5. Обучающие компьютерные программы по синергетике

    Разработка обучающих компьютерных программ по синергетике началась в 1992 году в рамках математического факультета Российского открытого университета. Эта весьма объемная работа пока не за-вершена. В основе ее лежат результаты многолетних исследований научной школы в Институте прикладной математики им. М.В.Келдыша и Институте математического моделирования РАН. Математические модели (дифференциальные уравнения типа теплопроводности, квазилинейные, с источником), визуализированные на экране компьютеров посредством графиков, несут в себе глубоко содержательные идеи, которые становятся доступными даже для не владеющих математическим аппаратом. Даже на обычном персональном компьютере можно воспроизводить реальные процессы эволюции, протекающие в откры-тых нелинейных средах. И это открывает возможности для массового обучения синергетике, синергетическому видению мира.     Посредством использования компьютеров решается одна из важ-нейших задач образования - налаживание прочной обратной связи между обучающим и обучаемым, развитие диалога между репрезентантом новых знаний и воспринимающим их субъектом, а также расширение возможностей выбора изучаемого материала, свободное движение в учебном проблемном поле поиска. Открывается возможность решения задачи -передать не "знание что", а "знание как" "know how", т.е. включить у обучающегося внутренние механизмы переработки и продуцирования новых знаний согласно усвоенным общим методам, моделям и схемам, зажечь внутренний огонь творчества в его душе.     Обучающая компьютерная программа в идеале должна строиться как некая увлекательная игра, как драма идей, театр идей. За графическими образами, картинками, представляющими ход процессов в открытых нелинейных средах, скрываются сложные математические вы-кладки, многолетние исследовательские работы специалистов в этой области. А сами картинки оказываются доступными многим, даже незнакомым с математикой.     Перед обучающимися, пользователем компьютерного продукта ставятся некоторые вопросы, на которые он самостоятельно пытается найти ответ. Далее осуществляется проверка и дается объяснение, почему именно этот ответ является правильным.     Персональный компьютер становится установкой, на которой можно воспроизводить реальные процессы, протекающие в открытых нелинейных средах. Пользователь получает возможность экспериментировать, "играть" ходом процессов и достигать понимания, почему процессы протекают так, а не иначе.     Чтобы в компьютерный продукт, обучающую дискету была заложена такого рода игра, чтобы ввести игровые и диалоговые элементы в процесс взаимодействия человека и компьютера, нужно смоделировать на компьютере простейшие проявления человеческой личности. Ведь образ психики творящего человека - это фактически образ постоянной игры ума, блуждания по мицелию возможных мыслительных ходов. Это -диалог между скептиком и догматиком, фантазером и реалистом, между выходящим далеко за пределы жестко установленного и осторожным, узко профессионально ориентированным специалистом. Эти ролевые типажи живут в более или менее выраженной форме в каждом из нас. А значит, обучающая дискета неизбежно несет на себе печать личности ее творца. Создатель обучающей дискеты доводит до потребителя свою собственную энергетику, аромат своей собственной души.     Компьютерная графика, будучи одним из современных способов синтеза науки и искусства, имеет немаловажное дидактическое значение. Видеофильмы и обучающие компьютерные дискеты делают новейшие результаты научных исследований наглядными, легко воспринимаемыми и понимаемыми. Кроме того, они позволяют передавать информацию в максимально сжатой форме.     Возможна разработка самых различных типов обучающих дискет по синергетике, разного информативного содержания и разного дидактического уровня сложности. Возможны дискеты чисто справочного характера (руководства по новым методам аналитических расчетов и математического моделирования), а также дискеты, инициирующие научный поиск, показывающие границы проведенных на сей день исследований и круг задач, которые еще предстоит решить. А каждый исследователь на своем собственном опыте знает, что правильная постановка проблемы, понимание направления поиска, видение перспективных шагов исследований, часто даже важнее самой реализации этих шагов, решения проблемы.     Разработка и массовое распространение нетрадиционных, образовательных средств, компьютерных программ, видеофильмов и обучающих дискет для визуализации новых представлений о самоорганизации и коэволюции в природных и социальных системах призвано привести к тому, что знание станет товаром, причем одним из наиболее ценных, социально-значимых. Ибо синергетические знания, как мы пытались здесь показать, -это не просто информация, но новый способ мышления и видения мира, способ продуцирования новых знаний, т.е. знание метода. Все это может принципиально изменить социальный статус ученого. Ученый будет способен производить продукты, которые разойдутся миллионными тиражами, быстро раскупятся, получат массового потребителя. Создание "золотой" дискеты по синергетике есть ключ ко многим областям современного образования.

Синергетика http://www.chat.ru/~cuiet/synergetics.htm

Введение

- Итак, вы хотите знать, каков простой и ясный ответ на Великий Вопрос Жизни,Вселенной и всего остального? вопросил Проницательный Интеллектоматик. -Да! Немедленно!-воскликнули инженеры. -Сорок два,с беспредельным спокойствием сообщил компьютер. (Дуглас Адаме, Руководство для путешествующих автостопом по галактике)

     Существует целый класс задач, которые состоят в описании поведения сложных систем, при решении которых изучение поведения отдельных эле-ментов системы не позволяет эффективно описать процессы, идущие в системе на макроуровне. Речь в данном случае идет о процессах самоорганизации, хаотическому возникновению в различных средах упорядоченных структур за счет подвода к ним энергии.     С другой стороны, хотя подобные системы имеют совершенно различную природу, число математических моделей, которые используются для описания процессов в них невелико. То есть, там, где присутствует упорядоченность, внутренняя сложность макросистем не проявляется, они ведут себя схожим образом. Собственно синергетика занимается поиском и изучением моде-лей сложных систем, вопросами возникновения порядка из хаоса и перехода от упорядоченных структур к хаотическим.     В качестве примеров самоорганизующихся систем можно назвать поток жидкости, который по мере увеличения скорости перестает быть ламинарным, в нем образуются сложные упорядоченные структуры. При дальнейшем увеличении скорости течения выделить упорядоченность становится все сложнее и поток приобретает хаотичный вид. К сложным самоорганизующимся системам относятся живые организмы любого уровня, от клеток до социумов. В неживом мире примеры самоорганизации также можно найти везде, вплоть до крупномасштабного строения вселенной [15]...