L'article aborde les questions d'organisation de la recherche pédagogique à l'aide de méthodes de modélisation informatique. Analysé Caractéristiques générales la recherche pédagogique comme méthode d'enseignement généralement adaptée à l'informatisation de l'éducation. Décrit les caractéristiques de la modélisation informatique en tant que méthode recherche scientifique. Une structure généralisée de recherche pédagogique est construite à l'aide de méthodes de modélisation informatique, basées sur les étapes de la recherche pédagogique et le schéma général de construction du modèle. Les spécificités de la fixation d'un objectif, de la formulation d'une hypothèse, de l'élaboration d'un système de tâches et de la conduite d'une expérience sont précisées. La logique générale de la recherche pédagogique utilisant des méthodes de modélisation informatique se révèle sous la forme d'étapes de formation d'idées théoriques sur l'objet d'étude et de définition propriétés essentielles, déterminer une liste de paramètres pour une description formelle du modèle, choisir un outil de modélisation informatique, construire un modèle et mener une expérience. En conclusion, l’article donne des exemples de recherches pédagogiques réalisées à l’aide de méthodes de modélisation informatique.
projet pédagogique
étude pédagogique
modélisation informatique
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Informatique largement utilisé dans le processus éducatif. En 1985, la structure de l'enseignement scolaire et universitaire comprenait formation l'informatique, dans laquelle une grande attention a été accordée à la formation de la pensée algorithmique et de la programmation informatique. Parallèlement, le développement de logiciels pédagogiques pour toute une gamme de disciplines pédagogiques a été réalisé. Les programmes informatiques et de formation ont été considérés comme un nouvel outil pédagogique, assurant la formation des connaissances et des compétences des étudiants, prenant en compte les possibilités d'individualisation et de différenciation, exerçant le contrôle et développant des compétences stables dans l'exécution de certaines opérations. Par la suite, les idées sur les possibilités et les manières d'utiliser les technologies de l'information dans l'éducation se sont élargies et quelque peu modifiées. L'ordinateur a commencé à être compris comme un élément d'un environnement informatique didactique plus large et holistique, et l'idée directrice de l'informatisation de l'éducation était la compréhension que les nouvelles technologies de l'information devraient assurer, avant tout, le développement et la mise en œuvre de nouveaux pédagogique technologies adaptées aux exigences d’aujourd’hui.
Ainsi, à l'heure actuelle, nous pouvons dire qu'il est impossible d'atteindre les objectifs de l'informatisation de l'éducation uniquement grâce à l'utilisation d'outils d'informatisation, à l'utilisation d'un ordinateur comme moyen de travailler avec l'information dans des modèles d'enseignement préalablement établis. Parallèlement à l'avènement des moyens techniques, les méthodes d'enseignement doivent également évoluer pour répondre à la demande sociale de changements dans l'éducation. À bien des égards, ces méthodes sont associées aux technologies d'apprentissage par projet, qui impliquent poste actifétudiant.
Comme l'indiquent les travaux d'E.S. Polat, l'activité de projet des étudiants est une activité éducative-cognitive, créative ou ludique conjointe, a un objectif commun, des méthodes convenues, des méthodes d'activité et vise à atteindre un résultat commun de l'activité. Une condition indispensable à l'activité du projet est la présence d'idées pré-développées sur produit final activités, étapes de conception et de mise en œuvre. E.S. Polat note qu'un projet commence toujours par une déclaration d'importance dans la recherche, de manière créative problème (tâche) nécessitant des connaissances et des recherches intégrées pour le résoudre.
Le projet pédagogique devient ainsi un mode d'organisation de la recherche pédagogique, une base motivationnelle pour sa mise en œuvre. La recherche devient naturellement partie intégrante projet pédagogique, car pour atteindre les objectifs du projet, il faut acquérir de nouvelles connaissances, claires et évidentes pour les étudiants.
Analyse des fonctionnalités activités de rechercheétudiants, A.V. Leontovich souligne que le but de la recherche pédagogique est que les étudiants acquièrent la compétence fonctionnelle de l'activité de recherche en tant que moyen universel de maîtriser la réalité, de développer la capacité d'une pensée de type recherche et d'activer la position personnelle de l'étudiant dans le processus éducatif sur la base de l'acquisition de connaissances subjectivement nouvelles. Dans le même temps, l’organisation et la mise en œuvre efficaces de la recherche pédagogique dépendent directement de la conception de la recherche. La recherche pédagogique présuppose la présence des principales étapes caractéristiques de la recherche dans le domaine scientifique : 1) formulation du problème ; 2) étude de la théorie liée au sujet choisi ; 3) émettre des hypothèses ; 4) sélection des méthodes de recherche et maîtrise pratique de celles-ci ; 5) la collecte de son propre matériel, son analyse et sa synthèse ; 6) tirer des conclusions.
En prenant l'A.V. Leontovich étapes de recherche, nous considérons qu'il est nécessaire d'attirer l'attention sur le fait que tous recherche moderne(à la fois dans le processus éducatif et dans la « grande » science) sont mis en œuvre à l’aide des technologies de l’information. Au minimum, cela s’applique aux étapes d’étude des sources d’information, de collecte, de stockage et de traitement de ses propres données et de documentation des résultats de la recherche. Dans le même temps, il y a des raisons d'affirmer que les capacités des technologies de l'information sont pleinement exploitées dans les situations où les activités de recherche impliquent l'utilisation de méthodes basées sur la modélisation des objets et des phénomènes étudiés dans un environnement informatique.
Quelle est la particularité des travaux de recherche menés à l'aide de méthodes de modélisation informatique ? La modélisation, en tant que construction et étude de modèles d'objets et de phénomènes réels, est la méthode de recherche la plus importante. La principale caractéristique de ces études est que la modélisation est une méthode de cognition indirecte, dans laquelle l'objet original étudié est dans une certaine correspondance avec un autre objet modèle, et le modèle est capable, d'une manière ou d'une autre, de remplacer l'original à un moment donné. étapes processus cognitif. Le processus de modélisation présuppose la présence : 1) d'un objet d'étude ; 2) un chercheur chargé d'une tâche spécifique ; 3) un modèle créé pour obtenir des informations sur un objet et nécessaire pour résoudre un problème donné.
A. L. Korolev identifie les principales étapes suivantes dans le schéma général de construction du modèle.
- Basé problème existant un problème de recherche est formulé, comprenant une description de l'objet de modélisation.
- Une analyse de l'objet de modélisation est effectuée : elle est établie de quels éléments se compose l'objet et comment ils interagissent les uns avec les autres. Les propriétés de l'objet pertinentes pour résoudre le problème sont établies. Les facteurs qui déterminent ces propriétés sont identifiés.
- La création proprement dite du modèle est effectuée et le type de modèle et la méthode de sa construction sont sélectionnés.
- La question de l'interprétation des résultats de simulation (si nécessaire) est résolue, c'est-à-dire sur la manière dont les résultats de l'expérience avec le modèle seront transférés à l'objet réel.
