1. Введение
Актуальность исследования.Развитие информационных технологий затрагивает
практически все сферы человеческой жизни. Не составляет исключение и образование.
Новые технологии позволяют более эффективно организовать образовательный процесс,
предоставляют обучаемому новые средства и источники получения информации: ресурсы
Internet, электронные учебники, энциклопедии, электронные библиотеки и т.д. Также в
обществе в настоящее время активно развивается открытое и дистанционное образование,
в котором процесс обучения может осуществляться по принципам личностно-
ориентированного подхода в рамках свободно выбираемой обучаемым собственной
образовательной траектории. В этих целях в учебных заведениях формируются
электронные учебно-методические материалы для обеспечения учебного процесса по
различным формам обучения. Представляет интерес создание систематизированных
учебно-методических комплексов (УМК) по отдельным дисциплинам, предназначенных
для организации обучения по очной, заочной и дистанционной формам. Подобные УМК
играют большое значение для преподавателя и студентов. Они могут быть размещены в
локальной сети школы, вуза, в глобальной общедоступной сети Internet.
Разработка УМК представляет определенные трудности. В них необходимо
предусмотреть дружелюбный интерфейс, автоматизировать многие работы, например,
удобную поисковую систему, систему тестирования, привычную навигационную систему
и пр.
Создаваемые в настоящий момент обучающие комплексы не могут удовлетворить
потребности каждой отдельной дисциплины.
Представляется, что эффективным направлением совершенствования учебного процесса
является разработка УМК для отдельных дисциплин. Все это послужило поводом к
выбору темы настоящей выпускной квалификационной работы.
Объект исследования: учебный процесс по Курсу «Компьютерное моделирование» в
школьной программе и программе педагогического ВУЗа.
Предмет исследования: УМК в поддержку курса «Компьютерное моделирование».

2. Цель исследования: разработка УМК по курсу «Компьютерное моделирование» и
создание методики его использования в обучении школьников базовой и профильной
ступени и студентов по очной, заочной и дистанционной формам.
Задачи исследования:
1. Анализ компьютерных средств обучения;
2. Разработка структуры и содержания УМК по курсу «Компьютерное моделирование»;
3. Формирование информационных, учебных, наглядных материалов для наполнения
содержания УМК;
4. Разработка тестов и других контролирующих мероприятий. Метод проектов;
5. Разработка методических рекомендаций по использованию УМК в учебном процессе.
Для решения поставленных задач применялись следующие методы:
1. Анализ существующей литературы по теме исследования;
2. Анализ информационных систем, форматов представления информации в
современных компьютерных системах;
3. Методы алгоритмизации и программирования;
4. Системный метод, методы анализа и проектирования сложных систем;
5. Педагогические и методические методы формирования средств обучения.
Работа состоит из введения, теоретической (гл.1) части, практической (гл.2) части,
заключения и приложений.
В теоретической части исследования содержится общая характеристика состояния и
перспектив открытого и дистанционного обучения, проведена классификация
компьютерных средств обучения, рассмотрены основные технологии разработки УМК,
приложений к нему, раскрыта суть нелинейного программирования, выявлены
теоретические аспекты предмета «Компьютерное моделирование».

3. В практической части содержится описание модели УМК по курсу «Компьютерное
моделирование», представлены схемы, а также приведены методические рекомендации к
использованию УМК в образовательном процессе ВУЗа. Кроме этого, в части
приложения данной выпускной квалификационной работе имеется библиотека
компьютерных демонстрационных моделей, используемых в качестве наглядных
материалов и платформ их усложнения в процессе самостоятельной работы.

4. Глава 1. Проектирование УМК по курсу «Компьютерное моделирование»
1.1 Учебно-методические средства в системе открытого образования
Обучение - это целеустремленный, систематический, организованный процесс
вооружения знаниями, умениями, навыками, а образование - это результат обучения,
воспитания и развития личности.
Дистанционное обучение является формой получения образования, наряду с очной и
заочной, при которой в образовательном процессе используются лучшие традиционные и
инновационные методы, средства и формы обучения, основанные на компьютерных и
телекоммуникационных технологиях.
Основу образовательного процесса при дистанционном обучении составляет
целенаправленная и контролируемая интенсивная самостоятельная работа обучаемого,
который может учиться в удобном для себя месте, по индивидуальному расписанию, имея
при себе комплект специальных средств обучения и согласованную возможность контакта
с преподавателем по телефону, электронной и обычной почте, а также очно.
Дистанционное обучение представляет собой целенаправленный интерактивный,
асинхронный процесс взаимодействия субъектов и объектов обучения между собой и со
средствами обучения, причем процесс обучения индифферентен к их пространственному
расположению. Образовательный процесс проходит в специфической педагогической
системе, элементами которой являются подсистемы: целей обучения, содержания
обучения, методов обучения, средств обучения, организационных формы обучения,
учебно-материальная, финансово-экономическая, нормативно-правовая.
В системе образования, дистанционное обучение отвечает принципу гуманистичности,
согласно которому, никто не должен быть лишен возможности учиться по причине
бедности, географической или временной изолированности, социальной незащищенности
и невозможности посещать образовательные учреждения в силу физических недостатков
или занятости производственными и личными делами. Являясь следствием объективного
процесса информатизации общества и образования и, вбирая в себя лучшие черты других
форм, ДО войдет в ХХI век как наиболее перспективная, синтетическая, гуманистическая,
интегральная форма получения образования.
Существуют и другие трактовки понятий дистанционного обучения и образования,
отражающие многообразие подходов к их пониманию:

