ИНТЕРАКТИВНЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ на основе систем компьютерной математики (СКМ) проф. Ивановский Р.И., каф. РВиКС, ФТК, СПбГПУ Информика. Семинар г. Интернет-порталы: содержание и технологии

Технологииобразования Уровень преп. кадров Потенциалслушателей Качество образования Баланс уровней Необходимые условия баланса Применение компьютеров Применение перспективного ПО Подготовленность слушателей Подготовленность преподавателей Знать Методы и средства решения проф. задач Возможности ПО Особенности вычисл. процесса Уметь Формализовать задачу Применить методы анализа, оптимизации, управления и оценки, моделирования Знания, умения и навыки наилучшим образом прививаются и закрепляются в современных условиях с применением компьютерных технологий и, в частности, с использованием СКМ (*)*

Универсальность Удобство интерфейса Отсутствие высоких требований к пользователям Системы компьютерной математики (СКМ) MatLab MathCAD Mathematica Model Vision Maple Программные системы имитационного моделирования (AnyLogic)

Применение СКМ в учебном процессе исключает необходимость затрат времени и других ресурсов на разработку необходимого (чаще – специального) ПО; гарантирует решение профильных задач в кратчайшие сроки, что позволяет в течение одного практического занятия проводить глубокий многовариантный анализ рассматриваемой задачи (задач); существенно повышает интенсивность практических занятий; повышает информативность занятий, поскольку упрощается графическое представление, графическое решение и анимация задач; при необходимости обеспечивает возможность разработки в среде конкретных СКМ собственных программ; упрощает создание пояснительных записок, отчетов, статей и проч. на основе использования текстовых редакторов и фрагментов файлов из СКМ; резко расширяет спектр возможностей преподавателя (исследователя), высвобождает его время для новых разработок, позволяя включать в круг обсуждаемых задач новые, практически значимые профессиональные задачи, в том числе – и более сложные, ранее недоступные для анализа и решения, возможность создания интерактивных образовательных ресурсов (ИОР) со сложным алгоритмическим наполнением

Совершенствование СКМ Появление органов управления (слайдеры, кнопки, списки, текст-боксы и т.п.) Появление серверов, доступных через сеть, без необходимости установки СКМ на клиентский компьютер (MathCAD Application Server (MAS)) влияет на характер учебного процесса и его обеспечение Применение СКМ снижает Непроизводительные затраты времени. Затраты времени на разработку спец. ПО. Время на решение задач. Применение СКМ повышает Интенсивность занятий. (Regr)Regr Глубину проникновения в проблему. Информативность и привлекательность занятий (2_Norm)2_Norm Число и сложность решенных задач в течение одного практического занятия. Уровень требований к преподавателям ! Перспективы применения СКМ в учебном процессе Применение СКМ-Серверов Исключает необходимость затрат на приобретение лицензионного ПО Новые возможности Автоматизация получения на основе СКМ числовых, аналитических и графических результатов; Автоматизация анализа задач при вариациях исходных данных; Автоматизация формирования многовариантных индивидуальных заданий; Создание типовых наборов лабораторных работ, тестовых и контрольных заданий по каждой дисциплине.

Некоторые примеры задач, доступных с применением СКМ Теория вероятностей и математическая статистика Формирование массивов выборочных данных произвольного объема с заданными законами распределения. Получение числовых (Q) характеристик распределений, заданных аналитически.(Q) Имитация случайных воздействий (скалярных и векторных случайных величин и процессов) с заданными распределениями и корреляционными свойствами. Решение задач простой и множественной регрессии. Одновременная оценка коэффициентов парной корреляции. Точечная и интервальная оценка коэффициентов корреляции и корреляционных отношений по результатам решения задач регрессии. Анализ динамики изменения вторых центральных моментов (дисперсий и корреляц. моментов) векторного случайного процесса на выходе стохастической системы. Точечная оценка сводного и частного коэффициентов корреляции по результатам решений соответствующих задач регрессии.

