Введение к работе
Актуальность темы. Быстрое развитие современных компьютерных технологий позволяет включать в классические методы обучения визуализацию объектов изучения, анимацию, средства мультимедиа. Соответственное использование компьютера приобретает особенное значение для естественнонаучных дисциплин, так как такое включение позволяет лучше представить изучаемый объект и, как следствие, лучше понять законы его изменения. Изучение теории колебаний при помощи компьютера имеет большое значение, так как с одной стороны это важная наука для многих студентов, изучающих дисциплины естественнонаучного цикла, в особенности — технические науки, а с другой стороны современные возможности компьютера позволяют привлечь внимание студента к объектам изучения при помощи яркого изложения материала, множественных иллюстраций и звукового сопровождения, заостряющего внимание на важных вопросах. Использование таких возможностей способно значительно обогатить классический процесс обучения.
При помощи компьютерных средств обучения может быть эффективно решена проблема факультативных дополнительных занятий и осуществлена помощь при тестировании знаний. Компьютерные средства обучения позволяют студенту следовать своему собственному темпу усвоения знаний и позволяют повторять пройденный материал любое требуемое число раз. Тестирование при помощи компьютера может быть использовано как для самопроверки, так и как элемент работы на семинаре. Использование таких возможностей может значительно обогатить традиционный процесс изучения теории колебаний.
Цель работы. Целью работы является создание интегрированной мультимедиа обучающей и исследовательской среды по теории колебаний, содержащей такие компьютерные приложения, как практикум, учебник и задачник, работающие на компьютерах Intel-платформы под управлением Windows 95/98. Для нормального функционирования всех частей среды необходим IBM-совместимый компьютер с процессором не ниже 486 и монитором SVGA.
Методы исследования. В работе используются общие методы механики, методы теории колебаний, методы компьютерного моделирования, численного интегрирования систем дифференциальных уравнений, информационные технологии.
Научная новизна. Разработана информационная модель курса теории колебаний, позволяющая построить для него компьютерное обучающее пособие, элементы которого осуществляют функции компьютерного практикума, учебника и задачника.
Теоретическая и практическая ценность. В работе введена рас-ширеная концепция реализации компьютерной обучающей среды и на ее основе построен пакет обучающих приложений по теории колебаний. Реализованная интегрированная среда может быть использована в традиционном процессе обучения или как новый элемент обучения, самообразования, а также для тестирования знаний и самопроверки. Компьютерный практикум может быть использован для исследования движения механических систем. Компьютерный задачник, входящий в среду, может быть использован при проведении контрольных работ и оценке знаний студентов.
Апробация диссертации. Результаты работы докладывались в МГУ на конференции "Ломоносовские чтения" (1998 г), на И-ом Всесоюзном семинаре-совещании заведующих кафедрами теоретической механики (1999 г), на Х-ой международной конференции "Вычислительная механика и современные прикладные программные системы" в Переслав-ле-Залесском (1999 г), на семинаре "Компьютеры в математическом образовании инженеров" в Московском Энергетическом институте (Техническом университете), на семинаре кафедры теоретической механики в Московском Энергетическом институте (Техническом университете).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре работы, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. В приложении приведены задачи созданной базы задач по теории колебаний. Список литературы содержит 62 наименования. Общий объем диссертации составляет 106 страниц.