Оновлення змісту дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оновлення змісту дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка"

Бондаренко М.А.

Анотації

Бондаренко М.А.

Оновлення змісту дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка"

Розглядається питання оновлення змісту дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка" з використанням нової версії системи математичних розрахунків Mathcad13-1, яка має могутній засіб роботи з тривимірними графіками.

Бондаренко Н.А.

Обновление содержания дисциплины "Информатика и вычислительная техника"

Рассматриваются вопросы обновления содержания дисциплины "Информатика и вычислительная техника" с использованием новой версии системы математических расчетов Mathcad13-1, которая имеет мощный способ работы с трехмерными графиками.

N. Bondarenko

The improvement of curriculum of the subject "Informatics and computing engineering"

The questions of the improvement of curriculum of the subject "Informatics and computing engineering" with the use of update version of the system of the mathematical calculations Mathcad13-1, which has the mighty mean of work with the three-dimensional graphs, are discussed.

Постановка проблеми. У дисципліні "Інформатика та обчислювальна техніка" для спеціальності 6.010100.01 "Професійне навчання. Електроенергетика" вивчається середовище програмування Mathcad. У 2007 році з'явилася нова версія Mathcad 13-1, яка відноситься до класу додатків PSE (problem solution environment- програмне середовище для розв'язування задач).

Нова версія системи Mathcad13-1 може застосовуватися в математичному моделюванні, науково-дослідних та інженерно-технічних розрахунках. Основними досягненнями цієї версії системи є простота використання, "природний" спосіб запису математичних виразів, могутній апарат обчислень. Особливо виділяється можливість побудови тривимірної графіки.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У нашій роботі "Програмування у середовищі Mathcad 12" розглядаються відомості про систему математичних та інженерних розрахунків Mathcad 12 [3]. За допомогою Mathcad 12 виконуються досить складні інженерні розрахунки та наукові дослідження за використанням різних чисельних алгоритмів. Розглядається велика кількість прикладів розв'язання інженерних задач за допомогою системи Mathcad 12. У публікаціях [1, 2] розглядаються питання складання програм для математичних розрахунків за допомогою системи Mathcad. У цій статті розглядається можливість роботи з тривимірною графікою згідно з навчальним процесом в Українській інженерно-педагогічний академії (УІПА).

Постановка завдання. У рамках зазначеної проблеми необхідно розглянути питання застосування нової версії Mathcad 13-1 у навчальному процесі згідно з дисципліною "Інформатика та обчислювальна техніка".

Виклад основного матеріалу. В УІПА для підготовки бакалаврів спеціальності 6.010100.01 "Професійне навчання. Електроенергетика" кафедра "Інформатики та комп'ютерних технологій" застосовує інноваційні технології в дисципліні "Інформатика та обчислювальна техніка".

Сьогодні для науково-технічних розрахунків на комп'ютерах використовуються не тільки традиційні мови програмування та електронні таблиці, а спеціальні математичні програми типу Mathematica, Matlab, Maple, Mathcad, Gauss, Reduce, Eureca тощо.

Математичні пакети, особливо Mathcad, (найпопулярніший пакет із перерахованого списку), дозволяють спеціалістам та студентам у конкретній науково- технічній галузі швидко освоїти роботу на комп'ютері та реалізувати на них різні математичні моделі.

Покажемо деякі з них на простих прикладах.

Перш за все, необхідно відзначити простоту побудови таких графіків. Достатньо ввести необхідне визначення функції (рис. 1), натиснути клавіші Ctrl+2 (або вибрати команди меню Insert -> Graph -> Surface Plot) і в місцезаповнювачі ввести ім'я функції. Графік готовий (рис. 2).

Рис. 1. Введення визначення функції F(x, у)

Рис. 2. Тривимірний графік функції F(x, у)

Слід відзначити можливість вільного обертання графіка у всіх площинах. Це дозволяє розглянути графік зверху, збоку, знизу, під будь-яким кутом. При цьому таке обертання легко здійснюється за допомогою миші (рис. 3).

Рис 3. Інший вигляд графіка функції F(x, у)

Mathcad 13-1 має можливість налагодження тривимірних графіків, тобто задати колірну гаму контурів та поверхонь, основних і допоміжних ліній. Цим досягається яскравість та наочність тривимірного зображення.

Здійснюється це просто. Подвійним натисненням на графік відкривається вікно настройки, на вкладках якого задаються необхідні параметри (рис. 4).

Рис. 4. Вікно налагодження параметрів графіка функції F(x, у)

Навчаючий може "перетворити" побудований графік (рис. 5).

Рис. 5. Графік функції F(x, у) після налагодження

Mathcad 13-1 має можливість задати функцію в параметричному вигляді. Для цього достатньо задати параметричну залежність зміни аргументів та функції (рис. 6). математичний графік студент

Рис. 6. Графік функції F(x, у), заданої в параметричному вигляді Mathcad 13-1 будує графіки на відрізку [-5, +5] по кожній осі.

Ці значення можна змінити у вікні налагодження. Наприклад, якщо необхідно побудувати графік функції F(x, у)= x / у, то слід змінити діапазон аргументу у, щоб уникнути ділення на нуль (у таких випадках графік не будується і видається повідомлення про помилку). Змінивши діапазон по кожній осі, наприклад, на [+1, +10], отримаємо необхідний графік.

Слід відзначити такий важливий педагогічний момент. Студенти, починаючи працювати з тривимірною графікою в Mathcad 13-1, незмінно дивуються тому, як виглядають у тривимірному зображенні графіки простих функцій, особливо тригонометричних. Це викликає у них інтерес та стимулює до подальшого вивчення системи.

Наведемо декілька прикладів таких графіків (рис. 7 - 9).

Рис. 7. Графік функції F(x, у)= sin(x)· cos(y)

Рис. 8. Графік функції F(x, у)= tg (x) · tg (y)

Рис. 9. Графік функції F(x, у)= tg (x) · tg (y), заданої в параметричному вигляді

Висновки

Підготовка науково-педагогічних кадрів сучасного рівня неможлива без оновлення дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка" для спеціальності 6.010100.01 "Професійне навчання. Електроенергетика". Сьогодні підготовка висококваліфікованих інженерів-педагогів має бути орієнтована на їхнє уміння застосовувати в навчальному процесі всі досягнення сучасних комп'ютерних технологій. Однією з таких технологій є нова версія системи математичних розрахунків Mathcad13-1, яка має могутній засіб роботи з тривимірними графіками.

Перехід від традиційного процедурного програмування до нових версій популярних математичних пакетів, особливо Mathcad13-1, дає змогу розглядати його не тільки як середовище програмування, але й як певну сферу культури, яка складає пласт світової культури спілкування з комп'ютером.

Перспективи подальших досліджень. Подальші дослідження будуть спрямовані на постійному оновленні дисципліни "Інформатика та обчислювальна техніка" для спеціальності 6.010100.01 "Професійне навчання. Електроенергетика", в якій вивчається середовище програмування Mathcad із використанням інноваційних методів навчання сучасних студентів - майбутніх висококваліфікованих спеціалістів.

Література

1. Ю.М. Бидасюк. Mathsoft Mathcad.- М: Издательский дом "Вильямс", 2004.- 224с.

2. Д. Кирьянов. Mathcad 12.- СПб: ДХВ- Петербург, 2005.- 556с.

3. М.А. Бондаренко. Програмування у середовищі Mathcad 12.- Харків: ФОП., 2006.- 444с.

Размещено на Allbest.ru