girniy.ru 1 2 ... 4 5

Кіріспе



Білім беруді ақпараттандыру үдерісінде, компьютерді оқу жүйесінде пайдалануы арқылы халыққа білім беру жүйесін реформалаудың негізгі буынының бірі болып саналады. Қазіргі қоғамның қажеттілігіне сай оқытудың әдісі мен қалпын, білім берудің мазмұнын түбірімен өзгертуде компьютердің мүмкіндігін пайдаланбай жүзеге асыру мүмкін емес деп есептейміз.

 Компьютерлік  оқыту бағдарламаларын оқу үдерісіне пайдалануда оқытудың мынадай жалпы ұстанымдарын қолдануға тура келеді:

Бірінші ұстаным - өзара тығыз байланыстағы материалдарды блоктарға бөлу (қадамдарға). Ал бағдарлама авторларынан оқу материалдарын тиянақты талдауды, мәтін бөліктері арасындағы өзара байланыстың ерекшеліктері мен мазмұнын анықтауды талап етеді.

Екінші ұстаным – алгоритмдерді (бағдарланған мәтіндерді) оқып үйрену кезінде оқушылардың белсенділігін арттыру, яғни оқушылардың терең де, жан-жақты талдаулар машығын қалыптастыруға бағытталады.

Үшінші ұстаным – оқушының әрбір жауабына мұқият баға беру және ол жауаптың бағасын тез хабарлап, дұрыс жауап берген болса келесі қадамға көшу.

Төртінші ұстаным - оқудың қарқыны мен мазмұнын арттыру, яғни оқу қарқынын дараландырып отыруды қамтамасыз ету.

Бесінші ұстаным – бағдарланған мәтіндердің сезім мүшелері арқылы қабылдау (эмпирикалық) сенімділігін тексеру, яғни әрбір оқушының мүмкіндігіне қарай тапсырманың қиындық дәрежесін реттеуді қарастыру.

Оқыту үдерісінде білім беру жүйесінің жаңа бағыттарының бірі - болашақ маманның ақпаратты игеру мәдениетін қалыптастыру болып табылады.

Біз орта кәсіптік оқу орындарының оқу-тәрбие үдерісін жетілдіру ісі мен оқыту сапасын жақсартуда оқу-әдістемелік жұмыстың маңыздылығын ескере отырып, ақпараттық-логикалық  модельдеуді  қолданудағы оқу-әдістемелік жұмыс жүйесін жасап ұсындық.

 Модельдеу  қоршаған ортаны, табиғат пен қоғамда болып жатқан ақпараттық процестерді тану әдісі ретінде ерекше мәнге ие болады. Сондықтан да ақпараттық-логикалық модельдеуге ерекше назар аударуға тура келеді. Себебі ол оқушылар меңгеруге тиісті білім қорын таным тәсілі мен мазмұны тұрғысында қарастырылады. Бұл ақпараттық-логикалық  модельдеу  (АЛМ) мәселесі, қоршаған шындықты танып-білудің әдістері ретінде оқып-үйренуді қажет етеді.


А. Маслов өз еңбегінде «Ақпаратты ұсыну формалары, ақпаратты сақтау, өңдеу және тасымалдауды ұйымдастыру», «Өндірісті басқару үшін ақпаратты пайдалану», «ЭЕМ құрылғылары және оны қолдану», бөлімдерімен қатар «Информатиканың философиялық және саяси көзқарасы» деген бөлімді ендірген. Соңғы бөлім оқушыларға қоршаған әлемді тану туралы, ойлау үлгілерін тану әдістерінің даму тарихы туралы, логикалық ойлау элементтері және оны қалыптастыру, математикалық  модельдеу , модельдер және білімді ұсыну үлгілері туралы түсініктерді алу мүмкіндігін беретін тармақтардан тұрады.

