Изучение математических дисциплин в компьютерной среде, страница 5

Обучаемый имеет возможность пропускать отдельныевопросы, воспользовавшись альтернативой «Следующий вопрос».В случае непонимания (отрицательный ответ) дается подробнаяразъяснительная информация с указанием перечня разделов для повторения и связей между ними, что определяет порядок повторенияматериала. В зависимости от наполнения после разъяснения может последовать проверочный вопрос, требующий смыслового ответа. Еслиответ на проверочный вопрос неверен, по желанию обучаемого можетбыть дано дополнительное разъяснение, объясняющее ход полученияправильного ответа.Если на вопрос самоконтроля обучаемый дал утвердительный ответ, проверочный вопрос можно игнорировать.Контрольная точка режима «Контроль понимания теории» будетописана ниже.26Режим «Решение упражнений»Работа обучаемого в режиме «Решение упражнений» включает:— обучение решению типовых упражнений по теме — режим «Типовые упражнения»;— проверку усвоения элементарных алгоритмов и приемов решения задач по теме — режим «Контрольные упражнения».Наименования режимов работы перечисляются в соответствующем меню, выбор режима работы осуществляется обучаемым самостоятельно или в последовательности, указанной преподавателем.

Альтернатива «Выход» предполагает возврат на предыдущий уровень работы.Действия обучаемого при решении типовых упражнений системойне регламентируются, т.е. обучаемый может работать в удобном емувременном режиме, может в любое время прервать работу, воспользовавшись альтернативой «Выход». В режиме «Контрольные упражнения» преждевременный выход запрещен — все контрольные заданиядолжны быть выполнены до конца.Типовые упражнения выдаются обучаемому последовательно, помере увеличения сложности. Обучаемый имеет возможность пропускать отдельные упражнения, выбирая альтернативу «Следующее упражнение».

Решение каждого типового упражнения разделено на дварежима: самостоятельно и по шагам, при этом предусмотрена возможность пользоваться справочником и подключаемыми внешними программами. Самостоятельное решение типового упражнения состоит вполучении численного ответа и введении его с клавиатуры ПЭВМ. Вслучае неспособности решить упражнение^ самостоятельно (дваждывведен неправильный ответ), обучаемый принудительно переходит кпошаговому решению.Каждый шаг типового упражнения — элементарная операция соответствующего алгоритма, выполнение каждого такого шага строгоконтролируется с выдачей соответствующих рекомендаций в случаеошибки. Если обучаемый допускал ошибки при пошаговом решенииупражнения, последовательность неверных шагов будет повторена заново.Контрольная точка режима «Решение упражнений» будет описананиже.Этап «Выработка умения».

Режим«Лабораторный практикум»Этот режим обучения поддерживается расчетно-логической системой (РЛС) или пакетами диалоговых программ.27К функциям оболочки на этапе «Выработка умения» относятся:— постановка заданий с рекомендациями их выполнения. Здесьвозможно предъявление обучаемому математической постановки задачи, формулировка задания на ее решение;— ввод алгоритма решения на математическом языке предмета.Под этим можно подразумевать выбор одного из алгоритмов предметной области для решения поставленной задачи или формированиесложного алгоритма как последовательности элементарных алгоритмов;— вывод результатов на ограниченном естественном языке предмета, использование графики.Реализация этапа «Выработка умения» в оболочке Ракель определяется только настраиваемой частью компьютерного курса, поэтомуработа обучаемого в режиме «Лабораторный практикум» целиком определяется спецификой предметной области и фантазией создателейпрограмм, реализующих практикум.Этап «Контроль».

Контрольныеточки оболочки РакельКонтроль этапа «Овладение информацией» состоит в проверкезнаний основополагающих формулировок теорем, определений, правил, без которых дальнейшая работа с данной темой затруднительна.После ответа на контрольные вопросы формируется перечень рекомендаций по повторению материала.Контроль знаний на этапе «Выработка понимания» состоит в ответе на контрольные вопросы, связанные с пониманием теоретическихоснов излагаемого материала, и решении контрольных упражнений.После ответа на контрольные вопросы формируются: переченьвопросов, на которые был дан неверный ответ, перечень рекомендацийпо повторению материала, перечень возможных причин ошибок.Ответ в контрольных упражнениях вводится с клавиатуры.

