КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ОБРАЗОВАНИИ: ВОЗМОЖНОСТИ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

COMPUTER MODELLING IN EDUCATION: POSSIBILITIES, PROSPECTS AND PRACTICAL APPLICATION

Koichubek kyzy Aiperi

master's student, program "Applied Mathematics and Informatics" Kyrgyz National University named after J. Balasagyn,

Kyrgyzstan, Bishkek

Bakyt Bazarbaev

master's student, program "Applied Mathematics and Informatics", Kyrgyz National University named after J. Balasagyn,

Kyrgyzstan, Bishkek

Gulbara Kaimkulova

master's student, program "Applied Mathematics and Informatics", Kyrgyz National University named after Zh. Balasagyn,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается роль компьютерного моделирования в современном образовании. Анализируются основные подходы к использованию моделирования в учебном процессе, его преимущества и ограничения. Отдельное внимание уделено применению моделирования в естественнонаучных дисциплинах и возможности формирования исследовательских компетенций у обучающихся.

ABSTRACT

The article examines the role of computer modeling in modern education. The main approaches to the use of modeling in the educational process, its advantages and limitations are analyzed. Special attention is paid to the use of modeling in natural sciences and the possibility of developing research competencies in students.

Ключевые слова: Компьютерное моделирование, цифровые технологии, интерактивные технологии, образование.

Keywords: Computer modeling, digital technologies, interactive technologies, education.

Современное образование всё активнее использует информационно-коммуникационные технологии (ИКТ), среди которых особое место занимает компьютерное моделирование. Оно позволяет создавать виртуальные аналоги объектов и процессов, которые трудно или невозможно воспроизвести в условиях учебной аудитории. Моделирование способствует повышению уровня наглядности, развивает логическое мышление и формирует исследовательские умения учащихся.

Понятие и сущность компьютерного моделирования Компьютерное моделирование — это метод познания, при котором создаётся и исследуется компьютерная модель объекта, явления или процесса. Такая модель представляет собой упрощённое, но достаточно точное отображение реального объекта с целью анализа его поведения в различных условиях. Моделирование активно используется в науке, технике, экономике, а в последние десятилетия — и в образовательной практике.

Преимущества применения моделирования в образовании

1. Наглядность и визуализация. Модели помогают учащимся увидеть сложные или абстрактные процессы (например, движение молекул или распространение волн).
2. Безопасность. Возможно проведение виртуальных экспериментов, которые в реальности могли бы быть опасны или дорогие.
3. Повышение мотивации. Интерактивные модели делают учебный процесс более увлекательным и вовлекающим.
4. Развитие исследовательских навыков. Работа с моделями требует постановки гипотез, анализа результатов и формулирования выводов.

Преимущества компьютерного моделирования для учащихся

Одним из главных достоинств компьютерного моделирования является возможность визуализировать абстрактные или сложные процессы, которые невозможно продемонстрировать на практике. Например, моделирование движения планет, химических реакций или экономических систем позволяет учащимся увидеть и понять закономерности, лежащие в основе изучаемых явлений.

Кроме того, моделирование способствует развитию исследовательских навыков: учащиеся могут самостоятельно задавать параметры, проводить виртуальные эксперименты, анализировать полученные результаты и делать выводы. Это формирует у них навыки научного мышления и самостоятельной работы, что особенно важно в условиях перехода к компетентностному подходу в образовании.

Сферы применения. Компьютерное моделирование используется в таких учебных предметах, как:

• Физика: моделирование механических, тепловых и электромагнитных процессов.
• Химия: изучение химических реакций, строения атомов и молекул.
• Биология: моделирование экосистем, органов, физиологических процессов.
• География: моделирование природных процессов (землетрясения, извержения вулканов).
• Информатика и математика: изучение алгоритмов, симуляция систем и численные методы решения задач.

Инструменты и программное обеспечение. В образовательной практике применяются как специализированные программные пакеты (например, Crocodile Clips, Yenka, Algodoo), так и универсальные среды программирования (Python с библиотеками Matplotlib, NumPy, SimPy), которые позволяют создавать собственные модели.

Ограничения и проблемы внедрения. Несмотря на многочисленные преимущества, широкое внедрение моделирования в образовательный процесс сталкивается с рядом трудностей:

• Недостаточная техническая оснащенность школ.
• Отсутствие у педагогов соответствующей подготовки.
• Сложности с разработкой собственных моделей.

Применение компьютерного моделирования на различных уровнях образования

Компьютерное моделирование успешно применяется на всех этапах образования — от начальной школы до вузов и системы повышения квалификации. В начальном и среднем звене оно используется для формирования базовых представлений о природных и технических процессах: ученики работают с простыми симуляциями, которые помогают наглядно понять, как устроен мир вокруг них.

В старших классах и в высшем образовании моделирование становится инструментом для проведения сложных исследований и анализа. В инженерных, медицинских и экономических специальностях используются профессиональные программные комплексы, которые имитируют реальные процессы — от проектирования механизмов до моделирования поведения человека в критических ситуациях.

Таким образом, моделирование становится универсальным средством обучения, которое адаптируется под возрастные и образовательные особенности учащихся, помогая эффективно осваивать как теоретический материал, так и практические навыки.

Современные тенденции развития технологий свидетельствуют о том, что компьютерное моделирование будет играть всё более значимую роль в образовательном процессе. С развитием искусственного интеллекта, виртуальной и дополненной реальности открываются новые горизонты для создания иммерсивных и интерактивных обучающих сред. Это позволяет студентам и школьникам не просто наблюдать модельные процессы, но и активно участвовать в них, принимать решения и анализировать последствия в реальном времени.

В перспективе можно ожидать, что моделирование станет неотъемлемой частью не только технических или естественнонаучных дисциплин, но и гуманитарных направлений, включая историю, экономику, психологию. Это даст возможность преподавателям создавать более гибкие и персонализированные учебные траектории, а учащимся — развивать критическое мышление, навыки анализа и проектной деятельности.

Заключение

Компьютерное моделирование является мощным инструментом, способствующим качественному изменению образовательного процесса. Оно расширяет горизонты традиционного обучения, делая его более наглядным, интерактивным и научно-ориентированным. Для успешной реализации потенциала моделирования необходимо обеспечить методическую поддержку педагогов, модернизацию материально-технической базы и разработку адаптированных учебных моделей.

Список литературы:

1. Лангтанген Х. П. Python и вычислительная наука. — М.: ДМК Пресс, 2014.
2. Бокова А. А. Применение компьютерного моделирования в образовании // Новое слово в науке. — 2021.
3. Сидоренко И. В. Инновационные технологии в обучении информатике // Молодой ученый. — 2024.
4. Матвеев С. В. Основы научных вычислений на Python. — М.: Горячая линия – Телеком, 2020.
5. Цифровая трансформация образования: от изменения средств к развитию деятельности / П.Д. Рабинович, К.Е. Заведенский, М.Э. Кушнир и др. // Информатика и образование. – 2021.