- Des expérimentations sont réalisées avec le modèle, son adéquation est vérifiée (le degré de correspondance entre le modèle et l'objet en termes de propriétés modélisées).
- Le modèle est ajusté ou révisé (s'il n'est pas suffisamment adéquat).
- Le modèle est utilisé pour résoudre le problème.
Avec l'avènement de la technologie informatique, la modélisation a reçu une ressource nouvelle et très puissante pour sa mise en œuvre, puisque les méthodes traditionnelles méthodes analytiques La construction de modèles a été complétée par les capacités de calcul informatique. Dans ce cas, les calculs sont effectués automatiquement, selon un algorithme donné, et ne nécessitent aucune intervention humaine.
Les AA Samarsky a été invité à décomposer le processus de modélisation informatique en trois étapes : « modèle – algorithme – programme ». Cette méthodologie a été développée sous la forme d'une technologie d'expérimentation informatique pour mener des recherches théoriques. La base d’une expérience informatique est la modélisation mathématique et l’utilisation de la technologie informatique.
Développement d'idées par les A.A. Samarsky est également vu dans l'utilisation de logiciels pour préparer des modèles - les algorithmes peuvent être développés non seulement sous la forme de programmes informatiques pour des systèmes de programmation bien connus, mais également des instructions étape par étape pour divers progiciels mathématiques, ainsi que des logiciels spécialisés. outils de modélisation informatique. L'utilisation de progiciels de modélisation informatique spéciaux vous permet de créer rapidement des modèles, de mener des expériences avec eux, d'analyser et de visualiser les résultats de la modélisation. La mise en œuvre de modèles ne nécessite l'utilisation d'aucun système de programmation, ce qui peut réduire considérablement la complexité du développement de modèles et le temps consacré au développement.
Mener une recherche pédagogique à l'aide de méthodes de modélisation informatique suppose ainsi la construction et l'étude d'une maquette de l'objet étudié. Basé sur la structure générale de la recherche pédagogique décrite par A.V. Leontovich, ainsi que le schéma de construction modèle proposé par A.L. Korolev, on peut décrire la structure générale de la recherche pédagogique, mise en œuvre à l'aide de méthodes de modélisation informatique.
La mise en œuvre d'une recherche pédagogique utilisant des méthodes de modélisation informatique commence par la définition du problème (sujet) de l'étude. Sur la base de l'analyse du problème, une description de l'objet de recherche est réalisée, le but, l'hypothèse et les objectifs sont formulés.
Le but de la recherche pédagogique menée à l'aide de méthodes de modélisation informatique peut être défini comme l'étude de l'objet d'étude sous l'aspect de sa compréhension (pour comprendre comment un objet ou un processus spécifique est structuré, quelle est sa structure, ses propriétés de base, les lois de développement et d'interaction avec le monde extérieur), le management (apprendre à gérer un objet ou un processus, déterminer les meilleurs moyens contrôle selon des objectifs et des critères donnés) ou la prévision (prédire les conséquences directes et indirectes de l'impact sur un objet ou un processus de manière donnée).
Une hypothèse est formulée comme une hypothèse sur l'objet d'étude, dont la vérification peut être effectuée lors d'une expérience avec un modèle informatique.
Les objectifs de la recherche pédagogique utilisant des méthodes de modélisation informatique comprendront :
1) formation d'idées théoriques sur l'objet d'étude (structure et propriétés de l'objet), détermination des propriétés essentielles pour l'étude de l'objet conformément aux objectifs de la modélisation ;
2) définir une liste de paramètres permettant de décrire le modèle dans le langage formel des mathématiques (une liste de grandeurs dont dépend le comportement ou la structure de l'objet modélisé et les paramètres qui doivent être obtenus grâce à la modélisation en conformément aux objectifs);
3) sélection d'outils de modélisation informatique (systèmes de programmation, processeurs de tables, progiciels informatiques, progiciels spéciaux pour la modélisation de processus de divers types) selon la méthode de résolution du modèle mathématique (modélisation numérique, statistique ou par simulation) ;
4) construire un modèle et mener une expérience pour tester ou réfuter l'hypothèse.
Au cours de l'expérience, l'adéquation du modèle à l'objet réel est vérifiée, les données expérimentales sont collectées et analysées, les propriétés de l'objet sont étudiées, ses paramètres et modes de fonctionnement optimaux sont trouvés et le modèle est affiné si nécessaire. Sur la base des résultats de l'expérimentation, des conclusions sont formulées sur la validité de l'hypothèse avancée, les conditions et limites d'applicabilité des résultats obtenus.
Pour illustrer la structure de la recherche pédagogique décrite ci-dessus, mise en œuvre à l'aide de méthodes de modélisation informatique, nous donnerons des exemples de recherches pédagogiques menées sous notre supervision par des étudiants de la Faculté de mathématiques, d'informatique et de physique de l'Université pédagogique sociale d'État de Volgograd.
1. Thème : « Mouvement d'un corps projeté incliné par rapport à l'horizon. » Situation problématique : on sait que sans tenir compte de la résistance environnement un corps projeté incliné par rapport à l'horizontale se déplace le long de la trajectoire d'une parabole. Évidemment, en présence de résistance, la plage de vol du corps va changer. Mais le personnage va-t-il aussi changer ? trajectoires mouvements du corps ?
L'objet d'étude est la trajectoire d'un corps matériel projeté obliquement par rapport à l'horizon. Objectif de l'étude : identifier la nature de l'influence de la résistance de l'environnement sur la trajectoire d'un corps matériel. Comme hypothèse de recherche, on peut supposer que la trajectoire du mouvement dépend de la résistance de l'environnement.
Objectifs de recherche : identifier les paramètres qui déterminent la trajectoire d'un corps matériel ; construire un modèle mathématique; mise en œuvre de la modélisation numérique en compilant un programme pour le système de programmation Turbo Delphi ; visualisation des résultats de modélisation (construction d'une trajectoire de mouvement dans un système de coordonnées rectangulaires) ; mener une expérience numérique pour un certain nombre de valeurs de coefficients de résistance ; analyse des résultats obtenus et formulation des conclusions.
À la suite de l'étude, il a été révélé que la portée et la trajectoire d'un corps projeté selon un angle par rapport à l'horizon dépendent de sa masse, de sa vitesse initiale, de son angle de lancement et de sa résistance à l'environnement. Changer les valeurs des coefficients de résistance du milieu affecte le type de trajectoire de mouvement : sans prendre en compte la résistance du milieu, la trajectoire est décrite par une parabole, et en tenant compte de la résistance du milieu - par une courbe qui diffère de la parabole. Ces résultats nous ont permis de conclure que l'hypothèse avancée est légitime : non seulement la portée de vol du corps, mais aussi la trajectoire de son mouvement dépendent de la résistance de l'environnement.