5. Дистанционное образование - особая, совершенная форма, сочетающая элементы очного,
очно - заочного, заочного и вечернего обучения на основе новых информационных
технологий и систем мультимедиа. Современные средства телекоммуникаций и
электронных изданий позволяют преодолеть недостатки традиционных форм обучения,
сохраняя при этом все их достоинства;
Дистанционное образование - комплекс образовательных услуг, предоставляемых
широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной
информационной образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной
информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и т.п.).
Информационно-образовательная среда дистанционного обучения представляет собой
системно-организованную совокупность средств передачи данных, информационных
ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-
методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных
потребностей пользователей. дистанционное обучение является одной из форм
непрерывного образования, которое призвано реализовать права человека на образование
и получение информации;
Дистанционное обучение - новая организация образовательного процесса, базирующаяся
на принципе самостоятельного обучения студента. Среда обучения характеризуется тем,
что учащиеся в основном, а часто и совсем, отдалены от преподавателя в пространстве и
(или) во времени, в то же время они имеют возможность в любой момент поддерживать
диалог с помощью средств телекоммуникации.
Дистанционное образование имеет давнюю историю. Так, во Франции в 1946 г. было
организовано чтение лекций по радио для лиц, потерявших работу и стремящихся
переквалифицироваться. Выдача документа, подтверждающего квалификацию,
проводилась после очного экзаменационного испытания.
Таблица 1
Особенности дистанционного обучения
Особенность ДО Содержание
Гибкость Обучающиеся, в основном, не посещают регулярных занятий в виде
лекций, семинаров. Каждый может учиться столько, сколько ему
лично необходимо для освоения курса, дисциплины и получения
необходимых знаний по выбранной специальности.

6. Модульность В основу программ дистанционного обучения закладывается
модульный принцип. Каждая отдельная дисциплина или ряд
дисциплин, которые освоены обучающимся, создают целостное
представление об определенной предметной области. Это позволяет
из набора независимых учебных курсов формировать учебный план,
отвечающий индивидуальным или групповым потребностям.
Параллельность Обучение может проводиться при совмещении основной
профессиональной деятельности с учебой, т.е. «без отрыва от
производства».
Дальнодействие Расстояние от места нахождения обучающегося до образовательного
учреждения (при условии качественной работы связи) не является
препятствием для эффективного образовательного процесса.
Асинхронность Подразумевается тот факт, что в процессе обучения обучающий и
обучаемый могут реализовывать технологию обучения и учения
независимо во времени, т.е. по удобному для каждого расписанию и в
удобном темпе.
Охват Эту особенность иногда называют «массовостью». Количество
обучающихся в системе дистанционного обучения не является
критичным параметром. Они имеют доступ ко многим источникам
учебной информации (электронным библиотекам, базам данных), а
также могут общаться друг с другом и с преподавателем через сети
связи или с помощью других средств ИТ.
Рентабельность Под этой особенностью подразумевается экономическая
эффективность дистанционного обучения. Средняя оценка
зарубежных и отечественных образовательных систем
дистанционного обучения показывает, что они обходятся
приблизительно на 10-50% дешевле, в основном за счет более
эффективного использования существующих учебных площадей и
технических средств, а также представления более
концентрированного и унифицированного содержания учебных
материалов и ориентированности технологий дистанционного
обучения на большое количество обучающихся и других факторов.
Преподаватель Речь идет о новой роли преподавателя, когда на него возлагаются
такие функции, как координирование познавательного процесса,
корректировка преподаваемого курса, консультирование, руководство
учебными проектами и т.д. Взаимодействие с обучающимися
осуществляется, в основном, асинхронно с помощью почты или
систем связи. Допускаются и приветствуются также и очные
контакты.
Обучающийся Точнее, новая роль обучающегося, или, как более принято, в системе
дистанционного обучения, слушателя. Для того, чтобы пройти
дистанционное обучение, от него требуется исключительная
самоорганизация, трудолюбие и определенный стартовый уровень
образования.
НИТ (Новые В системе дистанционного обучения используются,
информационные преимущественно, новые информационные технологии (компьютеры,
технологии) аудио- видеотехника, системы и средства телекоммуникаций и др.)
Принципы открытого образования предполагают:

7. - формирование единого образовательного пространства для всех национальных систем
образования;
- доступность любому гражданину Земли получить образование любого уровня (базовое,
высшее, послевузовское, профессиональное) любой национальной системы
- равные условия и возможности получения всех образовательных услуг любому жителю
Земли вне зависимости от места его проживания;
- использование для образовательных целей всех достижений цивилизации, включая
компьютерные системы, телекоммуникационные каналы связи, Интернет.
В этой связи важно определить факторы, инвариантные для любой системы образования и
лежащие в основе их функционирования и развития.
Глобальная мировая модель отрытого образования легко может быть спроектирована на
образовательную систему страны, региона, района.
Для реализации принципов открытого образования необходимы новые подходы,
технологии, идеи.
В современных рыночных условиях развития общества значительно возрастает спрос на
образовательные услуги различных типов и уровней со стороны всех слоев населения
(работники, студенты, школьники и дошкольники, инвалиды, безработные, домохозяйки и
т.п.).
В настоящее время в регионах развиваются элементы дистанционных форм обучения,
создаются телекоммуникационные образовательные сети, формируются дистанционные
учебно-методические средства.
В качестве учебных средств обучения в ДО выступают, соответственно:
- учебно-методические комплекты («кейсы»);
- компьютеры;
- телевизоры;
- телефоны;

