ЗМІСТ
1.Всі можливості Maple для релізації електронного підручника
2.Вивчити літературу по компютерному моделюванні
3.Створення прототипу варіанта електронного підручника з курсу «Компютерні моделювання фізичних процесів з використанням середовища Maple»
Всі можливості Maple для релізації електронного підручника
Сучасна система освіти все активніше використовує інформаційні технології і комп’ютерні телекомунікації. Особливо динамічно розвивається система дистанційної освіти, чому сприяє ряд чинників, і перш за все – оснащення освітніх установ могутньою комп’ютерною технікою.
Електронний підручник – електронний учбовий курс, що містить систематичний виклад учбової дисципліни або її розділу, частини, відповідний державному стандарту і учбовій програмі і офіційно затверджений як даний вид видання
Як правило, в дистанційній формі навчання застосовуються електронні підручники. Перевагами цих підручників, на наш погляд, є: по-перше, їх мобільність, по-друге, доступність зв’язку з розвитком комп’ютерних мереж, по-третє, адекватність рівню розвитку сучасних наукових знань. У них також може міститися велика кількість вправ і прикладів, детально ілюструватися в динаміці різні види інформації. Крім того, за допомогою електронних підручників здійснюється контроль знань – комп’ютерне тестування.
Підручник по курсу «Фізика конденсованого стану» складається із двох розділів, а саме: динаміка гратки складних кристалів і співставлення результатів класичного і над просторового підходів, де детально описано, як теоретична частина, так і приклад розрахунків у програмному пакеті Maple .
Середовище Maple – система комп’ютерної математики, яку зручно використовувати не тільки для символьних, але й чисельних розрахунків. В Maple вмонтований пакет функцій plot, який дає можливість представити дані в графічному вигляді. Це є дуже зручним засобом для розробки електронних підручників з тих курсів, де важливим є графічна візуалізація для наочності розгляду.
В роботі приведені фрагменти створеного активного електронного підручника, в якому текстова інформація реалізована за допомогою текстового редактора Word, а теоретичні викладки і графічне представлення наведені приведені формули і їх графічне представлення реалізовані в оболонці Maple. Цей електронний підручник може використовуватися, як частина електронного навчального курсу, який ілюструє в активній формі деякі математичні викладки, які характерні для даного курсу і, для наочності, графічне представлення цих викладок.
Розроблений фрагмент електронного підручника в середовищі Maple, дозволяє користувачу мати можливість самостійно змінювати вхідні параметри розгляду, що дозволить краще зрозуміти тему, що вивчається і активізувати процес навчання..
Аналітичні перетворення дозволяють виконувати більшість математичних програмних продуктів MathCad, Mathematіca, Maple. З цих трьох поширених математичних пакетів, найбільш потужним є Maple. Maple надає зручне середовище для комп'ютерних експериментів. Пакет дозволяє створювати інтегровані середовища за участю інших систем і універсальних мов програмування високого рівня. Коли розрахунки зроблені й потрібно оформити результати, то можна використовувати засоби цього пакета для візуалізації даних і підготовки ілюстрацій для публікації.. Робота проходить интерактивно - користувач уводить команди й відразу бачить на екрані результат їхнього виконання. При цьому пакет Maple зовсім не схожий на традиційне середовище програмування, де потрібна тверда формалізація всіх змінних і дій з ними. Тут же автоматично забезпечується вибір типів змінних і перевіряється коректність виконання операцій, так що в загальному випадку не потрібно опису змінних і строгої формалізації запису. Ядро символьних обчислень Maple включено до складу цілого ряду систем комп'ютерної математики – від систем для широкого кола користувачів типу MathCad до однієї із кращих систем для чисельних розрахунків і моделювання MatLab.
Вивчити літературу по компютерному моделюванні
Здавна людина застосовує моделі. Це корисно при вивченні складних процесів або систем, конструюванні нових пристроїв або споруд. Зазвичай модель більш доступна для дослідження, ніж реальний об'єкт (а є такі об'єкти, експериментувати з якими неможливо або неприпустимо). Як ви вже знаєте, модель - це певний матеріальний або ідеальний (подумки представлений) об'єкт, що заміщає об'єкт-оригінал, зберігаючи його характеристики, важливі для даної задачі. Процес побудови моделі називають моделюванням. Всі способи моделювання можна розділити на дві великі групи. В одному випадку моделлю є предмет, який відтворює ті або інші геометричні, фізичні і т.п. характеристики оригіналу. Це - матеріальне (фізичне) моделювання. Дослідження таких моделей - реальні експерименти з ними. По іншому відбувається робота з інформаційними (ідеальними) моделями, які є описами об'єктів-оригіналів за допомогою схем, графіків, формул, креслень і т.п. Одним з найважливіших видів інформаційного моделювання є математичне - коли опису формулюються на мові математики. Відповідно, і дослідження таких моделей ведеться з використанням математичних методів. Саме математичним моделюванням ви користуєтеся при вирішенні кількісних завдань на уроках фізики і хімії. Математичні моделі, що використовуються при вирішенні сучасних практичних завдань, настільки складні, що досліджувати їх вручну практично неможливо. Доводиться вдаватися до допомоги комп'ютера. Як же відбувається процес комп'ютерного моделювання? Всяка модель створюється для цілком певної мети, і це в значній мірі визначає її вибір. Тому перше, що необхідно зробити, - поставити завдання, тобто визначити питання, відповіді на які ми хочемо отримати, і необхідні для цього вихідні дані. По-друге, потрібно вибрати серед законів, яким підкоряється модельована система, істотні для пошуку відповідей на поставлені питання. Можливо, доведеться висувати і якісь припущення. Знайдені закономірності слід представити у формі математичних співвідношень. Розглянемо простий прімер22. Для виробництва вакцини на заводі вирощують культуру бактерій. Експериментально встановлена швидкість розмноження бактерій. Відомо також, що при збільшенні числа бактерій починається самоотруєння, причому кількість тих, хто гине бактерій пропорційно квадрату біомаси. Певну масу забирають щодня на потреби виробництва. Потрібно встановити, як буде змінюватися маса бактерій з плином часу. Почнемо з того, що сформулюємо завдання математичною мовою. Отже, з експерименту відомо, що, якщо маса бактерій - X грам, то за добу з'явиться AX і загине BX2 грам бактерій. Коефіцієнти A і B визначаються дослідним шляхом для кожного виду бактерій. Щодня забирається M грам. Таким чином, до початку наступного дня маса буде дорівнювати ^ X + (AX-BX2)-M = X (A +1- BX)-M. Цієї формули нам досить, щоб розрахувати масу бактерій через день, якщо ми знаємо початкову; потім - користуючись цією ж формулою - знайдемо масу через 2 дні; використовуючи вже це значення як вихідне - те, що буде через 3 дні і так далі . Такий спосіб обчислення послідовності називається рекуррентним.