2. Thème : « Dynamique du développement démographique ». Problème : Dans certains systèmes écologiques, il existe des populations de deux espèces d'individus qui consomment une ressource commune et sont en compétition pour son utilisation. La coexistence durable des populations est-elle possible, ou l’une des populations déplacera-t-elle nécessairement l’autre ?
La dynamique du développement démographique est considérée comme l'objet d'étude. Objectif de l'étude : à partir du modèle logistique de compétition interspécifique, étudier l'influence de la compétition interspécifique sur le développement des populations. Hypothèse - la coexistence de deux populations est possible si la compétition interspécifique entre populations est plus faible que la compétition intraspécifique.
Au cours de la recherche, les tâches suivantes sont résolues : mise en œuvre d'un modèle logistique de compétition interspécifique entre deux populations à reproduction continue en utilisant le système de modélisation universel MVS (Model Vision Studium) ; fournir une visualisation des résultats de la modélisation (sous forme de graphiques des fonctions requises) ; mener une expérience pour déterminer les options de développement possibles pour deux populations concurrentes.
À la suite d'expériences, il a été constaté que si la compétition interspécifique est plus faible que la compétition intraspécifique, alors la coexistence de deux populations est possible ; le déplacement complet de l'une d'elles se produit si l'influence de l'une des populations s'avère plus forte que la concurrence au sein de l'autre population. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que l'hypothèse était confirmée.
Ainsi, la méthodologie de recherche utilisant des méthodes de modélisation informatique nous permet d'adopter une nouvelle approche de l'organisation et de la conduite de la recherche pédagogique, de décrire la méthode de conception-recherche d'enseignement au niveau technologie educative. La construction de modèles informatiques et la réalisation d'expériences informatiques permettent aux étudiants d'agir en tant que chercheur, d'acquérir de l'expérience dans l'analyse de problèmes, la définition d'objectifs de recherche et la formulation d'hypothèses et de tâches. La recherche elle-même apparaît comme un processus de confirmation ou de réfutation d’une hypothèse à l’aide de méthodes solides utilisées dans la « grande » science. Cette nature des activités éducatives des étudiants contribue non seulement au développement de nouvelles connaissances et compétences dans le domaine de l'informatique et d'autres disciplines, mais également à l'acquisition d'une expérience dans la planification et la mise en œuvre de leurs propres recherches et dans la justification des résultats obtenus au cours du recherche.
Réviseurs :
Germashev I.V., docteur en sciences techniques, professeur du Département d'informatique et d'informatisation de l'éducation, Université socio-pédagogique d'État de Volgograd, Volgograd ;
Sergeev A.N., docteur en sciences pédagogiques, professeur du Département d'informatique et d'informatisation de l'éducation, Université sociale et pédagogique d'État de Volgograd, Volgograd.
Lien bibliographique
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Utiliser la simulation pour l'enseignement de l'informatique
R.P. Romanski
Université technique, Sofia, Bulgarie
Introduction
Pour développer la technologie informatique et améliorer l'organisation architecturale des systèmes informatiques (CS), une formation continue et l'auto-amélioration des informaticiens et des étudiants sont nécessaires. Lors de la réalisation de cette formation, il est nécessaire de combiner des formes de formation traditionnelle avec des opportunités de formation indépendante, Apprentissage à distance, développement pratique de projets et mise en œuvre d'expériences de recherche. Un rôle important dans l'enseignement dans le domaine de l'informatique est joué par l'application méthodes modernesétudier l'organisation architecturale et analyser les performances du système du CS. En ce sens, l'utilisation de méthodes de modélisation dans le processus d'étude des structures de base de divers CS et de l'organisation des processus informatiques nous permet de développer une description mathématique appropriée de l'objet étudié et de créer des logiciels pour réaliser des expériences informatiques [Romanski, 2001 , Arons, 2000]. L'analyse des résultats de la modélisation expérimentale [Bruyul, 2002] permet d'évaluer les principales caractéristiques du système et les performances du CS étudié.
L'utilisation de la modélisation dans le processus d'étude du CS permet d'étudier les caractéristiques de l'architecture et l'organisation du calcul et du contrôle. Cela peut se faire sur la base d'une expérimentation modèle dont l'organisation implique de concevoir un modèle informatique comme une séquence de trois composants (modèle conceptuel, modèle mathématique, modèle logiciel) et de mettre en œuvre ce modèle dans un environnement d'exploitation adapté. Ce travail examine la possibilité d'utiliser différentes méthodes recherche sur les CS en train de les étudier et, en particulier, l'application de principes de modélisation pour étudier les processus en cours, ainsi que l'analyse des performances du système CS. L'objectif principal est de définir une procédure générale de modélisation informatique comme une séquence d'étapes interdépendantes et de présenter les principales étapes de la méthodologie de recherche en modélisation. Pour ce faire, la partie suivante présente la formalisation générale du traitement informatique de l'information et les caractéristiques de l'informatique comme objet d'étude. L'application des principes de modélisation dans le processus d'étude de l'informatique est associée à l'organisation méthodologique de la formation au sens traditionnel, à distance ou distribué.
Les systèmes informatiques comme objet d'étude et méthodes de recherche
L'un des principaux objectifs des formations spécialisées dans le domaine des systèmes informatiques et de la recherche sur les performances est de former les futurs et actuels concepteurs d'ordinateurs, développeurs de matériel informatique et utilisateurs d'ordinateurs à l'utilisation correcte des capacités technologiques de modélisation et de mesure des performances des systèmes. Ces capacités sont utilisées à la fois dans le processus d'évaluation de l'efficacité de nouveaux projets informatiques et pour mener analyse comparative systèmes existants. Au cours du processus de formation, la tâche est de clarifier la séquence des étapes de recherche et la possibilité de traiter les résultats expérimentaux pour obtenir des estimations adéquates des indices de performance. Cette tâche peut être clarifiée en fonction du domaine spécifique de formation informatique et des caractéristiques des principes de traitement informatique de l'information considérés.
Riz. 1. Support d'information pour le traitement informatique.
En général, le traitement informatique concerne la mise en œuvre certaines fonctions pour transformer les données d'entrée sous la forme décisions finales. Ceci définit deux niveaux de transformation fonctionnelle de l'information (Fig. 1) :
la transformation mathématique de l'information est le traitement réel des données sous la forme d'objets mathématiques et est représentée par une fonction généralisée f:D®R, qui représente les éléments de l'ensemble de données D dans les éléments de l'ensemble de résultats R ;
implémentation informatique du traitement - représente une implémentation spécifique f*:X®Y de la fonction mathématique f en fonction de l'équipement informatique et logiciel basée sur une représentation physique appropriée d'objets d'information réels.
En conséquence, nous pouvons écrire un modèle fonctionnel généralisé du traitement informatique r = f(d)ºj 2 (f*[ 1(d)]), où les fonctions j 1 et j 2 sont auxiliaires pour le codage et le décodage des informations.
Lorsqu'on considère CS comme objet d'étude, il faut garder à l'esprit que le traitement informatique est constitué de processus dont chacun peut être représenté sous la forme d'une structure I =
Riz. 2. Profil approximatif d'un processus informatique.