8. - магнитофоны;
- видеомагнитофоны;
- специальная техника мультимедиа.
Центральным звеном ДО являются средства телекоммуникации и их транспортная основа.
Они используются для обеспечения образовательных процессов:
- необходимыми учебными и учебно-методическими материалами;
- обратной связью между преподавателем и обучаемым;
- обменом управленческой информацией внутри системы ДО с выходом в международные
информационные сети.
Для дистанционного образования как новой формы обучения должны быть разработаны
соответствующие модели, ориентированные на проблемы постиндустриального общества,
его культуру и потребности в образовании. В настоящее время в мире главенствует
дисциплинарная модель обучения, на основе которой в случае необходимости реализуется
модульный подход к образованию. В качестве организационных форм обучения в такой
модели используются лекции семинарские и практические занятия, имитационные или
деловые игры, лабораторные занятия, производственная практика, курсовые и выпускные
квалификационные работы, контроль усвоения знаний. Они выступают как
организационные формы обучения, так как являются способами осуществления
взаимодействия студентов и преподавателей, в рамках которых реализуются содержание и
методы обучения.
Хранителем информации в такой модели является книга, а интерпретатором знания -
преподаватель. В процессе становления ДО могут появиться новые модели, которые в
случае необходимости должны быть быстро включены в систему ДО. Примером таких
новых моделей могут служить объектно-ориентированные или проектно-
информационные модели обучения. В числе организационные форм обучения в этих
моделях будут использоваться телеконференции, позволяющие уяснить задачу и
проблему осваиваемой области жизни; информационные сеансы, в процессе которых
студенты работают с информационными полями из различных банков знаний и баз
данных; проектные работы, позволяющие, используя полученную информацию, создавать
фрагменты виртуальных миров, соответствующих познаваемой области жизни, проводить

9. анализ случая, деловые и имитационные игры, тренинги, дискуссии, «полевые занятия» и
др.
Дистанционное образование является наиболее актуальным для регионов России,
удаленных от Москвы.
Практика дистанционного образования позволяет прогнозировать появление новых форм
организации образовательного процесса. В работе Теффина Д. представляется модель
«виртуальной школы». В этой модели классными комнатами являются домашние
квартиры учеников, оснащенные техническими средствами обучения и методическими
материалами (компьютерные системы, телефон, аудио- и видеосистемы, кейсы и др). По
желанию ученик может не посещать школу, которая по сути является образовательным
центром по организации дистанционных курсов, виртуального учебного процесса. Как и в
обычных школах, преподаватели проводят занятия в соответствии с расписанием, но в
пустых аудиториях (хотя предполагается, что в классной комнате могут находиться
ученики, желающие «пообщаться живьем» с учителем.) Учебная комната оснащена всеми
видами связи (телевидение, видеокомпьютерные системы, телефон, радиосвязь и др.) с
домашними абонентами. Ученик может работать в режиме on-line , т.е. находясь в
домашних комфортных условиях «включиться» в учебный процесс: слушать лекцию,
выполнять предписываемые учителем задания, задавать вопросы и все другое, что делает
учащийся на обычных занятиях, но только дистанционно. Другой режим off -line
предполагает, что ученик в любое удобное для себя время может запросить и
организовать «пропущенный» урок из образовательного Центра как бы в записи.
Обратная связь от обучаемого к учителю, т.е. вопросы, результаты выполненных
учеником каких-либо заданий, также возвращаются в Центр в off-line режиме.

10. 1.2 Анализ информационно-образовательных средств обучения
Компьютерное средство обучения (КСО) — это программное средство
(программный комплекс) или программно-технический комплекс,
предназначенный для решения определенных педагогических задач,
имеющий предметное содержание и ориентированный на взаимодействие с
обучаемым.
Приведенное определение фиксирует то, что КСО является средством, специально
созданным для решения педагогических задач, т.е. использование в учебном процессе —
его главное назначение.
Требование предметного содержания подразумевает, что КСО должен включать учебный
материал по определенной ПО (дисциплине, курсу, разделу, теме). Под учебным
материалом понимается информация как декларативного (описательного, ил-
люстративного) характера, так и задания для контроля знаний и умений, а также модели и
алгоритмы, представляющие изучаемые объекты и процессы. Наличие предметного
содержания позволяет отделить КСО от вспомогательных средств, обеспечивающих
техническую и методическую поддержку учебного процесса (электронные журналы
успеваемости, мониторы для дистанционного контроля и консультирования и др.).
КСО — это продукт для обучаемого. Решение педагогических задач осуществляется в
процессе взаимодействия последнего с КСО. Ориентация на обучаемых означает, что они
составляют базовую категорию пользователей, в расчете на которых определяются
содержание и функции, воплощаемые в КСО. Прочие участники учебного процесса
(преподаватели, инструкторы, методисты) применяют КСО в своей профессиональной
деятельности, но не входят в базовую категорию их пользователей. Программно-
технические средства учебного назначения, для которых обучаемые не являются базовой
категорией пользователей, не принадлежат к классу КСО. Например, в общем случае не
относятся к КСО компьютерные презентации, применяемые преподавателями на лекциях.
Ориентация на самостоятельную работу обучаемых — важнейшая характеристика КСО. В
то же время она не является их неотъемлемой чертой, так как существуют КСО,
рассчитанные на групповые формы обучения (например, многоролевые тренажеры).

11. По мере развития технологии КСО создавались их новые разновидности, которые
традиционно выделялись по следующим признакам. Во-первых, КСО строились как
электронные аналоги учебно-методических пособий на бумажных носителях. Этому
основанию соответствуют автоматизированные учебники, задачники, справочники и т.п.
Во-вторых, в КСО воплощались функции технических, но не компьютерных учебных
средств: физических тренажеров и лабораторных установок. Так появились более
универсальные, компактные и менее дорогостоящие компьютерные тренажерные системы
и лабораторные практикумы. В-третьих, КСО соотносились с видами учебных занятий и
мероприятий, на поддержку которых они ориентировались. Данная ориентация
обусловила выделение мультимедийных лекций, автоматизированных контрольных работ,
рубежных контролей и др. Наконец, в-четвертых, КСО ассоциировались с решаемыми с
их помощью педагогическими задачами. Последнему аспекту соответствуют
автоматизированные восстановительные курсы, системы контроля знаний и т.п.
Основные педагогические задачи, решаемые с помощью КСО:
1) начальное ознакомление с предметной областью (ПО), освоение ее базовых понятий и
концепций;
2) базовая подготовка на разных уровнях глубины и детальности;
3) выработка умений и навыков решения типовых практических задач в данной ПО;
4) выработка умений анализа и принятия решений в нестандартных (нетиповых)
проблемных ситуациях;
5) развитие способностей к определенным видам деятельности;
6) проведение учебно-исследовательских экспериментов с моделями изучаемых объектов,
процессов и среды деятельности;
7) восстановление знаний, умений и навыков (для редко встречающихся ситуаций, задач
и технологических операций);
8) контроль и оценивание уровней знаний и умений.
Несмотря на интегральный характер перечисленных задач,