 Модельдеуді  – оқытудың басты бір әдісі ретінде физика ілімінің мамандары үлкен назарда ұстап отыр. Атап айтқанда, Л.И.Резник физиканы оқып-үйренуде графикалық модельдерді қолданудың әдістемесін зерттеді. С.Е.Каменецкий модель-аналогиялардың ролі мен мүмкіндіктерін көрсетті. Л.Р.Калапуша және И.И.Логвинов белгілерді қолданатын модельдерді қолдану ерекшеліктерін ашты. Д.И.Пеннер ядро құрылысын оқып-үйрену барысында және физикалық оптикадағы модельдеудің ролін зерттеді. Ал физикалық есептерді шешуде, құбылыстарды зерттеудегі ақпараттық-логикалық модельдер әзірше, жете зерттелмегендігі байқалады.

Осы аталған ғалымдардың еңбектеріне жүргізілген талдау нәтижелеріне сүйенсек, олардың жалпы ортақ мақсатты көздейтіндіктерін байқауға болады. Физика курсында  модельдеуді  оқып-үйренудің негізгі мақсаты, бұл «оқушылар арасында қазіргі замананың ғылыми көзқарасын қалыптастыру, бұл жерде ақпарат - табиғаттың іргелі сөз мағнасының қасиеті ретінде қарастырылады, ал ақпараттық үдерістер кез-келген техникалық, әлеуметтік және табиғи жүйелердің, оның ішінде адамзатты қоршаған ортаны тану үдерістерінің де маңызды интелектуальды компоненттері болып табылады». Сонымен бірге аталған зерттеулер бүгінгі заманның ғылыми әдістемелерін негізге ала отырып, ақпараттық модельдеудің теориялық мәселелерін оқып-үйренуге бағытталады.

Ал Т.А.Яковлева ЭЕМ көмегімен есепті шешудің келесі кезеңдерін атап көрсетеді: есептің нақты зерттеу нысанында қойылуы, формальдау және  модельдеу , алгоритм және бағдарлама құру, ЭЕМ жұмысының нәтижелерін алу және талдау.  Модельдеу  элементтерімен, ғылыми танымның әдісі ретінде оқушылар кіші сыныптарда математика курсында танысады. Модельдер сызба, схема, формула, теңдеулер және т.б. қалыпта ұсынылуы тиіс. Сонан соң  модельдеу  басқа пәндерді (химия, биология, информатика, физика және т.б.) оқып-үйрену барысында қолданылады. ЭЕМ-ді қолдану арқылы  модельдеу , яғни  компьютерлік  моделдеу технологиясы қазіргі ғылыми танымның неғұрлым жемісті (продуктивті) технологияларының бірі болып табылады. Ол «оқушылардың эксперименттік және зерттеушілік әрекеттерін арттырады (күшейтеді),  модельдеу  технологиясына негізделген оқыту үдерісін нақты таным үдерісіне жақындату мүмкіндігін береді». Біздіңше осы айтылған пікірлерге сүйене отырып физика курсының кез-келген тақырыбы, мүмкіндігінше,  компьютерлік   модельдеу  идеологиясына сәйкес құрылуы тиіс. Сондықтан физика курсының оқулықтарындағы есептерді  модельдеу  элементтерін оқып-үйренудің дидактикалық шарттарына байланысты топтастыру қажет.

Түпнұсқаны алмастыратын зерттеу нысанын модель деп атайды.  Модельдеу  кезінде, бір зат (модель) туралы білімдер басқа бір зерттеу нысанына (түпнұсқаға) тасымалданады. Молекулалық физиканы, электродинамиканы, оптиканы, атомдық және атомдық ядро физикасын, заттардың құрылысы және өрістер, молекула мен атомдардың құрылысын, олардың қозғалысын оқып-үйрену үдерісінде оқушыларда модельдік ұғымдарды және олар туралы түсініктерді қалыптастыру қажеттігі туындайды. Бұл кезде көрнекі құрал ретінде модельдерді жиі пайдалануға тура келеді. Ал құбылыстар туралы тұжырым мен қорытындыны ұқсастық бойынша жасайды. Бұл жерде техникалық және зертханалық құрылғылар мен тәжрибелердің модельдері қолданылады, яғни олар Резерфорд тәжірибесі, Штернь тәжірибесінің моделі, үдеткіш, циклотрон, бетатрон, ядролық реакторлардың және т.б. модельдері. Мұндай модель–ұқсастықтар оқушыларға құбылыстың ішкі механизмін түсіну үшін маңызды мәнге ие болады.