La prise en charge de divers processus lors de l'organisation du traitement informatique constitue la charge système de l'environnement informatique. Pour chaque instant (t =1,2,...) il peut être représenté par le vecteur V(t)=Vt=
Lors de l'étude du CS, il est nécessaire de déterminer un ensemble de paramètres système de base qui reflètent l'essence du traitement informatique, ainsi que de développer une méthodologie pour étudier le comportement d'une ressource système et des processus en cours. En tant que principaux paramètres système (indices de performances), vous pouvez étudier, par exemple, la charge de travail de chaque élément de la ressource système, la charge totale du système informatique, le temps de réponse lors de la résolution d'un ensemble de problèmes en mode multiprogramme, le degré de la stabilité (résilience) des équipements, du coût des traitements informatiques, de l'efficacité de la planification des processus parallèles ou pseudo-parallèles, etc.
Un cours de formation typique sur l'analyse et la recherche de la performance CS devrait aborder les bases théoriques et problèmes pratiques dans les directions suivantes :
possibilités d'étudier les performances des équipements informatiques et l'efficacité des processus informatiques ;
application méthodes efficaces recherche (mesure, modélisation) ;
caractéristiques technologiques des paramètres du système de mesure (benchmark, surveillance) ;
caractéristiques technologiques et organisation de la modélisation (analytique, simulation, etc.) ;
méthodes d'analyse des résultats expérimentaux.
Tout cela est lié à l'utilisation de cette méthode de recherche et à la sélection d'outils adaptés. En ce sens, sur la Fig. La figure 3 présente une classification approximative des méthodes d'étude du CS et des processus. Trois groupes principaux peuvent être identifiés :
Mélanges de logiciels - représentent des dépendances mathématiques pour évaluer les performances du processeur en fonction des coefficients d'application des classes d'exploitation individuelles. Permet d'estimer la charge du processeur analyses statistiques après avoir exécuté des programmes standard.
Méthodes de comptage - vous permettent d'obtenir des informations fiables sur le déroulement des processus informatiques basées sur l'enregistrement direct de certaines valeurs des paramètres CS disponibles. Pour ce faire, il est nécessaire d'utiliser ou de développer un outil de comptage adapté (moniteur) et d'organiser la réalisation de l'expérience de comptage. Il convient de noter que les systèmes d'exploitation modernes disposent de leurs propres moniteurs système, qui peuvent être utilisés au niveau du logiciel ou du micrologiciel.
Les méthodes de modélisation sont utilisées lorsqu'il n'existe pas d'objet expérimental réel. L'étude de la structure ou des processus en cours dans le CS est réalisée sur la base d'un modèle informatique. Cela reflète le plus aspects importants comportement des paramètres structurels et système en fonction de l'objectif. Pour développer un modèle, il est nécessaire de choisir la méthode de modélisation la plus adaptée qui permet d'obtenir une adéquation et une fiabilité maximales.
Riz. 3. Classification des méthodes d'étude du CS et des processus.
Le processus d'apprentissage traditionnel implique un cours magistral de base combiné à une série d'exercices en classe et/ou d'ateliers en laboratoire. Dans le domaine de l'informatique, lors de l'étude de l'organisation des systèmes informatiques et des principes de contrôle des processus informatiques (à un niveau bas et élevé), ainsi que lors de l'analyse des performances du système, il est souvent nécessaire de développer des modèles informatiques tout en effectuant des travaux de laboratoire. tâches en classe ou lors de la mise en œuvre indépendante de projets. Pour mener à bien ces travaux pratiques et acquérir les compétences pratiques nécessaires, il est nécessaire de déterminer l'enchaînement des étapes et de présenter les caractéristiques technologiques du développement des modèles. Cela permettra aux étudiants d'acquérir les connaissances nécessaires sur le développement de modèles informatiques adéquats et fiables pour la recherche, l'évaluation et l'analyse comparative des performances des systèmes de différentes architectures informatiques. En conséquence, une procédure généralisée pour réaliser la modélisation est en outre proposée, ainsi qu'un schéma méthodologique pour la recherche de modèles de CS et de processus.
Procédure de modélisation informatique pour l'étude du CS et des processus
La tâche principale de la modélisation informatique dans l'étude des CS et des processus est d'obtenir des informations sur les indices de performance. La planification d'une expérience modèle pendant le processus d'apprentissage s'effectue sur la base des étapes suivantes :
collecte de données empiriques pour des valeurs spécifiques des paramètres de base du système ;
structuration et traitement des informations empiriques et élaboration d'un schéma fonctionnel du modèle ;
détermination d'informations a priori et de zones de définition des paramètres de fonctionnement pour le développement d'un modèle mathématique approprié de l'objet d'origine ;
mise en œuvre d'expériences sur modèles, accumulation d'informations sur le modèle et son analyse ultérieure.
Une procédure de recherche de modèle formalisée et généralisée pour organiser une expérience modèle est présentée dans la Fig. 4.
Riz. 4. Modèle de procédure de recherche.
L'objectif initial est déterminé par la nécessité d'étudier un objet réel (système ou processus). Les principales étapes de la procédure sont les suivantes :
Définir le concept de base de la construction d'un modèle en décomposant un objet en sous-systèmes et en introduisant un degré acceptable d'idéalisation pour certains aspects du comportement des processus système.
Formalisation mathématique de la structure et des relations dans l'objet étudié basée sur un système formel approprié.
Description mathématique du fonctionnement d'un système réel et développement d'un modèle fonctionnel adapté en fonction de l'objectif de la simulation.
Implémentation d'un modèle mathématique utilisant la méthode de modélisation la plus appropriée.
Description du modèle mathématique créé à l'aide d'un environnement logiciel adapté (spécialisé ou universel).
Réaliser des expériences basées sur le modèle créé, puis traiter et interpréter les informations du modèle pour évaluer les paramètres de l'objet de recherche.
Les principales méthodes de modélisation informatique sont les suivantes :
Méthodes analytiques - utiliser des outils mathématiques pour décrire les composants d'un système réel et les processus en cours. Sur la base de l'approche mathématique choisie, un modèle mathématique est généralement construit comme un système d'équations permettant une programmation facile, mais sa mise en œuvre nécessite une grande précision des formulations et des hypothèses de travail acceptées, ainsi qu'une vérification significative.
Méthodes de simulation (imitation) - le comportement d'un objet réel est imité par un simulateur logiciel qui, dans son fonctionnement, utilise une charge de travail réelle (émulation) ou un modèle logiciel de la charge de travail (simulation). De tels modèles permettent d'étudier des systèmes complexes et d'obtenir des résultats fiables, mais ils sont réalisés dans le temps, ce qui détermine le principal avantage de la méthode : une consommation importante de temps informatique.