Некоторые примеры задач, доступных с применением СКМ Теория автоматического управления Анализ динамических свойств сложных многомерных объектов управления. Синтез многомерных регуляторов в составе многомерной системы авт. управления (МСАУ). Аппроксимация элементов матрицы регуляторов МСАУ. Анализ МСАУ с упрощенной управляющей частью. Анализ вариантов структурных упрощений управляющей части. Построение и анализ годографов корней МСАУ. Анализ динамики и статики числовых характеристик случайных процессов. Идентификация детерминированных и стохастических систем управления. Имитация детерминированных и стохастических воздействий на МСАУ

Основные требования к Интерактивным Ресурсам Содержательность ИР; Универсальность ИР; Определенность назначения, адресности ИР; Определенность, где и как использовать ИР для получения результатов, приобретения знаний, умений и навыков Технические приемы при создании ИР Использование скрытых областей (для размещения в них вспомогательных и промежуточных фрагментов алгоритма); Использование заливок отдельных фрагментов, выбор цветов заливки Использование органов управления (кнопки, текст-боксы и проч.); Ввод и вывод значимой информации; Необходимость пояснений (гиперссылки) или комментариев в ИР; Выбор необходимой ширины окошка и нужного числа символов, вводимых в окошке; Обеспечение представительности графической части для возможного набора исходных параметров; При необходимости сокрытие аргументов в окнах органов управления, на графиках; Форматирование графиков, формирование динамических диапазонов по осям; Использование однотипных (рекомендованных в Инструкции manual) шрифтов дляmanual отдельных частей ИР; Размещение открытых фрагментов ИР в одном окне (без горизонтальной прокрутки). Каждый ИР легко трансформируется в множество вариантов заданий с возможностью автоматизации проверки, начисления баллов и фиксации успешности по множеству заданий

Отсутствием ограничений на алгоритмическую сложность задач Возможностью обеспечить учебный процесс по любому направлению и дисциплине (в том числе и нетехническим) Возможностью расширения функциональности серверов типа MAS в плане, например, импорта больших массивов данных и экспорта массивов-результатов без операций со строковыми функциями, ввода формульных выражений Возможностью использования богатого арсенала встроенных функций СКМ, операторов символьных вычислений, 2D- и 3D-графики Возможностью автоматизации произвольных вычислительных процессов и выполнения больших объемов вычислительной работы научного и/или производственного типов Возможностью формирования корпоративных проектов путем объединения усилий территориально разобщенных участников Возможностью создания автоматизированных систем тестирования для самоконтроля обучающихся (абитуриентов), контроля знаний в процессе обучения, проведения конкурсов и олимпиад (случайный выбор заданий) Интерактивные ресурсы на основе СКМ харктеризуются

Учебно-научная лаборатория (УНЛ) Проект MathCAD Application Server ( ) Softline инвестирование, руководство, участие СПбГПУ техническое обеспечение, администрирование, руководство, участие Функции Реализация интернет-проекта Mathcad Application Server (MAS)MAS Создание портала учебных и научных MAS-ресурсов обычной и повышенной сложности Распространение опыта создания и использования MAS-ресурсов Создание новых образовательных технологий на основе MAS-ресурсов Разработка интерактивных ресурсов и имитационных моделей в других средах Подготовка кадров и обучение ППС новым технологиям Проект MAS нyждается в: Методическом сопровождении Финансовой поддержке AL_R AL_Car AL_Aero AnyLogic Model Vision Реализация проекта MAS: фактически означает создание портала профильных задач средней и высокой сложности, способствующее существенному повышению качества высшего образования путем внедрения в учебный процесс тех проблем и задач, которые ранее, в лучшем случае, лишь упоминались исключает необходимость приобретения пользователями лицензионного ПО

Спасибо за внимание! Ивановский Ростислав Игоревич, д.т.н., профессор каф. Распределенные вычисления и компьютерные сети, ФТК, СПбГПУ, член Президиума НМС по информатике Минобразования РФ