РАЗВИТИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ИНФОРМАТИКА» ПОСРЕДСТВОМ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

DEVELOPMENT OF PROFESSIONAL COMPETENCE OF STUDENTS OF A SPECIALTY “COMPUTER SCIENCE” THROUGH IMPLEMENTATION OF MATHEMATICAL MODEL FOR THE STUDY OF TECHNICAL DISCIPLINES

Mikhail Sukhov

candidate of Science, Senior Lecturer, Kostanay State Pedagogical University, Kazakhstan, Kostanay

Marina Kudrytskaya

candidate of Science, the Head of Chair Foreign languages, Kostanay State Pedagogical University,

Kazakhstan, Kostanay

Valery Lifenko

candidate of Science, Senior Lecturer, Kostanay State University A. Baitursynov,

Kazakhstan Kostanay

Marat Amanzhol

student, Kostanay State University A. Baitursynov,

Kazakhstan, Kostanay

АННОТАЦИЯ

В работе дается описание технологии разработки и применения математических моделей для исследования электрических цепей и устройств. Реализация моделей осуществляется в интегрированной среде программирования С++ Builder 6.0 и с помощью приложений Microsoft Office Excel

ABSTRACT

In this publication describes the development and application of technology of mathematical models for the study of electrical circuits and devices. Implementation of models is carried out in an integrated programming environment C ++ Builder 6.0 and use Microsoft Office Excel application.

Ключевые слова: интегрированная среда программирования; математическая модель; профессиональная компетенция; виртуальный эксперимент.

Keywords: integrated programming environment; mathematical model; professional competence; virtual experiment.

Работа на моделирующих обучающих программах

При изучении курсов электроники, электротехники, теории электрических цепей, микроэлектроники наряду с вычислительной техникой исследования применяется аналитический метод математического моделирования. Реализация моделей экспериментальных задач и лабораторных экспериментов осуществляется с помощью приложений Microsoft Office Excel.

Разработанные инструкции позволяют студентам выполнять сборку электрической цепи с помощью моделирующего тренажера [3], снимать показания измерительных приборов (Рисунок 1) и затем разрабатывать математическую модель экспериментальной задачи).

Экспериментальное упражнение

Цель эксперимента: Освоить методику измерений и вычислительную технику обработки экспериментальных результатов, полученных на компьютерных моделях и имитационных тренажерах. Научиться устанавливать причинно- следственные связи между параметрами источников сигналов, дискретных элементов и режимами функционирования электрических цепей. Получить навыки практического анализа эффективности функционирования электронных устройств и прогнозирования его поведения в экстремальных режимах, при длительной эксплуатации.

Дано: R₁=100 Om, R₂=100 Om, R₃=100 Om, R₄=100 Om, R₁_ R₂_ R₃_ R₄

Найти: R_общ

Решение

1. Собираем электрическую цепь из четырех последовательно соединенных резисторов R₁, R₂, R₃, R₄ (Рисунок 1).
2. Измеряем общее сопротивление цепи мультиметром R_общ=400 Om.
3. Делаем заключение: При последовательном соединении n одинаковых резисторов с высокой точностью выполняется формула , альтернативное решение имеет вид .

Эксперимент на моделирующем тренажере

Рисунок 1. Изображение на имитационном тренажере последовательного соединения резисторов

Разработка математической модели. Реализация математической модели с помощью приложения Excel (Рисунок 2), позволяет осуществлять операции статистической обработки результатов эксперимента [2].

Рисунок 2 Изображение математической модели, реализованной с помощью приложений Microsoft Office Excel для статистической обработки результатов эксперимента

Предлагаемые инструкции позволяют студентам осваивать технологию исследования явления или процесса, выполнять построение электрической схемы в приложении Paint и импортировать ее в среду Excel (Рисунок 3). Выполняемые операции развивают способности анализа функциональных возможностей и особенностей электрических схем, усвоению графических обозначений дискретных элементов.

Рисунок 3 Графическое изображение функциональной схемы, точечного графика и математическая модель экспериментальной задачи, реализованной с помощью приложений Microsoft Office Excel

Разработка математической модели [1] электронного устройства для исследования характеристик позволяет прогнозировать режимы работы при экстремальных условиях эксплуатации разрабатываемого устройства и апробировать разнообразные методы исследования параметров цепи.

Рисунок 4 Главное окно моделирующей программы «Неоднородная электрическая цепь»

Реализация моделей, осуществляемая в интегрированной среде программирования С++ Builder 6.0 дает возможность анализа электрических характеристик каждого контура. Электрическая схема реализуется в графическом редакторе Paint Pbruch (Рисунок 4).

Инструкция для модификации кодов

Инструкции, предлагаемые для работы с исходными проектами, включает участки кодов, содержащих уравнения, формулы, схемы, таблицы. Изменение математической модели позволяет изменить содержание и функциональное исполнение главного и встроенных окон моделирующего тренажера.

Коды программы

(Организация операции по реализации функционирующих формул)

Label26->Caption=FloatToStrF(I, ffGeneral, 2, 2);

Label32->Caption=FloatToStrF(U1, ffGeneral, 2, 2);

Label33->Caption=FloatToStrF(U2, ffGeneral, 2, 2);

Label34->Caption=FloatToStrF(U3, ffGeneral, 2, 2);

Label27->Caption=FloatToStrF(U4, ffGeneral, 2, 2);

(Организация операции по выводу ответов и ограничения количества знаков после запятой)

Реализация математической модели осуществляется в интегрированной среде программирования С++ Builder 6.0 [2], изменение функционального назначения командных кнопок развивает профессиональные навыки программирования и повышает культуру общения с программным продуктом. Обновляя содержание имитационного тренажера, студенты более качественно запоминают теоретические основы изучаемого предмета, термины, определения, формулы и получают навыки решения задач, проводя виртуальный эксперимент.

Заключение: Реализация математических моделей в процессе исследования электрических цепей и устройств в интегрированной среде программирования С++ Builder 6.0, с помощью имитационных тренажеров и приложений Microsoft Office Excel, повышает качество усвоения информации и способствует развитию профессиональной компетенции студентов.

Список литературы:

1. Геворкова Т.А. Задания и методические указания к выполнению тематических работ и проектов по теме «Моделирование различных процессов» // Информатика и образование – 2010. – № 11. – С. 57–61.
2. Компьютер для студента \ под ред. В.Б. Комягина. – М. Лучшие книги, 2005. – 224 с.
3. Тарнаева А. Комплекс программно-педагогических и телекоммуникационных средств по информатике как средство формирования информационной компетентности будущих инженеров в техническом вузе // Информатика и образование – 2010. – № 11. – С. 104.