Les méthodes empiriques sont des techniques quantitatives d'enregistrement, d'accumulation et d'analyse d'informations sur le fonctionnement d'un objet réel, sur la base desquelles il est possible de construire un modèle statistique pour son étude. Généralement, des équations linéaires ou non linéaires sont utilisées pour représenter la relation entre des paramètres sélectionnés (par exemple, à partir d'un ensemble de facteurs primaires) et pour calculer des caractéristiques statistiques.
La tâche principale de la modélisation informatique est de créer un modèle adéquat, à l'aide duquel la structure du système étudié et les processus en cours peuvent être représentés avec assez de précision. Le développement d'un modèle informatique comprend trois niveaux successifs - un modèle conceptuel (un concept idéologique pour structurer un modèle), un modèle mathématique (une image d'un modèle conceptuel utilisant un système formel mathématique) et un modèle logiciel (une implémentation logicielle d'un modèle mathématique avec un environnement linguistique adapté). A chaque niveau de modélisation informatique, il est nécessaire de vérifier l'adéquation du modèle pour garantir la fiabilité du modèle final et l'exactitude des résultats des expériences sur modèle. Les spécificités des différentes étapes de la procédure de modélisation déterminent les approches et les moyens d'évaluation de l'adéquation utilisés. Ces caractéristiques ont trouvé leur place dans la méthodologie de modélisation informatique développée, présentée ci-dessous.
Méthodologie de recherche modèle
Dans le processus de modélisation informatique, quelle que soit la méthode utilisée, il est possible de déterminer un schéma matodologique généralisé pour une étude modèle (Fig. 5). La séquence méthodologique formalisée proposée comprend plusieurs phases principales, présentées ci-dessous. Fondamentalement, il s'agit d'une procédure itérative permettant d'obtenir la fiabilité nécessaire du modèle informatique développé, basée sur la formulation de l'hypothèse initiale du modèle et sa modification séquentielle. Cette approche réussit lors de l'étude de systèmes complexes, ainsi qu'en l'absence d'informations a priori suffisantes sur l'objet étudié.
Étape de formulation
Lors de la première étape du développement du modèle, il est nécessaire de définir avec précision et clarté l'objet de la modélisation, les conditions et hypothèses de l'étude, ainsi que les critères d'évaluation de l'efficacité du modèle. Cela nous permettra de développer un modèle conceptuel et de le définir en termes et concepts abstraits. Habituellement, une description abstraite définit premiers principes construction de modèles (approximations de base, domaines de définition des variables, critères de performance et types de résultats attendus). A ce stade, les sous-étapes suivantes peuvent être définies :
Définition et analyse de la tâche. Comprend une nature clairement définie du problème de recherche et une planification des activités nécessaires. Sur la base de l'analyse du problème, la portée des actions attendues et la nécessité de décomposer la tâche sont déterminées.
Clarification du type d'informations initiales. Ces informations nous permettent d’obtenir des résultats de modélisation de sortie corrects et sont donc nécessaires pour garantir le niveau nécessaire de fiabilité des estimations.
Introduction d'hypothèses et d'hypothèses. Cela est nécessaire lorsqu’il n’y a pas suffisamment d’informations pour mettre en œuvre le modèle. Les hypothèses remplacent les données manquantes ou complètes. Les hypothèses font référence au type de résultats possibles ou à l'environnement de mise en œuvre des processus étudiés. Au cours du processus de modélisation, ces hypothèses et hypothèses peuvent être acceptées, rejetées ou modifiées.
Détermination du contenu principal du modèle. Sur la base de la méthode de modélisation appliquée, les caractéristiques de l'objet réel, la tâche et les moyens pour la résoudre sont rapportés. Les résultats de cette sous-étape comprennent la formulation du concept de base du modèle, une description formalisée des processus réels et la sélection d'une approximation appropriée.
Détermination des paramètres du modèle et sélection des critères de performance. À cette sous-étape, les facteurs primaires et secondaires, les influences d'entrée et les réactions de sortie attendues du modèle sont déterminés, ce qui est particulièrement important pour atteindre la précision requise de la description mathématique. La clarification des critères d'efficacité est associée à la définition de dépendances fonctionnelles pour évaluer la réponse du système lors de la modification des paramètres du modèle.
Description abstraite du modèle. La phase de formulation générale du modèle conceptuel se termine par la construction d'un modèle abstrait dans un environnement approprié de termes abstraits - par exemple sous la forme diagramme, sous forme d'organigramme (Data Flow Diagram), sous forme de diagramme graphique (State Transition Network), etc. Cette représentation abstraite permet de construire facilement un modèle mathématique.
Riz. 5. Schéma méthodologique de l'étude modèle.
Scénographie"
La conception d'un modèle informatique est associée au développement d'un modèle mathématique et à sa description logicielle.
Un modèle mathématique est une représentation de la structure de l'objet étudié et des processus en cours sous une forme mathématique appropriée Y=Ф(X, S, A, T), où : X est un ensemble d'influences externes ; S - ensemble de paramètres système ; A - reflète le comportement fonctionnel (algorithmes de fonctionnement) ; T - temps de fonctionnement. Ainsi, le comportement (réaction) de l'objet Y modélise un ensemble d'influences fonctionnelles Ф, représentant des dépendances analytiques (déterministes ou probabilistes). En ce sens, un modèle mathématique est une description d'un modèle abstrait au moyen d'un système mathématique sélectionné, évaluant des hypothèses et approximations acceptées, des conditions initiales et des paramètres de recherche définis. Lors du développement d'un modèle mathématique, il est possible d'appliquer des formules mathématiques, des dépendances ou des lois mathématiques connues (par exemple, des distributions de probabilité), ainsi que de les combiner et de les compléter. Les systèmes mathématiques théoriques les plus courants à des fins de modélisation offrent la possibilité de présenter un modèle mathématique sous forme graphique - réseaux de Petri, chaînes de Markov, systèmes de files d'attente, etc. Sur la base des critères déterminés à l'étape précédente, le modèle mathématique créé doit être évalué dans afin d'atteindre le degré de fiabilité et d'adéquation requis, après quoi vous pourrez l'approuver ou le rejeter.
Un modèle logiciel est une implémentation d'une description mathématique dans un langage de programme - à cet effet, des moyens techniques et technologiques appropriés sont sélectionnés. Au cours du processus de mise en œuvre du logiciel, un schéma structurel et fonctionnel logique du modèle est développé sur la base d'un modèle mathématique. Pour créer ce diagramme, vous pouvez utiliser des diagrammes fonctionnels traditionnels ou des outils graphiques présentés dans un environnement de modélisation spécialisé, tel que GPSS (General Purpose Simulation System). La mise en œuvre logicielle du modèle est une tâche de développement logiciel et est en ce sens soumise aux principes de la technologie de programmation.
Étape "Clarification"
Riz. 6. Procédure itérative pour affiner le modèle.
L'objectif principal de la vérification de la fiabilité du modèle est de déterminer le niveau de précision de la correspondance lors de la représentation des processus d'un objet réel et du mécanisme d'enregistrement des résultats du modèle. D'une manière générale, un modèle informatique représente un ensemble de composants individuels et, en ce sens, il est particulièrement important de planifier correctement les contrôles d'adéquation.
