксперимента? Сфера применения полученных результатов, возможность и целесообразность экспериментальной проверки.

Составление отчета о проведенном исследовании с использованием графического редактора, редактора формул.

Самостоятельная работа по компьютерному моделированию Компьютерное моделирование как альтернативный способ решения задач повышенной сложности по математике.

Компьютерное моделирование как альтернативный способ решения задач повышенной сложности по физике Перспективы применения компьютерного моделирования в различных сферах науки и техники. Выбор сферы будущей деятельности – профориентация.

–  –  –

1. Х. Гулд, Я. Тобочник. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. Пер. с англ. – М.:

Мир, 1990. -400с., ил.

2. Угринович Н. Д. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для 10-11 классов. Углубленный курс. М.: Лаборатория базовых знаний, 2012.

3. Попов В. Б. Турбо-Паскаль для школьников. Версия 7.0 Москва. "Финансы и статистика", 2003 г. (Рекомендовано министерством образования РФ для общеобразовательных учреждений физико-математического профиля).

4. Косов В.Н., Красиков С.А. Численное моделирование на уроках физики. Учебное пособие для лицеев, гимназий и школ с углубленным изучением физики. – Алматы: ТОО “ Алматыкiтап ” 2005. – 240 стр.



 
Похожие работы:

«ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ ПО ГЕОГРАФИИ для поступающих на 1-й курс на основные образовательные программы бакалавриата и программы подготовки специалиста по результатам вступительных испытаний, проводимых СПбГУ самостоятельно Раздел I. Основные вопросы и темы Общий географический обзор земного шара Понятие о плане и карте. Значение карты в жизни и хозяйственной деятельности человека. Форма и движение Земли. Градусная сеть и ее элементы. Географическая широта и долгота. Суточное вращение...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» (СГАУ) ОТЧЕТ О РЕЗУЛЬТАТАХ САМООБСЛЕДОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» Рассмотрен и утвержден на заседании ученого совета университета «28»...»

«Государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский городской университет управления Правительства Москвы» Институт высшего профессионального образования Кафедра юриспруденции УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной и научной работе _А.А. Александров «_»_ 2014 г. Рабочая программа учебной дисциплины «Профессиональная этика» для студентов направления подготовки 40.03.01 «Юриспруденция» для очной формы обучения Москва 2014 Программа дисциплины...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Ректор ТулГУ _Грязев М.В. «»_201 г. Номер внутривузовской регистрации ООП 072500.62.02.0 ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 072500 «Дизайн» Профиль подготовки: дизайн интерьера Квалификация (степень): бакалавр Нормативный срок обучения: 4 года Форма...»

«Тематический опрос о бюджетной грамотности Практикующего сообщества по бюджету. Опрос был организован по инициативе Практикующего сообщества по бюджету (BCOP) и создан для сбора информации от всех стран, представленных в Рабочей группе BCOP по бюджетной грамотности (15 стран из 21 страны-членов BCOP). Ответы начали собирать 15 апреля и закончили 8 мая 2015 г. Опрос проходил на 3 языках: английском, русском и боснийскохорватско-сербском. Ссылка на онлайн...»

«Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 207 с углубленным изучением английского языка Центрального района Санкт-Петербурга. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Литература 7 класс Базовый уровень Учитель Орлова Е.Б., Мельничук Ю.В. Учитель русского языка и литературы высшая квалификационная категория 2014-2015 год художественными достоинствами, выражающими жизненную правду, общегуманистические идеалы, воспитывающими высокие нравственные чувства Пояснительная записка у...»

«БЮЛ ЛЕ ТЕНЬ Издаётся с 1995 года Выходит 4 раза в год 2 (71) ВЕСТНИК РОССИЙСКОГО ГУМАНИТАРНОГО НАУЧНОГО ФОНДА Российский гуманитарный научный фонд УЧРЕДИТЕЛЬ В.Н.Фридлянов (главный редактор), РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Ю.Л.Воротников (зам. главного редактора), Р.А.Казакова (зам. главного редактора), И.Ю.Алексеева, Л.А.Беляева, О.Б.Брагинский, В.П.Гребенюк, М.Н.Громов, В.З.Демьянков, В.И.Денисов, Н.Г.Денисов, В.Н.Захаров, М.В.Иванова, Л.П.Киященко, Вл.А.Луков, А.А.Малышев, А.В.Назаренко,...»



 
2016 www.programma.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Учебные, рабочие программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.