Физиканы оқыту практикасында тағы да бірқатар модель-ұқсастықтар кеңінен қолданылады. Мысалы Броундық қозғалыстың механикалық моделі, металл өткізгіштегі электрондардың инерциялық қозғалысының механикалық моделі – О.Э.Мендельштам мен Н.Д.Папалекси және т.б. тәжірибелерінің моделі.

 Модельдеу  табиғатты зерттеу әдісі ретінде физикалық зерттеу нысанын тану үшін ертеден қолданылып келеді. Физикадағы модельдеудің ғылыми негіздерінің дамуы И.Ньютонның атымен байланысты. Ол алғаш рет ұқсастық туралы екі теореманы ұсынады, сонымен  модельдеуді  теориялық танымның әдісі ретінде тұңғыш бастама жасады. Бұл бағыттағы келесі қадамды, физикалық құбылысты математикалық  модельдеу  тұрғысынан қарастыруды Д.Максвелл жасады. Идеал газдың моделі мен заттардың атомдық-молекулярлық құрылысының моделі, заттардың молекулярлық-кинетикалық теориясының дамуына ықпал етті және бірқатар эксперименттік газ заңдарын (Бойль-Мариотт, Гей-Люссак, Шарль) түсіндіруге көмектесті.

Жиырмасыншы ғасырда теориялық  модельдеу  микроәлем физикасын оқып-үйренуге бағытталып, ары қарай дами түсті. 1900 жылы М.Планк кванттық осцилятордың моделін ұсынды. Бор атомының моделі классикалық физикадан кванттық физикаға өтудің өтпелі кезеңі болды. Кванттық механикада бірқатар құбылыстардың құрылымдық және энергетикалық моделін (зондық модель, жартылай өткізгіштердің өтімділігінің зондық теориясы) қарастыру мүмкін болды. Ядро моделі бүгінгі заман теориясы бойынша эксперименттік зерттеулердің нәтижелері мен оларды жоспарлаудың басты құралы қызметін атқарды.

Физикада барлық модельдерді құру тәсілі бойынша материалдық және идеалды (ойша) деп бөлуге болады. Материалды модель деп зат түріндегі элементтен тұратын және белгілі бір табиғи (жаратылыс) заңдылықтарымен нақты қызмет ететін модельдерді айтады. Олар зерттеу нысанының құрылымын, өту сипатын және қарастырылып отырған физикалық процестің немесе техникалық құбылыстың мәнін жаңғыртуға арналады.


Материалдық модельдер физикалық ұқсас (электродвигательдердің моделі, бу трубиналары); кеңістіктегі ұқсас (автомобильдердің, кемелердің, ұшақ қанатының, іштей жану, магниттік қосқыш двигательдерінің модель-макеті және басқа микроәлемнің демонстрациялық модельдері және т.б.). оларды суреттердің, мультипликацияның, белгілі бір символдардың көмегімен көрсетуге болады. Дегенмен, элементтердегі барлық түрлендірулер бұл жағдайда адам санасында логикалық, математикалық және физикалық ережелер мен заңдар бойынша іске асырылады.

Идеалды модельдер елестету-модельдері (представления) мен белгілер моделіне бөлінеді. Адам бейнелер арқылы ойлайды, сондықтан оқушылар санасындағы физикалық бейнелер қорын толтыру – физика мұғалімінің басты міндеттерінің бірі, яғни оқушылардың физикалық ойлауын дамытудың негізі.