Étape d'exécution
C'est l'étape de mise en œuvre du modèle créé (solution méthode numérique ou exécution dans les délais). Le plus L'objectif principal- obtenir un maximum d'informations pour un temps ordinateur minimal. Il y a deux sous-étapes :
Planification d'une expérience sur modèle - détermination de la valeur des facteurs contrôlés et des règles d'enregistrement des facteurs observés lors de l'exécution du modèle. Le choix d'un plan expérimental spécifique dépend de l'objectif déclaré de l'étude lors de l'optimisation du temps d'exécution. Pour obtenir un plan efficace, des méthodes statistiques sont généralement utilisées (plan complet, plan monofactoriel, plan randomisé, etc.) pour supprimer l'influence conjointe des facteurs observés et estimer l'erreur expérimentale acceptable.
Mise en œuvre de l'expérience - préparation des données d'entrée, mise en œuvre informatique du plan expérimental et stockage des résultats expérimentaux. L'expérimentation peut être mise en œuvre comme suit : modélisation de contrôle (pour vérifier les performances et la sensibilité du modèle et estimer le temps de modélisation) ; modélisation de travail (mise en œuvre effective du plan expérimental développé).
Étape "Analyse et interprétation des résultats du modèle"
Lors de la mise en œuvre d'un plan d'expérimentation modèle, des informations (résultats de modélisation) sont accumulées, qui doivent être analysées pour obtenir une évaluation et des conclusions sur le comportement de l'objet étudié. Cela détermine deux aspects : le choix des méthodes d'analyse des informations expérimentales et l'application de méthodes appropriées pour interpréter les estimations obtenues. Ce dernier est particulièrement important pour la formation de conclusions de recherche correctes. Au sens du premier aspect, des méthodes statistiques sont généralement utilisées - analyses descriptives (calcul des valeurs limites des paramètres, espérance mathématique, dispersion et erreur quadratique moyenne ; détermination de la stratification pour un facteur sélectionné ; calcul d'un histogramme, etc. ); analyse de corrélation (détermination du niveau de relation factorielle) ; analyse de régression (étude de la relation causale dans un groupe de facteurs) ; analyse de variance (pour établir l'influence relative de certains facteurs sur la base de résultats expérimentaux).
Les résultats de l'analyse des données du modèle peuvent être présentés sous forme numérique ou tabulaire, à l'aide de dépendances graphiques, de diagrammes, d'histogrammes, etc. Pour sélectionner les outils graphiques adaptés, la méthode d'analyse utilisée est essentielle, ainsi que les compétences subjectives de l'expérimentateur pour formater les résultats expérimentaux.
Conclusion
L'objectif principal de l'organisation de chaque expérience modèle est de mettre en œuvre une modélisation efficace. Ceci est associé au temps informatique - une quantité importante de traitement dans le modèle augmente le coût de la modélisation et réduit l'efficacité. Une validation rapide du modèle et la réalisation de la convergence sont essentielles pour l’efficacité de l’étude. Pour chaque système réel, il est souvent nécessaire de créer de nombreux modèles différents qui diffèrent par la méthode de décomposition et le niveau de détail, la méthode de modélisation, les outils de mise en œuvre logicielle, etc. Dans le processus de choix de l’option optimale, il ne suffit pas d’évaluer uniquement l’exactitude et l’adéquation. Parmi une variété de modèles convergents, vous devez choisir l'option la plus efficace qui consacrera le moins de temps à la mise en œuvre.
Pour atteindre une efficacité suffisante du modèle, le langage appliqué de mise en œuvre du logiciel est également essentiel, ainsi que l'exhaustivité du système formel de représentation abstraite du modèle conceptuel, la simplicité des termes de description, l'élaboration d'un plan optimal, etc. L'utilisation des systèmes logiciels universels se caractérise par l’absence d’opérateurs de langage spécifiques et sont donc principalement adaptés à la modélisation analytique. Pour mettre en œuvre des modèles de simulation, il est avantageux d’utiliser des environnements linguistiques spécialisés.
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Enseigner la modélisation informatique dans un cours d'informatique scolaire
Dans notre travail de recherche nous supposons que le plus efficace du point de vue du développement la créativité les étudiants sont du matériel lié à la modélisation de l’information. Avant de tester cette hypothèse, considérons la place et l'importance de la modélisation informatique, les buts et objectifs de l'enseignement de la modélisation informatique et les concepts formés lors de l'enseignement de la modélisation.
La place et l'importance de la modélisation informatique dans le cursus d'informatique scolaire
Dans le contenu minimum obligatoire de la formation en informatique, il existe une ligne « Modélisation et formalisation » qui, avec la ligne d'information et processus d'information, est base théorique cours de base en informatique.
Il ne faut pas supposer que le sujet de la modélisation est purement théorique et autonome de tous les autres sujets. La plupart des sections du cours de base sont directement liées à la modélisation, y compris des sujets liés à la ligne technologique du cours. Editeurs de texte et graphiques, SGBD, processeurs de tables, présentations informatiques doivent être considérés comme des outils pour travailler avec des modèles d’information. L'algorithmisation et la programmation sont également directement liées à la modélisation. Par conséquent, la ligne de modélisation est transversale à de nombreuses sections du cours de base.
Selon Beshenkov S.A. et d'autres sujets « Information et processus d'information » et « Formalisation et modélisation » sont essentiels dans le cours d'informatique. Ces sujets combinent en un seul tout des sujets de cours traditionnels tels que « Algorithmes et exécuteurs », « Technologies de l'information », etc.
Les créateurs des cours originaux « Informatique dans les jeux et tâches » et « Informatique-Plus » estiment que la tâche principale cours scolaire informatique - la formation et le développement de la capacité d'analyser et de construire des informations et des modèles logiques.
Boyarshinov M.G. estime opportun d'introduire dans le domaine de l'informatique un cours de modélisation informatique dont le but sera de familiariser les étudiants avec les techniques de résolution de problèmes en physique, chimie, mathématiques, économie, écologie, médecine, sociologie, disciplines humaines, design et problèmes technologiques utilisant la technologie informatique moderne.
Kuznetsov A.A., Beshenkov S.A., Rakitina E.A. Je crois que les principales composantes du cours d'informatique, qui lui confèrent un caractère systématique, sont les « Processus d'information », les « Modèles d'information », les « Fondamentaux de l'information de gestion ». La résolution d'un problème commence toujours par la modélisation : construire ou sélectionner un certain nombre de modèles : un modèle du contenu du problème (formalisation des conditions), un modèle de l'objet choisi comme modèle de travail pour résoudre ce problème spécifique, un modèle (méthode ) de la solution et un modèle du processus de résolution du problème.