12. их решения влияют друг на друга. Поэтому виды КСО, как правило, соотносятся не с
отдельными задачами, а с группами наиболее коррелирующих задач.
Таблица 2
Классификация компьютерных средств обучения
Компьютерные средства обучения
Критерий классификации Тип КСО Подтип КСО
По характеру дисциплины Естественнонаучного
(содержания) содержания
Гуманитарного содержания
Технического содержания
По решаемым педагогическим Средства теоретической и Компьютерные учебники
задачам технологической подготовки Компьютерные обучающие
системы
Компьютерные системы
контроля знаний
Средства практической Компьютерные задачники
подготовки (практикумы)
Компьютерные тренажеры
Вспомогательные средства Компьютерные лабораторные
практикумы
Компьютерные справочники
Мультимедийные учебные
занятия
Комплексные средства Компьютерные учебные
курсы
Компьютерные
восстановительные курсы
По широте охвата учебного Интегральные
материала Неинтегральные
По уровню образования Для школьного образования
Для начального и среднего
профессионального
образования
Для высшего
профессионального
образования
Для профессиональной
подготовки и повышения
квалификации в отраслевых
образовательных системах

13. По использованию Локальные
телекоммуникационных Сетевые Ориентированные на
технологий локальные сети
Ориентированные на
глобальные сети
Предусматривающие
взаимодействие обучаемых
Не предусматривающие
взаимодействие обучаемых
По формам представления Мультимедийные
информации
Немультимедийные
По характеру модели Использующие
изучаемого объекта или математические (программно
процесса реализуемые) модели
Использующие физические
модели
Сопряженные с реальными
объектами
По виду пользовательского С традиционным
интерфейса графическим
пользовательским
интерфейсом
Использующие технологии
виртуальной реальности
По реализации Интеллектуальные
интеллектуальных функций Неинтеллектуальные
В зависимости от решаемых педагогических задач КСО подразделяются на четыре класса:
• средства теоретической и технологической подготовки;
• средства практической подготовки;
• вспомогательные средства;
• комплексные средства.
К первому классу относятся следующие виды КСО.
<Компьютерный учебник (КУ) — КСО для базовой подготовки по определенному курсу
(дисциплине), содержание которого характеризуется относительной полнотой и
представлено в форме учебника (книги).

14. КУ отличают относительные полнота и широта содержания, формируемого в расчете не
на одну, а на несколько родственных специальностей (категорий обучаемых). Содержание
КУ имеет иерархическую структуру, соответствующую оглавлению книги. Блок,
представляющий информацию о содержании (перечень глав, разделов, подразделов и
т.д.), является обязательным компонентом КУ и служит для перехода к данным
структурным единицам. Доступ к блоку содержания обеспечивается из любого фрагмента
(кадра) и режима КУ (исключение составляют некоторые особые разделы и режимы,
например, контрольные работы).
В КУ также предусматриваются:
§ средства самоконтроля и контроля знаний;
 словарь (глоссарий) — упорядоченный перечень, содержащий толкования основных
понятий (терминов), сокращений, аббревиатур и обозначений, вводимых и используемых
в КУ, с указанием соответствующих разделов; доступ к словарю обеспечивается из
любого фрагмента (кадра) и режима КУ (аналогично доступу к блоку содержания);
 ссылки на источники информации (рекомендуемую литературу) по структурным
единицам КУ.
Компьютерная обучающая система (КОС) — КСО для базовой подготовки по одному
или нескольким разделам (темам) курса (дисциплины).
КОС, в отличие от КУ, предназначены для решения локальных педагогических задач:
проработки одного или нескольких разделов (тем) курса (дисциплины). Как правило, КОС
ориентированы на конкретную специальность (категорию обучаемых). Материал,
включаемый в КОС, может дифференцироваться по исходным уровням подготовленности
обучаемых. Как и в КУ, в КОС предусматриваются средства для самоконтроля и контроля
знаний.
Компьютерная система контроля знаний (КСКЗ) — КСО для определения уровня
знаний обучаемого (тестируемого) по данной дисциплине, курсу, разделу, теме или
фрагменту ПО и его оценивания с учетом установленных квалификационных требований.
Служат для организации входного, текущего (промежуточного) и итогового контролей.
Обязательным видом контроля знаний является итоговый. При значительном объеме

15. учебного материала итоговый контроль может разбиваться на несколько рубежных
контролей по разделам курса.
Применяемые в автономном режиме КСКЗ обеспечивают входной и итоговый контроли.
КСКЗ обязательно включает блок, представляющий требования к знаниям
(квалификационную характеристику) и содержащий краткое описание используемой
методики их контроля.
Особенностью текущего контроля является совмещение в нем функций проверки знаний и
обучения. Цель текущего контроля — получение оперативной оценки успешности
усвоения учебного материала, выявление пробелов в знаниях (непонятых положений
курса) и формирование рекомендаций по корректировке учебного процесса. В
большинстве случаев текущий контроль организуется в «мягком» режиме. Решение о его
прохождении принимает обучаемый. В рамках контроля не предусматриваются
ограничения на время поиска (обдумывания) и количество попыток (вариантов) ответа.
Формулировки оценок ответов и комментарии имеют дружественный характер.
Характер входного и итогового контролей обычно является «жестким». Входящие в них
вопросы (задания) предъявляются обучаемому в случайной последовательности. Как
правило, предусматриваются ограничения на время поиска (обдумывания) ответа и общее
время контроля. Для каждого вопроса (задания) допускается лишь одна попытка (вариант)
ответа. Оценки ответов не комментируются.
Класс средств практической подготовки включает два вида КСО.
Компьютерный задачник (КЗ), или компьютерный практикум, — КСО для выработки
умений и навыков решения типовых практических задач в данной ПО, а также развития
связанных с ними способностей.
КЗ предназначены для закрепления знаний, приобретенных и ходе базовой подготовки, и
выработки на их основе умений и навыков решения типовых практических задач. КЗ
ориентированы на самостоятельную работу обучаемых. Своеобразным ядром КЗ является
блок содержания, аналогичный по структуре и функциям соответствующему блоку КУ. В
зависимости от охватываемой тематики учебного материала и применяемых методов
решения задачи группируются в разделы и подразделы. Структурная единица КЗ,
представляющая группу задач, включает:

16. • краткое изложение (конспект) используемого метода (алгоритма) и основных
теоретических положений, на которых он базируется;
• примеры (демонстрации) решения типовых задач;
• задачи для самостоятельного решения, приведенные в порядке возрастания их
сложности;
• рубежный контроль.
В КЗ также предусматриваются:
• введение, в котором приведена краткая характеристика рассматриваемых задач и
методов их решения;
• справочник, содержащий перечни используемых формул, величин, параметров,
сокращений, аббревиатур и обозначений, а также определения основных понятий;
• итоговый контроль, предназначенный для проверки и оценивания умений решения
задач по всем разделам КЗ.
Компьютерный тренажер (КТ) — КСО для выработки умений и навыков определенной
деятельности, а также развития связанных с ней способностей.
Главным отличием КТ является отражение в них структуры, условий и особенностей
осваиваемой деятельности. Если в КЗ обучаемый овладевает алгоритмами решения
типовых задач, манипулируя их моделями, т.е. работает с абстрактными, схематичными
представлениями, то в процессе тренажа с помощью КТ производится имитация
выполнения операций и действий, входящих в рассматриваемую деятельность. Вместо
моделей задач в КТ реализуются модели изучаемых объектов и среды этой деятельности.
Взаимодействие с данными моделями не является непосредственным (как в КЗ), а
осуществляется через внешнее представление объектов и среды деятельности путем
имитации выполнения соответствующих операций и действий.
Основными функциями КТ являются:
 моделирование поведения изучаемых объектов и среды деятельности;

17.  формирование внешнего представления изучаемых объектов и среды деятельности,
а также обеспечение возможностей имитации воздействий на них со стороны обучаемых;
 организация и управление учебно-тренировочным процессом.
 Выделяются следующие классы КТ:
 КТ для формирования умений и навыков работы с определенным оборудованием
(устройствами, приспособлениями, инструментами и т.д.), а также выполнения типовых
операций и последовательностей операций;
 КТ для формирования умений и навыков работы в определенных режимах
(«ведения» режимов объекта) и типовых ситуациях;
 КТ для формирования умений анализа, принятия решений и деятельности в
нестандартных (нетиповых) ситуациях (противоаварийные КТ);
 КТ, развивающие способности, связанные с определенной деятельностью.
Класс и назначение КТ обусловливают требования к реализуемым в нем моделям (их
универсальности, точности, динамическим характеристикам и т.д.).
Наряду с КТ, рассчитанными на индивидуальную работу обучаемых в автономном
режиме (т.е. независимо друг от друга), выделяется класс КТ, предназначенных для
отработки совместной деятельности групп пользователей. Такие КТ функционируют на
базе локальных вычислительных сетей (ЛВС) и обеспечивают многоролевой тренажер,
при котором каждый обучаемый решает задачи, соответствующие его статусу в рамках
группы, взаимодействуя на определенных этапах с другими обучаемыми — членами
группы.
К вспомогательным средствам относятся КСО, способствующие решению задач
теоретической, технологической или практической подготовки, но в самостоятельном
качестве не достаточные для достижения соответствующих целей. Данный класс
объединяет следующие виды КСО.
Компьютерный лабораторный практикум (КЛП) — КСО для поддержки
автоматизированных лабораторных работ, в рамках которых изучаемые объекты,
процессы и среда деятельности исследуются с помощью экспериментов с их моделями.

18. Технология изучения объектов, процессов и среды деятельности путем проведения
экспериментов с их моделями реализуется в КЛП. Основные функции КЛП — поддержка
самостоятельной исследовательской деятельности, развитие связанных с ней умений и
формирование с помощью нее знаний об изучаемых сущностях. По результатам
выполненных экспериментов формулируются выводы о выявленных (проверенных)
свойствах и закономерностях.
КЛП включает:
· блок постановки исследовательских задач, в котором излагаются цели, условия и
методика проведения экспериментов;
· блок описания теоретического аппарата, базирующихся на нем моделей и их
реализаций;
· реализации моделей изучаемых сущностей;
· средства визуализации и манипулирования этими моделями;
· средства фиксации (протоколирования) и представления результатов экспериментов
(таблицы, графики, диаграммы и т.д.);
· средства обработки результатов экспериментов;
· средства контроля деятельности обучаемых и формулируемых ими выводов;
· справочник по рассматриваемому фрагменту ПО.
Компьютерный справочник (КС) — КСО, содержащее справочную информационную
базу по определенной дисциплине, курсу, теме или фрагменту ПО и обеспечивающее
возможности ее использования в учебном процессе.
Базовой информационной единицей КС является статья, включающая название и
содержание. Статьям могут приписываться признаки (например, ключевые слова),
отражающие их содержания. В развитых КС статьи группируются в разделы, подразделы
и подобные блоки, формирующие иерархическую структуру — содержание КС,
аналогичное по представлению и функциям содержанию КУ. Статьи, относящиеся к
одной структурной единице, образуют просмотровую последовательность. В таких КС
реализуются средства навигации по статьям (переходы к следующей и предыдущей