Правильное решение контрольных упражнений свидетельствует о достаточной подготовке обучаемого, позволяющей ему приступить к выполнению заданий на этапе «Выработка умения решать типовые задачи».Реализация контроля на этом этапе остается за разработчикомкомпьютерного курса, желательно, чтобы обучаемому предлагалосьответить на вопросы или решить небольшие по объему задачи, требующие ответа на смысловом уровне.

По результатам ответа должнапроисходить генерация дополнительных вопросов.В зависимости от специфики предметной области ответ на контрольные вопросы может выбираться из числа альтернативных, может28быть верна одна или несколько альтернатив; или конструироваться изнабора ключевых слов.'Глава 3.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСЧЕТНО-ЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫСПЕКТР В ОБУЧЕНИИ3:1. Назначение системы СпектрСистема Спектр используется при проведении лабораторных икурсовых работ на этапах выработки понимания теории и умения решать практические задачи. Расчетно-логическая система (РЛС)Спектр является проблемно-алгоритмической компонентой компьютерного курса «Спектральная форма математического описания линейных нестационарных систем управления» и используется при проведении лабораторных и курсовых работ по курсам «Теория управления» и «Основы построения кибернетических систем».Проблемно-ориентированная РЛС Спектр предназначена для решения задач расчета стационарных и нестационарных, непрерывных,дискретных и непрерывно-дискретных, линейных и имеющих релейные нелинейности систем управления (СУ).3.2.

Принципы построения системы СпектрВ основу построения системы Спектр положены следующие принципы:— описание модели предметной области семантической сетьюфреймов [11];— описание системы управления ее структурной схемой и использование для этого графического редактора структурных схем СУ;— автоматическое планирование вычислений, результатом которого является формирование расчетной программы;— использование спектрального метода наряду с методами моделирования и частотным методом [14, 16].Процесс планирования вычислений при расчете систем управления заключается в автоматическом построении расчетных программ наязыке программирования высокого уровня и использует принциптранслирующих «решателей задач».

При необходимости имеется возможность отредактировать сформированную программу.29Семантическая модель ПОтеории управленияi1ДФПдаспектр.метода1спектр.метода1IramспектральногоДФПчастот.методаДФПметодамодел.CABREDUCEпроцедурычисленного1MeIUДаЛJ3г1Графическийредакторстр.схем1МиДсЛИриВаНИлЧБаза данныхспектральногометода1i11База раечетны>задачРис.

3.1Основными компонентами системы Спектр являются следующиеподсистемы:— графический редактор структурных схем,— диалоговые формирователи программ (ДФП) анализа структурных схем СУ,— диалоговый калькулятор спектрального метода расчета,— база данных системы.На рис. 3.1 приведена схема построения системы Спектр.3.3. Технологический процесс расчета систем управленияТехнологический процесс решения задачи расчета СУ обычно реализуется в несколько этапов и включает в себя [11]:1) техническую постановку задачи,2) разбиение задачи на подзадачи,3) математическую постановку задачи,4) составление алгоритма решения задачи,5) программирование и отладку программы,6) выполнение расчетов с использованием составленной программы,7) анализ результатов расчета и принятие решения по дальнейшим шагам приближения к конечной цели проектирования или окончания расчета.30Использование расчетно-логической системы Спектр при решении расчета СУ позволяет автоматизировать наиболее рутинные этапы4) — 6) этого процесса.

Другой стороной использования программнойсистемы является предоставление удобных и интуитивно понятныхсредств для ввода в ЭВМ постановки задачи и наглядного представления результатов для их анализа и принятия решения о продолжениирасчета.При задании математической постановки задачи расчета СУ большое значение имеет выбор формы математической постановки задачи,например, описание СУ:— дифференциальными, конечно-разностными уравнениями,— интегральными и интегро-разностными уравнениями,— интегральными преобразованиями,— спектральными преобразованиями .Ввод математической модели СУ обычно осуществляется следующими способами:— задание СУ в виде системы дифференциальных уравнений,— задание структурной схемы СУ.В качестве входных воздействий при таком задании могут фигурировать сигналы, описывающие возмущения, управление и ненулевыеначальные условия.При решении задач расчета СУ учащийся должен уметь задаватьописание системы управления в одной из приведенных выше форм ивладеть соответствующими методами расчета.3.4.