Ақпараттық модельдеудің жалпы идеяларын қарастыру барысында мына сұрақтарға басымдылық беріледі: ақпараттың қалыпты белгілер түріндегі сипаты; компьютерді дискретті белгілер құрылымдарын ұсыну және түрлендіру құралы ретінде пайдалану; зерттеу нысаны–тіл–зерттеу нысанының бейнесі (модель); формальды модельдерді жүйелі ақпараттық тілде сипаттаудың негізгі конструкциялары; ақпараттық модельдерді құру барысындағы технологиялық тізбек және оларды компьютердің көмегімен жүзеге асыру (есептің қойылуы және зерттеу нысанын –  модельдеу  – алгоритмдеу – бағдарламалау – нәтиже – нәтижені талдауды оқып-үйрену).

Оқушыларды ақпараттық-логикалық  модельдеу  негізінде кәсіби оқыту іс-әрекетінің мазмұны оқушының келешек кәсіби іс-әрекетінің бөлінбейтін компоненті, ол мынадай іс-әрекеттің жинағы:  модельдеу  іс-әрекетінің нысанын анықтау, модельдерді таңдау және құрастыру, оқу үдерісін жоспарлауда қойылған мақсатқа жетудің көрсеткіштері мен деңгейлерін анықтау; оқу үдерісінің әрбір кезеңінде модельдердің түрлерін тиімді және жүйелі қолдану; іс-әрекет нәтижелерін түсіндіру және бағалау; жоспарланған және алынған нәтижелерді салыстыру; іс-әрекеттік мақсатқа жетуде жіберілген кемшіліктердің себептерін анықтап, өзінің іс-әрекетін бағалау; қажет болған жағдайда оқыту әдістемесіне өзгерістер енгізу.


Ақпараттық-логикалық  модельдеу  негізінде болашақ мамандарды кәсібилікке бейімдей оқыту әдістемесінің негізгі мақсаты - олардың ақпараттық мәдениетін дамыту, мектеп бітірушілердің әдістемелік даярлығының кәсіби деңгейге жетуін қамтамасыз ету.

Есепті шешуді автоматтандырудың қажетті деңгейін қамтамасыз ету үшін ЭЕМ қолданылады. Математикалық модельдерді ЭЕМ бағдарламаларының жиынтығы түрінде іске асыру оның  компьютерлік  моделі деп аталады.

Ақпараттық модель - бұл сезімдік және теориялық ойлауға сүйенетін табиғи немесе арнайы тілдердің көмегімен оқып-үйренетін пәнді дәл, нақты сипаттау.  Компьютерлік  модель - ақпараттық-компьютерлік-ақпараттық модель арқылы ұсынылған пәндер мен құбылыстар туралы нақты білімдерді жалпы анықтау нәтижесі ретінде қарастырылады.

Сонымен, оқушыларды ақпараттық-логикалық  модельдеу  үшін қажетті біліммен қаруландырып, олардың  модельдеу  іскерлігін қалыптастыру үшін, оқытушының өзі сол білімді жетік білуімен қатар, үйрету әдістемесін жан-жақты терең меңгеруге қол жеткізілуі қажет.

І бөлім. Жалпы «модель» ұғымы туралы.


1.1 "Модель" түсінігінің анықтамасы

Бастапқы модель деп анықталған жағдайда объектіні алмастыратын қандай да бір көмекші объкті аталған. Сондықтан табиғат заңдарының әмбебаптығы, модельдеудің жалпылығы, жэне біздің білімдерімізді модель түрінде бейнелеудің мүмкідіктері сәйкесіз болды. Мысалы ертедегі философтар табиғи процестерді модельдеу мүмкін емес, табиғи және жасанды процестер түрлі заңдылықтарға бағынады деп санады. Олар табиғатты тек қана логиканыңталқылау әдістерінің, пікір алмасыулардың, яғни замандық терминалогияның, тілдік моделдеудің көмегімен бейнелеуге болады деп жобалады Үзақ уақыттар бойына "модель" түсінігі арнайы типтегі материалдық объектілерге ғана, мысалы манекен (адам денесінің моделі), плотинаның кішірейтілген гидродинамикалық моделі, кемелер мен самолеттердің, жануарлардың модельдері ретінде қалыптасты.


