Департамент образования города Москвы
Государственное образовательное учреждениевысшего профессионального образования города Москвы
Московский городской педагогический университет
Математический факультет
Кафедра информатики и прикладной математики
Дипломная работа
По теме:
Создание с помощью средств пакета Maple демонстрационных материалов в виде библиотеки процедурк уроку информатики по теме
«Кодирование звука»
По специальности 050202.65 «Информатика»
Студента 5 курса
Рулёва Михаила Викторовича
Научный руководитель:
доктор педагогических наук,
профессор кафедры ИПМ
Корнилов Виктор Семенович
Москва, 2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Информационные и коммуникационные технологии в школьном обучении
§1.1 Сравнительный анализ инструментальных средств
§1.2 Maple-язык и его синтаксис
§1.3 Технические и программные средства мультимедиа
Вывод по первой главе
Глава 2. Использование инструментальных средств Mapleпри изучение темы «Кодирование звука»
§2.1 Психологические аспекты работы учителей и учеников с мультимедиа-средствами
§2.2 Извлечение из государственного стандарта
§2.3 Программная разработка библиотеки процедур по теме «Кодирование звука»
Вывод по второй главе
Актуальность проблемы исследования. Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) с каждым днем все больше проникают в различные сферы образовательной деятельности. Этому способствуют, как внешние факторы, связанные с повсеместной информатизацией общества и необходимостью соответствующей подготовки специалистов, так и внутренние факторы, связанные с распространением в учебных заведениях современной компьютерной техники и программного обеспечения, принятием государственных и межгосударственных программ информатизации образования, появлением необходимого опыта информатизации у все большего количества педагогов. В большинстве случаев использование средств информатизации оказывает реальное положительное влияние на интенсификацию труда учителей школ, а также на эффективность обучения школьников.
Одним из мировых лидеров в компьютеризации математических вычислений (в том числе символьных) является корпорация WaterlooMapleInc. (Канада), выпускающая программный продукт Maple. Последняя версия Maple охватывает почти всю математику, начиная с элементарной математики и заканчивая специальными математическими разделами. Maple — математическое windows-приложение, позволяющее решать задачи из этого широчайшего диапазона за минимальное время.
Программы решений основных математических задач и геометрических построений, составленные авторами Maple, предоставляются пользователю только именами, в круглых скобках после которых вводятся необходимые данные. Учитывая зависимость от данных, их называют встроенными функциями. Задача пользователя — выстраивать из них и операторов нужные последовательности и задавать данные. Впрочем, часто оказывается, что достаточно воспользоваться одной из встроенных функций, тем более что их в Maple более 3000. Для сравнения, в MathCAD-2000 их только около 300.
Необходимость внедрения новых информационных технологий в учебный процесс не вызывает сомнений. Современное общество характеризует процесс активного использования информационного ресурса в качестве общественного продукта в условиях функционирования всемирной информационной сети, которая позволяет обеспечить доступ к информации без каких-либо существенных ограничений по объему и скорости транслируемой информации.
Цель дипломной работы: создать библиотеку процедур с помощью программы Maple к школьному уроку по информатике по теме «Кодирование звука».
Объектом исследования является процесс обучения информатике в основной школе.
Предметом исследованияявляется использование пакета Maple в преподавании информатики при изучении темы «Кодирование звука».
Гипотеза исследования: использование компьютерного математического пакета Maple позволит оптимизировать учебный процесс и улучшить усвоение материала при изучении темы «Кодирование звука».
Задачи исследования:
1. Изучение учебно-методической литературы по компьютерному математическому пакету Мар1е;
2. Разработка конспекта урока по теме «Кодирование звука» с использованием пакета демонстрационных процедур, написанных с помощью языка Maple.
3. Разработка заданий по теме урока.
Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что разработан конспект школьного урока по информатике на тему «Кодирование звука» с применением компьютерного математического пакета Maple.
Mathcad – программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов, снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом, которая предоставляет пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами. В среде Mathcad доступны более сотни операторов и логических функций, предназначенных для численного и символьного решения математических задач различной сложности. Меню в Mathcad не представляет собой ничего необычного: как и во многих других программах имеются различные панели инструментов, панель форматирования. Кроме того есть панель "Математика", которая включает в себя такие панели как "Калькулятор", "Графика", "Матрицы", "Вычисления", "Исчисление", "Логический", "Программирование", "Греческий" и "Символьный". Эти панели содержат различные символы, не набираемые с клавиатуры, а также функции.
MATLAB – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, которое понадобилось бы для программирования на скалярных языках типа C или FORTRAN.
Система MATLAB – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов.
Система Mathematica, созданная лет десять тому назад, имеет чрезвычайно широкий набор средств, переводящих сложные математические алгоритмы в программы. Все так называемые элементарные функции и огромное количество неэлементарных; алгебраические и логические операции. Система Mathematica очень широко распространена в мире, ею захвачены огромные области применения в научных и инженерных исследованиях, а также в системе образования. [1]
Программа Maple (последняя версия 10.02) — своего рода патриарх в семействе систем символьной математики и до сих пор является одним из лидеров среди универсальных систем символьных вычислений. Она предоставляет пользователю удобную интеллектуальную среду для математических исследований любого уровня и пользуется особой популярностью в научной среде. Отметим, что символьный анализатор программы Maple является наиболее сильной частью этого ПО, поэтому именно он был позаимствован и включен в ряд других CAE-пакетов, таких как MathCad и MatLab, а также в состав пакетов для подготовки научных публикаций Scientific WorkPlace и Math Office for Word.
Пакет Maple — совместная разработка Университета Ватерлоо (шт. Онтарио, Канада) и Высшей технической школы (ETHZ, Цюрих, Швейцария). Для его продажи была создана специальная компания — Waterloo Maple, Inc., которая, к сожалению, больше прославилась математической проработкой своего проекта, чем уровнем его коммерческой реализации. В результате система Maple ранее была доступна преимущественно узкому кругу профессионалов. Сейчас эта компания работает совместно с более преуспевающей в коммерции и в проработке пользовательского интерфейса математических систем фирмой MathSoft, Inc. — создательницей весьма популярных и массовых систем для численных расчетов MathCad, ставших международным стандартом для технических вычислений.
Maple предоставляет удобную среду для компьютерных экспериментов, в ходе которых пробуются различные подходы к задаче, анализируются частные решения, а при необходимости программирования отбираются требующие особой скорости фрагменты. Пакет позволяет создавать интегрированные среды с участием других систем и универсальных языков программирования высокого уровня. Когда расчеты произведены и требуется оформить результаты, то можно использовать средства этого пакета для визуализации данных и подготовки иллюстраций для публикации. Для завершения работы остается подготовить печатный материал (отчет, статью, книгу) прямо в среде Maple, а затем можно приступать к очередному исследованию. Работа проходит интерактивно — пользователь вводит команды и тут же видит на экране результат их выполнения. При этом пакет Maple совсем не похож на традиционную среду программирования, где требуется жесткая формализация всех переменных и действий с ними. Здесь же автоматически обеспечивается выбор подходящих типов переменных и проверяется корректность выполнения операций, так что в общем случае не требуется описания переменных и строгой формализации записи.