МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ С УЧЕТОМ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
METHOD OF PREPARATION OF STUDENTS
OF INFORMATION SPECIALTIES TAKING INTO ACCOUNT THE DEVELOPMENT
OF INFORMATION TECHNOLOGIES
Г.К. Шевчук
G.К. Shevchuk
g_stan@inbox.ru
ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» г. Екатеринбург
В статье рассмотрены проблемы современной методики подготовки студентов информационных специальностей. В результате анализа автор приходит к выводу о необходимости внесения изменений в процесс обучения для решения обозначенных проблем и предлагает новую методику, включающую возможность изучения технологий по выбору студентов, изменения в способе проведения практических работ, использование программных инструментов при проведении лекций и проверке знаний.
This article deals with the problems of modern methods of preparing students of information specialties. As a result of analysis, the author comes to conclusion about necessity of changes in the learning process to solve the above problems and proposes a new methodology, including an opportunity to study technologies at the choice of students, changes in the way of practical work, the use of software tools during the lectures and examination.
В настоящее время информационно-технические технологии переживают этап бурного развития. Ежегодно появляются новые разработки и технологии, поэтому становится критически важно совершенствовать методику обучения, для того чтобы подготовить высокоэффективных специалистов.
Целью работы является разработка подхода к обучению студентов [1], позволяющего подготовить высокопрофессиональных специалистов с комплексным знанием современных информационно-технических технологий, для чего необходимо использование новых средств и методик в процессе обучения.
Традиционная методика подготовки студентов включает в себя изучение учебного материала и проверку знаний с помощью контрольных мероприятий. В силу ограниченности времени и большой ширины предметной области в высших учебных заведениях обычно проходятся только основы различных информационных направлений и наиболее известные методы, технологии. Таким образом, по завершении обучения получаем либо узкопрофильных специалистов, либо специалистов с уже неактуальными устаревающими данными.
На старших курсах бакалавриата в качестве практической работы предлагается создание программных продуктов, требующее работы в команде с распределением по ролям, где каждый выполняет свою часть проекта. Такой подход позволяет научить совместной работе и подготовить к будущей работе в команде. Несмотря на достоинства, такой способ подготовки не способствует приобретению таких востребованных навыков, как умение ориентироваться в чужом коде и способность самостоятельно изучать и понимать новые технологии.
Для решения обозначенных проблем предлагается создать новую методику обучения, реализующую представленный ниже комплекс действий.
Во-первых, необходимо разделение каждого специализированного учебного курса из числа профильных информационных предметов на базовый раздел и дополнительный. В базовый раздел включены основные положения курса и базовые технологии, в то время как к дополнительному относятся современные технологии и разработки. Базовый раздел обязателен к изучению. Из дополнительной части студент может выбрать те направления, которые ему интересны. Так как объем курса ограничен по времени, изучение дополнительного раздела должно включать не только аудиторную, но и самостоятельную работу. На данном этапе важна индивидуальная работа преподавателя со студентами, чтобы изучение актуальных современных технологий не превратилось в самообучение. Таким образом, будет осуществляться подготовка специалистов различных специализаций с актуальными знаниями.
Во-вторых, в практическую работу необходимо в дополнение к командной работе включить состязательные элементы. Часто на работе требуется дорабатывать или исправлять программные продукты, созданные другими разработчиками. Для этого необходимо понять смысл чужого программного кода и быстро изучить использованные технологии. Предлагаемые
состязательные элементы представляют собой следующее: после того как студенты закончат индивидуальные или командные проекты в качестве контрольной либо самостоятельной работы, необходимо передать получившиеся продукты студентам, не участвовавшим в их разработке, с целью доработки и совершенствования как второй этап задания. Таким образом, студенты получат необходимый опыт, практикуясь в постижении новых для них технологий и работе с незнакомым кодом.
Для совершенствования учебного процесса при обучении необходимо применять современные способы передачи информации, такие как бесплатные веб-сервисы для хостинга проектов, например, GitHub [2]. При изучении новых технологий необходимо демонстрировать механизм их применения и результат. Преподаватель может разместить учебные примеры на веб-сервисе, а затем во время лекции студены смогут загрузить их на компьютеры и изучать вместе с лектором вместо простого списывания с доски. Преимущество таких вебсервисов в том, что они позволяют настроить синхронизацию с компьютером таким образом, что изменения, внесенные лектором в программный код проекта, загрузятся на сервер сразу после сохранения, а затем на компьютеры студентов. Ограничивающим фактором выступает только скорость соединения с глобальной сетью интернет.
В ходе проверки программ, сданных студентами в качестве контрольных работ, преподавателю необходимо определить, были ли программы написаны самостоятельно или списаны полностью или частично. Для этой цели существуют программы по сравнению файлов, такие как WinMerge [3]. Данные программы сравнивают содержимое файлов и папок проектов, а затем визуально отображают различия и одинаковые части. Используя подобные инструменты, преподаватель может значительно сократить время на проверку, увеличив общую эффективность. Таким образом, можно с высокой точностью установить добросовестность работы студентов.
Предлагаемая методика позволит существенно повысить эффективность подготовки студентов информационных специальностей, а также оптимизировать необходимые для этого затраты времени как обучающихся, так и преподавателей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.http://hrpraktika.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=33&Ite mid=42.