Уақыт өте келе нақты объектілер жасанды сызбалардың, суреттердің, карталардың модельдік ерекшеліктері арқылы сипаттала бастады. Келесі қадамда модель ретінде нақты объект ғана емес абстрактылы, идеиалдық құрлымдардың да жұмыс істеу мүмкіндіктері белгілі болды. Мұның мысалы математикалық модельдер бола алады. Математика негіздерін зерттеумен айналысаты математиктер мен философтардың еңдектерінің нэтижесінде модельдер теориясы жасалды. Онда модель бір абстрактылы математикалық құрылымның басқасына бейнелеу, түрлендіру нәтижесі болып анықталады
ХХ-ғасырда модель түсінігі нақты және идеалдық модельдерді қатар қамтитындай болып жалпыланды. Сондықтан, абстрактылы модель түсінігі математикалық модельдер шеңберінен шығып, элем туралы білімдер мен танымдардың барлығына қатысты болды. Модель түсінігінің айналасындағы кең талқылаудың қазіргі кезде де жалғасып отырғандығын естен шығармау қажет. Бастапқыда ақпараттық, кибернетикалық бағыттардағы ғылыми пәндер аясында, содан соң ғылымның басқа да салаларында түрлі тәсілдермен іске асырылатын модель ретінде танылды. Негізінде модель мәнін нақтылау тәсілі ретінде қарастырылады.

"Модель" термині көп мағыналы. Модель деп қандай да бір заттын кішірейтілген көшірмесін (самолет моделі, тұрғын үйлер макеті), матемаетикалық формулаларды, бұрыштан горизонтқа лақтырылған дененің ұшу моделін, іштен жану двигателі жұмысының моделін, қандай да бір нәрсенің эталоның (метр эталоны, килограмм этолоны) айтамыз. Жалпы түрдегі "модель" түсінігі төмендегідей негізде анықталады.

Модель - модельдеу мақсаты тұрғысынан оқып үйренетің объектінің/құбылыстың кейбір жақтарын ұқсастырып бейнелейтін жаңа объект.

Модель - объектінің нақты жұмыс істеуіне сәйкестенетін анықталған параметрлер бойынша жұмыс істейтін физикалық/ ақпараттық алмастырушысы.

Натуралдық модель

Модельдеу жүйесі (modeling system) - зертелетін жүйенің немесе оның элементтерінің математикалық және физикалық анологтарын құру және талдау. Модельдік тәжірибе зерттеу тәсілі реттінде жүйенің жанғыртуға және зерттеуге мүмкіндік береді, ал зерттелетін жүйеге тікелей тәжірбие жүргізу қиын, немесе экономикалық түрғыдан тиімсіз болуы мүмкін.

Табиғи объектілерді ешқандай модельдің толықтай бейнелей алмайтындығы белгілі. Табиғи объектілердің элементтерінің арасындағы байланыстардың көбінесе белгісіз болуы олардың күрделілігін айқындайды. Сондықтан табиғи объектілердің модельдері түпнүсқаға қарағанда қарапайым болады. Адамдар тарапынан құрылатын объектілерде мұндай жағдайлардың толық ескерілмеуі мүмкін.

Бірақ модельдеу барысында модельдеу мақсаты тұрғсынан қажетсіз детальдар еленбейді.

Адамның практикалық, ғылыми қызметтерінде жұмыс істеуіне тура келетін объектілердің қандай да бір алмастырушысын құрады. Мүның табиғи көшірме - картина / скульктура; самолеттің ұшу қасиетін зерттеуге белгіленген макеті; қандай да бір бұйымның партиясын дайындауға арналған үлгісі болуы мүмкін.

Адамның оқып үйренетін объект туралы ақпараттық модельінің негізін құрайтын қажетті ақпараттарды жинақауы қажет.

Практикалық есепті шешу тұрғысынан модельдерді пайдалану оқып үйренетін объектілердегі модельдеудің мәнін, мазмұнын демострациялауға мүмкіндік береді.



следующая страница >>