Ainsi, l'étude des processus d'information, ainsi que de tout phénomène du monde extérieur en général, repose sur une méthodologie de modélisation. La spécificité de l'informatique est qu'elle utilise non seulement des modèles mathématiques, mais aussi des modèles de formes et de types divers (texte, tableau, dessin, algorithme, programme) - modèles d'information. Le concept de modèle d'information confère au cours d'informatique ce large éventail de connexions interdisciplinaires, dont la formation est l'un des principaux objectifs de ce cours à l'école de base. L'activité même de construction d'un modèle d'information - la modélisation de l'information - est un type d'activité généralisé qui caractérise l'informatique.
L'une des méthodes efficaces pour comprendre la réalité environnante est la méthode de modélisation, qui est un outil analytique puissant qui intègre tout l'arsenal des dernières technologies de l'information.
Le caractère généralisant du concept de « modélisation de l'information » est dû au fait que lorsque nous travaillons avec de l'information, soit nous traitons toujours de modèles d'information prêts à l'emploi (nous agissons en tant qu'observateurs), soit développons des modèles d'information.
La modélisation de l'information n'est pas seulement un objet d'étude en informatique, mais aussi de la manière la plus importante cognitif, éducatif et activités pratiques. Elle peut également être considérée comme une méthode de recherche scientifique et comme une activité indépendante.
Zoubko I.I. La modélisation de l'information est définie comme « une nouvelle méthode scientifique générale de cognition des objets de la réalité environnante (réelle et idéale), axée sur l'utilisation d'un ordinateur ». La modélisation est considérée comme un moyen de connaître, d'une part, et comme un contenu qui doit être appris par les étudiants, d'autre part. L'auteur estime que la formation la plus efficace des étudiants en modélisation de l'information est possible si la méthode projet est mise en œuvre dans la pratique, intégrant la recherche, l'indépendance et travail créatif dans une variété d'options.
Galygina I.V. estime qu'il est conseillé d'enseigner la modélisation de l'information en s'appuyant sur les approches suivantes :
modèle, selon lequel la modélisation est considérée comme un outil de cognition, un objet d'étude et un moyen d'enseignement ;
basé sur les objets, qui implique la sélection et l'analyse de différents types d'objets : l'objet d'étude, le modèle d'information en tant que nouvel objet, la modélisation des objets langage utilisés pour construire le modèle.
La modélisation de l’information en pédagogie peut être considérée sous trois aspects :
un outil cognitif, puisque l'acquisition de nouvelles connaissances sur un objet réel, le modèle d'information correspondant et la modélisation des objets linguistiques utilisés pour décrire ce modèle se produit dans le processus de construction et de recherche du modèle ;
un outil d'apprentissage, puisque le processus d'apprentissage est dans la plupart des cas associé à des modèles d'information opérationnels de l'objet étudié, tels qu'une description verbale, une image graphique,
représentation formelle de modèles, etc. ;
objet d'étude, puisque le modèle d'information peut être considéré comme un objet d'information indépendant, avec ses caractéristiques, propriétés et caractéristiques inhérentes.
La principale différence entre ces aspects du point de vue de l’étudiant est que dans le premier cas, dans le processus d’activité cognitive, l’étudiant construit lui-même un modèle de l’objet étudié sur la base de sa propre expérience, de ses connaissances et de ses associations. Dans le second cas, l'étudiant dispose d'une maquette de l'objet étudié, élaborée par l'enseignant, l'auteur aide pédagogique ou le créateur d'une théorie scientifique. Dans ce dernier cas, l’ensemble des modèles constitue l’objet étudié.
L'inclusion du module Modélisation de l'information dans la ligne de contenu « Modélisation et formalisation » du cours de base en informatique créera une base solide pour :
utilisation consciente des modèles d'information dans les activités éducatives ;
initier les étudiants aux méthodes de la recherche scientifique;
étude approfondie ultérieure de la modélisation de l'information dans des cours spécialisés en informatique.
Titova Yu.F. estime que le plus important fonction éducative est le développement du potentiel créatif des élèves. Expérience activité créative se forme en résolvant des problèmes problématiques de diverses directions et, en particulier, par des activités de recherche. L'un des outils de recherche les plus importants est la modélisation. L'auteur a développé une méthodologie d'enseignement de la modélisation dans un cours d'informatique de base, combinant du matériel théorique, basé sur une approche formalisée du développement et de la recherche de modèles, et un ensemble de tâches de recherche qui assurent l'intégration des connaissances de divers zones éducatives. L'auteur estime que l'utilisation de cette méthodologie assurera le développement des étudiants large éventail compétences intellectuelles, telles que l’abstraction et la concrétisation, la généralisation, la classification, l’analyse, la compréhension des résultats de ses actions.
Former et accroître la motivation pour les activités pédagogiques est la condition principale de la formation des futurs designers. Les méthodes de modélisation tridimensionnelles, qui peuvent activer une activité motivée, seront des éléments importants dans le processus de formation des étudiants designers. La connaissance des méthodes de modélisation tridimensionnelle devient aujourd’hui une composante nécessaire des qualifications d’un concepteur, car aucun problème lié à la conception d’objets de conception ne peut être résolu sans la connaissance des méthodes de modélisation tridimensionnelle.
La modélisation 3D est l'un des domaines les plus importants activité humaine, car il est souvent utilisé dans le design. Par exemple, lors de la conception de nouveaux modèles de produits ménagers, ainsi que lors de la conception de petits formes architecturales et d'autres articles. Sans l'utilisation de méthodes de modélisation tridimensionnelle, il est pratiquement impossible de résoudre un seul problème constructif lié à la conception, à la modification ou à la modernisation d'un objet technologique.
Dans les activités futures du futur designer, des méthodes de modélisation tridimensionnelles pourront être utilisées : dans les principes de base de la formation du style et de la forme des produits d'intérieur, des meubles et des objets de décoration ; dans les éléments architecturaux et les structures de bâtiments ; dans de petits objets en plastique ; dans la construction de compositions ornementales ; dans les arts décoratifs et appliqués lors de la visualisation de sculptures, peintures, incrustations, mosaïques, forge, etc.
Le but de l'enseignement de la modélisation tridimensionnelle est d'étudier des objets tridimensionnels, ce qui permettra le développement de concepts spatiaux et la pensée abstraite. L'étude des voies et méthodes de présentation de ces modèles contribuera au développement des compétences en conception et de la culture de l'image graphique. Les tâches de construction de modèles influenceront l’expression de l’initiative et de l’ingéniosité. Les tâches sur les images de l'objet original diront influence positive sur la formation des capacités créatives.
Dans le même temps, l’environnement professionnel du designer impose de nouvelles exigences à ses activités et l’État détermine l’image du diplômé, formulant ses demandes concernant sa formation sous forme de compétences. Cette dynamique nous oblige à rechercher de nouvelles ressources pédagogiques basées sur la technologie informatique.
La pratique de l'informatisation du processus d'apprentissage a clairement montré qu'avec l'aide des technologies informatiques, il est possible d'augmenter considérablement l'efficacité de l'enseignement dans toutes les disciplines prévues dans le programme de la direction de formation « Design ». L'utilisation d'un ordinateur permet d'obtenir la compacité de toute information artistique et graphique, sous une forme visuelle et facilement perceptible, d'évaluer les différents aspects des objets et phénomènes affichés, notamment en procédant à leur analyse détaillée et qualitative.