2.Онлайн-книга ‘Pro Git’. – Режим доступа: http://git-scm.com/book/ru/v1
3.http://winmerge.org/about/?lang=ru.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ «ДИНАМИКИ»
MODELING AN “DYNAMICS”
А.В. Пилюгин
A.V. Pilyugin
a.v.pilyugin@urfu.ru
Политехнический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» г. Каменск-Уральский
В статье описывается использование специализированных математических пакетов для решения отдельных задач раздела «Динамика» из курса «Теоретическая механика» и визуального представления полученных результатов.
The article describes the use of specialized mathematical packages for specific tasks under “Dynamics” of course “Theoretical Mechanics” and a visual representation of the results.
Фундаментальную роль в качественной подготовке студентов технических специальностей играет курс теоретической механики. Раздел «Динамика» является неотъемлемой частью данного курса. При рассмотрении задач, связанных с динамикой колебательного движения, возникают значительные трудности, обусловленные тем, что для понимания и усвоения материала студентами помимо знания собственно предмета «Теоретическая механика» требуется основательная математическая подготовка, которой по ряду объективных и субъективных причин значительная часть обучающихся не обладает.
Математическая модель колебательного движения представляет собой дифференциальные уравнения как минимум второго порядка. В классическом учебнике «Курс теоретической механики, часть II» А.А. Яблонского подробному решению получившегося дифференциального уравнения и интерпретации полученных результатов посвящена целая глава, состоящая из нескольких десятков страниц. В современных условиях с учетом постоянного сокращения аудиторных часов преподаватель оказывается в затруднительной ситуации: с одной стороны, сложный материал, на изложение которого требуется много времени, и слабая математическая подготовка у студентов, с другой – крайне не хотелось бы идти по пути автора учебника «Основы теоретической механики» В.Я. Молотникова, полностью отказавшегося от изложения данного материала.
В статье хотелось бы предложить способ, каким образом математически строго и в то же время наглядно и быстро преподнести материал студентам.
Для этого мы воспользуемся замечательным пакетом математического моделирования «Mathcad». Эта программа позволяет не только записать исходное дифференциальное уравнение в привычной математической нотации, но и путем включения специальных конструкций сразу же решить его (естественно, только численно), что не будет являться для нас существенной проблемой, так как мы будем интерпретировать полученные решения путем построения графика, который среда «Mathcad» нам с легкостью и построит.
Для демонстрации возможностей программы рассмотрим
дифференциальное уравнение вида
d |
2 |
x(t) |
|
|
|||
|
dt |
2 |
|
|
|
||
k |
2 |
x(t) |
|
0
,
которое может
получиться при решении материальной точки массой (например, сила сжатия и
пропорциональности c , где |
k |
|
задачи нахождения траектории движения m под действием восстанавливающей силы растяжения пружины) с коэффициентом
c / m .
Рис. 1. Решение одного и того же уравнения на промежутке от 0 до 20 секунд с разными начальными условиями
На рис. 1, являющемся снимком экрана, представлено решение одного и того же уравнения на промежутке от 0 до 20 секунд с разными начальными условиями. Глядя на графики, легко можно убедиться, что частота и период свободных колебаний точки не зависят от начальных условий движения.
Можем рассмотреть более сложный случай свободных колебаний материальной точки под действием восстанавливающей силы и силы
сопротивления движению. Тогда получим уравнение |
d |
||||
|
|||||
где 2n |
|
, |
|
– коэффициент пропорциональности, |
|
|
|||||
m |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
x(t) |
|
dx(t) |
|
|
|
|
|
|
2n |
k |
2 |
x(t) 0 |
, |
|||
|
|
|
|
|||||
dt |
2 |
dt |
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
численно равный силе
сопротивления среды при скорости движения точки, равной единице.
На графике с рис. 2 функция x0(t), является решением дифференциального уравнения при n = 0,2 (случай n < k, влияние сопротивление среды меньше восстанавливающей силы), описывает затухающие колебания, причем можно заметить, что период затухающих колебаний больше периода свободных колебаний.
Рис. 2. Функция x0(t), является решением дифференциального уравнения при n = 0,2
Функций x1(t) и x2(t) решения дифференциального уравнения при n = 1 (случай n ≥ k, влияние сопротивление среды, больше восстанавливающей силы) и описывают движение материальной точки, которое теряет колебательный характер (становится апериодическим). Смотря на графики функций x1(t) и x2(t), можно отметить, что траектория движения материальной точки существенно зависит от начальных условий.
Взаключение рассмотрим дифференциальное линейное (уже
неоднородное) уравнение
d |
2 |
x(t) |
|
|
|
|
|
k |
2 |
x(t) |
|||
|
|
|
|
|||
|
dt |
2 |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
f
(x)
, которое описывает вынужденные
колебания материальной точки под действием внешней периодической силы и все той же восстанавливающей силы.
На графике с рис. 3 функция x0(t), является решением дифференциального уравнения в случае, когда частота внешней силы отличается от частоты собственных колебаний системы. Можно отметить, что устоявшиеся колебания происходят с частотой, совпадающей с частотой внешней силы. Если же частота внешней силы совпадает с частотой собственных колебаний системы, мы наблюдаем явление резонанса («неограниченный» линейный рост амплитуды со временем) на графике функции fr(t).
Рис. 3. Функция x0(t), является решением дифференциального уравнения в случае, когда частота внешней силы отличается от частоты
собственных колебаний системы
В данной статье мы рассмотрели пример использование современных информационных технологий для повышения качества подготовки студентов.