19. статьям по отношению к текущей в рамках просмотровой последовательности, переходы к
ее первой и последней статьям, переход к структурной единице более высокого уровня,
переходы по списку «истории» работы с КС и др.).
Содержание статьи может включать текстовый материал, графику, мультимедийные
компоненты и элементы ПИ (например, кнопки).
Мультимедийное учебное занятие (МУЗ) — КСО, основным содержанием которого
является мультимедийная запись реального учебного занятия или мероприятия (лекции,
семинара, демонстрации).
В классе комплексных средств, покрывающих широкий круг педагогических задач,
выделим два вида КСО.
МУЗ — единственный вид КСО, ориентированный на конкретную (мультимедийную)
реализацию. В некотором отношении МУЗ представляет собой компьютерный аналог
учебного фильма, теле- или радиопередачи. Его содержанием является аудио- или
видеозапись реального учебного занятия или мероприятия: лекции, семинара, беседы,
экскурсии, демонстрации изучаемых технологии и оборудования, научного или
производственного эксперимента и т.п. Специфика МУЗ состоит в том, что ее главная
ценность обусловлена не столько фактической информацией, сколько способом и
условиями подачи учебного материала, видом и формой его отображения (личностью
преподавателя, реализмом и наглядностью содержания, его уникальным характером и
т.д.). Обычно в МУЗ представляются лекции выдающихся ученых, уникальные опыты и
технологии, презентации произведений искусства, записи исторических событий, т.е. то, с
чем невозможно или затруднительно ознакомиться на практике, что сложно
воспроизвести компьютерными средствами в условном виде или что непременно требует
реалистичного отображения.
Информационный компонент МУЗ включает:
o введение, в котором указывается название мультимедийной записи, характеризуется ее
содержание, определяется учебное назначение (на какие уровни образования, дис-
циплины, специальности и категории обучаемых рассчитана МУЗ), приводится
рекомендуемая методика ее использования в учебном процессе;
o собственно мультимедийную запись (аудио- или видеофайл).

20. Программный компонент МУЗ обеспечивает отображение на экране введения и
воспроизведение мультимедийной записи. Вторая функция выполняется программным
мультимедийным проигрывателем, аналогичным средству Windows Media Player<.
Обычно средства управления воспроизведением позволяют:
¨ запускать и останавливать воспроизведение;
¨ переходить к предопределенным фрагментам записи, а также к ее началу, концу и
произвольной позиции;
¨ регулировать громкость;
¨ воспроизводить видеозапись по кадрам;
¨ >регулировать скорость воспроизведения видеозаписи (воспроизводить ее в
ускоренном и замедленном режимах);
¨ регулировать размер изображения.
Компьютерный учебный курс (КУК) — КСО для подготовки по определенному курсу
(дисциплине), в котором интегрированы функции или средства для решения основных
задач теоретической, технологической и практической подготовки.
Компьютерный восстановительный курс (КВК) — КСО для восстановления знаний и
умений в рамках определенного курса, в котором интегрированы функции или средства,
поддерживающие разные этапы процесса повышения квалификации.
Описанные характеристики КСО для теоретической, технологической и практической
подготовки, а также вспомогательных КСО относятся и к соответствующим им
компонентам (модулям) комплексных средств - КУК и КВК. Главным отличием КВК
является его ориентация на повышение квалификации специалистов, имеющих опыт
практической работы. Цель применения КВК — восстановить (освежить в памяти) и
проверить знания, умения и навыки, связанные с редко встречающимися в конкретных
условиях деятельности ситуациями, задачами и технологическими операциями, а также
фрагментарно используемым вспомогательным оборудованием. Поэтому в КВК основное
внимание уделяется практическим аспектам подготовки. Материалы описательного
характера, посвященные теоретическим и общетехнологическим вопросам,

21. представляются в КВК в сокращенном, конспективном виде. Вместо объемных КУ при-
меняются КС и КОС. В качестве базового вида КСО используются пакеты КТ.
Наряду с КУК и КВК встречаются и другие виды комплексных средств, не показанные на
схеме классификации. Они либо объединяют КСО разных видов, либо реализуют
функции, присущие им. К подобным средствам относятся, например, тренажерно-
обучающие системы, системы профессиональной аттестации и др.
Функциональную комплексность следует отличать от содержательной. Широкие в
содержательном плане КСО, в целом покрывающие материал определенного учебного
курса, называются интегральными. По определению к таковым относятся КУ, КУК и
КВК. Интегральные КСО включают большой объем учебного материала или объединяют
несколько КСО одного вида. Примеры интегральных КСО второго типа: пакеты КТ и
КОС, комплексы КЛП, библиотеки тестов и т.д.
Результатом объединения КСО разных видов является комплексное средство.
Объединение КСО, относящихся к одному виду, порождает интегральное средство.
Важно учитывать, что понятие программного комплекса не сводится к механистическому
объединению множества средств. Комплекс как единое целое должен обеспечивать
централизованное управление учебным процессом и синхронизированное использование
входящих в него КСО как звеньев системы.
В зависимости от использования телекоммуникационных технологий КСО
подразделяются на локальные, работающие на базе автономных вычислительных систем,
и сетевые, функционирующие в рамках вычислительных сетей (локальных или гло-
бальных). В сетевых КСО помимо модулей, обеспечивающих взаимодействие с
обучаемыми, реализуются компоненты, поддерживающие деятельность преподавателей
(инструкторов) при проведении учебно-тренировочных занятий.
КСО, функционирующие на базе глобальных вычислительных сетей, используются в
режиме удаленного доступа. Работа с КСО в таком режиме является основой одной из
технологий дистанционного обучения (ДО).
Сетевые КСО, предусматривающие взаимодействие обучаемых, ориентированы на
групповые формы подготовки: тренировки для отработки совместной деятельности,
групповые деловые игры, профессиональные соревнования и т.д. В данном классе
наибольшее распространение получили многоролевые КТ в форме деловых игр.