L'introduction de la technologie informatique améliorera le processus d'enseignement de la modélisation 3D. L'efficacité de cette formation dépend de la façon dont cette formation est organisée de manière réfléchie et compétente, d'un point de vue pédagogique. formation professionnelleétudiants. L’utilisation de l’informatique dans l’enseignement de la modélisation tridimensionnelle permet d’envisager l’ordinateur comme un outil pédagogique.
La modélisation informatique tridimensionnelle est avant tout une visualisation de projets. Il s’agit du travail avec les matériaux, les caméras et l’éclairage nécessaire pour réaliser un projet tridimensionnel réaliste. En étudiant la modélisation informatique tridimensionnelle, les étudiants en design acquièrent à la fois des connaissances, des compétences et des capacités générales, ainsi que des connaissances appliquées, à savoir la capacité d'utiliser la modélisation tridimensionnelle pour transmettre des idées de conception.
Dans la modélisation tridimensionnelle, les technologies informatiques sont utilisées de manière pratique pour démontrer diverses constructions et opérations de modélisation dans l'espace. Dans ce cas, l'enseignant aura la possibilité d'afficher sur l'écran d'affichage les modèles, objets et images graphiques dont il a besoin pour diriger les cours.
L'utilisation pratique de la modélisation informatique 3D dans le processus éducatif des concepteurs dicte la nécessité de créer un modèle mis à jour. environnement éducatif, qui a un impact positif sur le développement de leur activité artistique et créative, constituant la composante principale des compétences professionnelles du futur designer.
Tout le matériel illustratif du cours de modélisation tridimensionnelle peut être présenté, pendant le processus d'apprentissage, sur l'écran d'affichage. De plus, cette illustration doit être créée de manière dynamique, en utilisant toutes les capacités visuelles de l'ordinateur. Contrairement à d’autres moyens techniques traditionnels, la technologie informatique permettra à l’enseignant de gérer le processus de démonstration. Par exemple, lors de la construction d'un objet tridimensionnel, toutes les actions seront décrites séquentiellement sur l'écran de l'ordinateur et une telle « image en direct » se comparera avantageusement à une illustration fixe, puisque l'enseignant sera en mesure de contrôler ce processus de démonstration. Ainsi, il est possible de montrer qu'un processus similaire de constructions séquentielles peut être réalisé pour n'importe quel objet, en accompagnant tout le matériel pédagogique d'exemples pratiques clairs.
La modélisation informatique tridimensionnelle est aujourd'hui l'un des domaines les plus complexes de la technologie informatique et peut être largement utilisée dans le processus de développement de projets de conception. Cela nécessite un niveau particulier de développement de l'activité artistique et créative et de la pensée spatiale, puisque tous les objets et personnages sont modélisés et placés dans l'espace virtuel. Le processus de conception s'accompagne d'une transition active d'une fenêtre de projection à une autre, d'un point d'observation à un autre. Pour descriptif espace tridimensionnel la scène et les objets qui s'y trouvent, la méthode des coordonnées est utilisée. L'utilisation de cette technologie comme moyen de formation des futurs designers permet non seulement d'augmenter le degré de visibilité, mais aussi d'établir un rythme de développement individuel pour les étudiants. Matériel pédagogique. Grâce au travail avec des graphiques tridimensionnels, l'enseignant a la possibilité de montrer un bloc d'informations sous forme tridimensionnelle en peu de temps et avec un minimum d'effort. aides visuelles sur un sujet précis, ce qui entraîne une meilleure assimilation de la matière étudiée et permet d'économiser une partie importante du temps d'étude, qui pourrait être consacrée à la réalisation de la partie pratique de la matière étudiée.
Les capacités des nouveaux moyens techniques augmentent le potentiel créatif et les demandes créatives, contribuent au développement de l'activité artistique et créative et élargissent le sens du possible. Seules la perception créative et les besoins humains génèrent et soutiennent les capacités technologiques. Cela signifie qu'un système de tâches pratiques en modélisation informatique 3D devrait encourager les étudiants non seulement à maîtriser une riche boîte à outils, mais également à générer des tâches artistiques qui nécessitent une exploration créative de cette boîte à outils.
1. Modélisation d'objets.
2. Modélisation de l'environnement.
3. Modélisation architecturale.
4. Modélisation des personnages.
Le système de tâches du groupe expérimental était divisé en trois types selon le niveau de complexité : basique, avancé, élevé.
Le premier type de tâches est basique. Ce type de mission se concentre sur l'apprentissage des outils et des opérations de base des programmes informatiques. Les tâches du premier type sont fournies pour les quatre blocs, mais diffèrent par le niveau de complexité et les méthodes de réalisation. Ils amènent les étudiants à résoudre des problèmes plus complexes, puisque toutes les actions qu'un étudiant effectue lors de l'exécution de ce type de tâche contribuent au développement de capacités telles que la mémoire figurative, l'imagination, etc.
Tâches avec niveau augmenté les difficultés liées au deuxième type impliquent une sélection indépendante d'outils et d'un algorithme pour effectuer la modélisation d'un objet ou d'une scène tridimensionnelle. En accomplissant des tâches de ce type, l'étudiant développe la capacité d'appliquer de manière indépendante les connaissances acquises dans la pratique, en même temps, ces tâches stimulent le développement de l'intuition et de la flexibilité de la pensée et augmentent l'indépendance.
Le troisième type de tâches est celui des tâches avec haut niveau des difficultés. Lors de leur réalisation, il a été nécessaire d'envisager plusieurs options pour accomplir la tâche et de fournir une gamme visuelle assez large. Les tâches du troisième type supposaient le développement de capacités telles que l'originalité, la flexibilité de pensée, l'imagination spatiale, etc. Les tâches supposaient la variabilité et l'indépendance dans la recherche de méthodes de modélisation.
L'introduction des technologies informatiques dans le processus d'apprentissage constitue aujourd'hui l'une des réserves les plus importantes pour accroître l'efficacité. processus éducatif et l'auto-éducation des étudiants. Par rapport aux complexes pédagogiques et méthodologiques traditionnels, les complexes pédagogiques informatisés présentent de nombreux avantages, tels que : l'organisation multimédia et hypertexte des sessions de formation ; redondance et variabilité du contenu du matériel théorique ; l'utilisation d'objets multimédias permettant d'utiliser différents types de perception de l'information ; haut degré d'interactivité. Dans le processus d'apprentissage, où les technologies informatiques sont le moyen, il est possible d'augmenter la motivation professionnelle et cognitive des étudiants grâce à l'utilisation de technologies multimédias, telles que : fragments d'animation, sons et musiques, infographies diverses, hypertexte ; ainsi que plusieurs variantes tâches pratiques, différents niveaux de complexité.