22. Адаптивные обучающие системы представляют собой КСО, реализующие обратные
связи между обучаемым и системой, которые используются для управления учебным
процессом: по результатам работы обучаемого (входного тестирования, рубежных
контролей и т.п.) осуществляется корректировка сценария его взаимодействия с КСО
(последовательности, глубины и формы представления учебного материала, условий
учебных заданий и др.).
Учебно-методический комплекс.
Рассмотренные выше электронные средства обучения должны органично встраиваться в
образовательную среду учебного заведения. С этой целью целесообразно создавать
учебно-методические комплексы по отдельным дисциплинам (УМК). УМК содержит все
необходимые учебные материалы по изучаемому курсу: программу, электронный вариант
лекций, практикум, электронные учебники, вопросы для подготовки к экзаменам,
варианты контрольных работ, комплекс тестовых заданий, систему рейтинговых оценок
контролирующих мероприятий, темы проектов, рефератов и курсовых работ и т.д.
Учебно-методические комплексы являются полезным информационным ресурсом, как для
студентов, так и для преподавателей. Они являются основным средством для организации
учебного процесса в новых условиях для любых форм обучения: очной, заочной,
дистанционной.
УМК может быть оформлен в виде учебного Web-сайта, размещенного на серверах
образовательного учреждения. Остановимся на содержании документов, входящих в
состав УМК. Удаленное обучение - это как раз тот случай, когда содержание документов
должно преобладать над формой его представления. Форма всех документов должна быть
как можно более строгой. Страница не должна содержать никакой лишней информации
(графической или текстовой), которая могла бы отвлечь внимание читающего.
Все учебные материалы должны быть четко структурированы и по возможности должны
предоставлять возможность интерактивного поиска среди них. Учебные материалы могут
передаваться лицу, заинтересованному в их изучении, любым способом. Это может быть
и непосредственная загрузка и чтение документа с Web-сервера, и передача архива
документов для просмотра программой-клиентом без подключения к сети Интернет, а
также другими способами, которые будут обусловлены методикой учебного процесса.

23. УМК может использоваться преподавателем при организации очного учебного процесса в
следующих целях:
1. Предварительная подготовка студенческой аудитории к лекции
Электронная версия лекции и имеющееся в электронном учебнике содержание
теоретической части курса даст возможность студенту получить первоначальное
представление о содержании лекции. Если студент имеет такое представление, он
приходит на лекцию подготовленным к прослушиванию материала с определенным
уровнем понимания. С подготовленной к лекции студенческой аудиторией имеет смысл
обсуждать материал, устраивать не ложные дискуссии на тему лекции, что обеспечивает
совершенно новый качественный уровень понимания и усвоения теоретической части
курса, чем простое механическое конспектирование содержания лекции. Наличие
электронной версии лекции вообще освобождает студента от напряженного и зачастую
бездумного (лишь бы успеть все записать!) списывания с доски текста, например,
громоздких математических выкладок, а дает возможность продумать их, обсудить,
увидеть их целесообразность, обоснованность и стройность. Если не успел чего-то
записать. на лекции, всегда имеешь возможность обратиться к электронному учебнику,
проверить формулы и доказательства, кроме того, как известно, повторное обращение к
материалу способствует его закреплению. Имея под рукой электронную версию лекции и
электронный учебник, студент обращается к содержанию лекции трижды -
первоначальное знакомство до лекции, уже осмысленное прослушивание и обсуждение на
лекции, уточнение конспектов после лекции. Этому должны способствовать
побуждающие и управляющие указания преподавателя во время лекции «Не торопитесь
списывать, можно будет обратиться к электронной версии лекции, в ней есть все
необходимые выкладки, давайте лучше разберемся, как вывести эти коэффициенты...», «К
следующей лекции просмотрите то-то и то-то...» и т.п.
2. Справочный материал для практических и семинарских занятий
На практическом занятии рабочие группы студентов выполняют каждый свой вариант
задания. Каждая группа работает над своим вариантом самостоятельно, и возникает
необходимость обращения к электронному учебнику как к справочнику, где можно
уточнить формулы, как к учебному пособию, помогающему глубже разобраться с
конкретным методом. Кроме того, демонстрационные примеры и интерактивная система
контроля за выполнением задания, имеющиеся в электронном практикуме, позволяет

24. выполнять практические задания максимально самостоятельно, почти не обращаясь за
помощью к преподавателю, что обеспечивает уверенность студентов в своих силах,
прочность усвоенных самостоятельно знаний и высокий уровень самостоятельности в
целом.
3. Контроль и самоконтроль знаний студентов
Изучение каждой темы курса может заканчиваться контрольным тестированием, которое
позволяет студенту выяснить, насколько глубоко он усвоил учебный материал. Таким
образом, промежуточное тестирование фиксирует переход от одной темы к другой. В
результате осуществляется постоянная обратная связь с обучающимся, позволяющая
повысить эффективность процесса усвоения знаний, так как система компьютерного
тестирования предоставляет не только преподавателю, но и студенту возможность
проанализировать результаты выполнения теста. Итоговое тестирование, проводимое по
окончании изучения курса, позволяет как преподавателю, так и студенту сделать вывод об
успешном или недостаточно успешном освоении курса.
4. Формирование индивидуальных образовательных траекторий и выбор собственного
темпа продвижения по курсу
Известно, что даже имея один и тот же начальный уровень знаний, студенты отличаются
различной степенью обучаемости, различием в скорости усвоения материала. Обучение в
условиях информационной образовательной среды, когда учебная программа,
календарный план выполнения текущих и контрольных мероприятий, а также все задания
и учебно-методические материалы размещены на образовательном сайте, позволяет
обеспечить индивидуальную скорость продвижения по курсу, порой значительно
превышающую общую для курса. В этом случае вполне допустимо получение или сдача
экзамена досрочно (зачастую в середине семестра). Освобожденное время такие студенты
могут использовать для собственной научной работы или для помощи преподавателю в
организации семинаров, промежуточного и итогового тестирования. Такая помощь может
дать будущему специалисту дополнительные профессиональные навыки.
5. Определение уровня достигнутых учебных результатов
Одним из побудительных мотивов к систематическому учебному труду является этапная
успешность и результативность процесса обучения. Объективную оценку труда студента

25. позволяет дать рейтинговая система, формирующая статистику защит контролирующих
мероприятий.
При организации заочного обучения использовать УМК можно аналогичным образом.
Необходимо лишь изменить целевые установки в 1 и 2 пунктах, перенося центр тяжести
этих вопросов на установочные сессии для заочников.
Для дистанционного обучения к использованию УМК необходимо разработать
специальную инструкцию (путеводитель) для студента, в которой описываются все «пра-
вила игры», план-график изучения тем и контролирующих материалов, способы
дистанционного общения с преподавателем и условия итоговой аттестации по данному
курсу.

26. 1.3 Нелинейные технологии в педагогическом образовании. Компьютерное
моделирование.
Одна из задач педагогической науки - обобщение и систематизация знаний в
определенных областях деятельности человека. Не менее важной представляется задача
обучения ученика способам и технологиям добывания знаний, методам познания.
Компьютерное моделирование становится одним из главных методов формирования
системного мировоззрения обучаемого. Как было отмечено выше, оно является наиболее
адекватной педагогической технологией для личностно-ориентированной системы,
предоставляющей учащимся способы и методы приобретения и добывания знаний,
умений и навыков. Технология компьютерного моделирования в образовании выступает
как способ создания ситуации деятельности, отработки методов организации и
самоорганизации, научного познания.
В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических
исследованиях является основным методом познания окружающей действительности.
Использование подобных технологий в образовательных целях оказывает существенное
влияние на развитие аналитических школ практикующих развивающие,
исследовательские формы обучения, ориентирующиеся не на передачу готовых знаний
ученику, а на его познавательную деятельность.
Однако, внедрение подобных технологий в систему педагогического образования
наталкивается на определенные трудности, связанные с отсутствием учебно-методических
материалов, с неподготовленностью учащихся к использованию технологии
компьютерного моделирования.
Для применения технологии компьютерного моделирования на предметных уроках
необходимы проблемная ориентация изучаемых разделов, соответствующие
формулировки задач, требующих для их решения использование методов моделирования.
В этой связи представляется важным развитие теории и практики компьютерного
моделирования (КМ), разработка учебников и учебно-методических материалов,
пересмотр традиционных методик обучения. Актуальным становится концепция
использования технологии КМ в учебном процессе педагогических учреждений.

27. Особую значимость приобретает проблема формирования структуры и содержания
дисциплины "Компьютерное моделирование", определения ее места в системе
школьного и педвузовского образования.
Модели и моделирование используются человечеством с незапамятных времен. С
помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность,
графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это
модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире
последующим поколениям.
Замещение объекта О1 с помощью объекта-модели О2 с целью изучения или передачи
информации о свойствах О1 называется моделированием объекта 01 объектом О2.
Замещаемый объект О1 называется оригиналом, замещающий объект О2 - моделью.
Модель- это, как правило, искусственно созданный объект, воспроизводящий строение и
свойства исследуемого объекта.
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с
помощью модели.
Процесс моделирования схематично выглядит в следующем виде:
Объект - Модель - Изучение модели - Знания об объекте
Основной задачей процесса моделирования является выбор наиболее адекватной к
оригиналу модели и перенос результатов исследования на оригинал. Существуют
достаточно общие методы и способы (технологии) моделирования. В настоящее время
весьма эффективным и значимым является метод компьютерного моделирования.
Компьютерное моделирование начинается как обычно с объекта изучения, в качестве
которого могут выступать: явления, процесс, предметная область, жизненные ситуации,
задачи. После определения объекта изучения строится модель. При построении модели
выделяют основные, доминирующие факторы, отбрасывая второстепенные. Выделенные
факторы перекладывают на понятный машине язык. Строят алгоритм, программу. Когда
программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных
результатов моделирования при вариации модельных параметров. И уже в зависимости от
этих выводов делают нужные коррекции на одном из этапов моделирования, либо

28. уточняют модель, либо алгоритм, либо точнее, более корректнее определяют объект
изучения.
В методе компьютерного моделирования присутствуют все важные элементы
развивающего обучения и познания: конструирование, описание, экспериментирование и
т.д. В результате добываются знания об исследуемом объекте-оригинале.
Однако важно не путать компьютерную модель (моделирующую программу) с самим
явлением. Модель полезна, когда она хорошо согласуется с реальностью. Но модели
могут предсказывать и те вещи, которые не произойдут, а некоторые свойства
действительности модель может и не прогнозировать. Тем не менее, полезность модели
очевидна, в частности, она помогает понять, почему происходят те или иные явления.
Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей
(обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и
познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома
и т.п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров).
Компьютерная модель - это модель реального процесса или явления, реализованная
компьютерными средствами. Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми
или информационными.
К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели,
демонстрационные и имитационные программы.
Информационная модель - набор величин, содержащий необходимую информацию об
объекте, процессе, явлении. Главной задачей компьютерного моделирования выступает
построение информационной модели объекта, явления.
Некоторые характеристики моделей являются неизменными, не меняют своих значений, а
некоторые изменяются по определенным законам. Если состояние системы меняется со
временем, то модели называют динамическими, в противном случае статическими.
При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к
частному)и индуктивный (от частного к общему).
Основные направления развития компьютерного моделирования.

29. 1. Моделирование реально протекающих явлений и процессов (математическое
моделирование, численный эксперимент).
2. Конструирование реальных или виртуальных объектов в двух, или трехмерном
пространстве (компьютерная графика).
3. Моделирование и визуализация явлений и процессов протекающих в сложных
системах (имитационный эксперимент, демонстрационные модели).
4. Моделирование работы реальных систем, управление этой системой.
Названные направления компьютерного моделирования предоставляют широкий спектр
для выбора курсовых и выпускных квалификационных работ студентов, организации
научно-исследовательской работы студенческих и школьных обществ.