«Разработка электронного учебно-методического комплекса «компьютерное моделирование»» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…. 4

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА… 7

1.1 Сущность электронного учебно-методического комплекса…. 7

1.2 Этапы проектирования электронного учебно-методического

комплекса…. 8

1.3 Основные типы технологий, применяемых в учебных заведениях нового типа…. 11

ВЫВОД ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ…. 20

ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА…. 22

2.1 Компьютерное моделирование и социология…. 22

2.1.1 Моделирование как метод познания… 22

2.1.2 Виды моделирования…. 24

2.1.3 Аналитическое и статистическое моделирование…. 25

2.1.4 Имитационное моделирование…. 26

2.2.2 Методы компьютерного моделирования…. 29

2.2.3 Визуализация модели…. 30

2.3 Моделирование социальных процессов…. 30

2.3.1 Социальный процесс и формализация…. 30

2.3.2 Подходы к моделированию в социологии…. 32

2.4 Обоснование проектных решений… 36

2.4.1 Основание выбора технического обеспечения…. 36

2.4.2 Обоснование выбора программного обеспечения… 37

2.4.3 Обоснование выбора технологического обеспечения… 38

ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ…. 38

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА…. 40

3.1 Техническое задание…. 40

3.2 Проектирование электронного учебника…. 44

3.3Условия выполнения программы…. 53

3.4 Поэтапная разработка электронного учебного пособия… 59

ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ…. 61

ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЦИАЛЬНЫХ

ОБЪЕКТОВ»… 63

4.1 Определение трудоемкости разработки ЭУМК «Компьютерное моделирование социальных объектов»…. 63

4.2 Расчет затрат на разработку учебно-методического комплекса «Компьютерное моделирование социальных объектов»… 64

4.3 Определение возможной цены разработанного учебно-методического комплекса «Компьютерное моделирование социальных объектов»…. 70

ВЫВОД ПО 4 ГЛАВЕ… 70

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…. 71

ЛИТЕРАТУРА… 73

ПРИЛОЖЕНИЯ…. 75

Введение

Благодаря интенсивному развитию информатики и компьютерных технологий стало намного проще решать сложные задачи, требующие больших временных и финансовых затрат. Намного упростить их решение возможно с использованием моделирования. Одним из наиболее распространенных и удобных способов моделирования является компьютерное моделирование объектов и процессов реального мира.

Одной из причин неудач социологических прогнозов является несоответствие теоретических воззрений социологов реалиям общественной жизни. В естественных науках подобные несоответствия ликвидируются посредством проведения экспериментов. Увы, эксперимент в социологии либо невозможен, либо связан с огромными материальными затратами. Последнее особенно важно иметь в виду, поскольку развитие науки демонстрирует, что теория для своего утверждения требует неоднократного повторения эксперимента, причем желательно разными коллективами. Одним из выходов из сложившейся ситуации является компьютерное экспериментирование (computer simulation), то есть эксперименты проводятся не с группами реальных, живых людей, а с их компьютерными аналогами. Вместо реального общества объектом исследования становится "искусственное общество", состоящее из агентов - компьютерных моделей реальных людей.

Электронный учебно-методический комплекс посвящен проблемам компьютерного моделирование социальных процессов, которое включает в себя: разделы с учебными пособиями по изучению дисциплины "Математическое моделирование социальных систем"

Актуальность: В современной системе образования возрастает роль информационных технологий, охватывают дополнительные возможности, как для повышения качества и эффективности процесса обучения, так и для расширения сферы его применения. Быстрыми темпами развивается новая прогрессивная форма организации учебного процесса на основе самостоятельного обучения ученика с помощью электронных учебно-методических комплексов.

Объектом исследования является электронные учебно-методические комплексы по дисциплине.

Предметом исследования является структура и технология создания электронного учебно-методического комплекса “Компьютерное моделирование социальных объектов”.

Целью является создание электронного учебно-методического комплекса “Компьютерное моделирование социальных объектов” и его практическая реализация.

Для достижения цели дипломной работы были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать специальную, педагогическую, психологическую литературу для выявления особенностей проектирования ЭУМК.

2. Рассмотреть и определить этапы проектирования и создания ЭМУК

3. Разработать содержание электронного учебно-методического комплекса, в полной мере содержащего материал, необходимый и достаточный для понимания вопроса “Компьютерное моделирование социальных объектов”.

Практическая значимость: Компьютерные модели имеют много преимуществ по сравнению с другими подходами при изучении социальных процессов. В частности, они дают возможность учитывать большое количество переменных, предсказывать развитие нелинейных процессов, возникновение синергетических эффектов (качественной трансформации структуры исследуемого объекта в результате непредсказуемого изменения состояния). Кроме того, они позволяют не только получить прогноз, но и найти с помощью вычислительных экспериментов, какие управляющие воздействия приведут к наиболее благоприятному развитию событий.

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКС

1.1 Сущность электронного учебно-методического комплекса

Разработка электронных учебно-методических комплексов в среде мультимедиа является длительным и дорогостоящим процессом, поэтому важно хорошо представлять себе все основные этапы создания компьютерного учебного курса и возможные принимаемые на каждом этапе разработки решения. На предварительном этапе осуществляется выбор темы мультимедиа-издания для представления в среде мультимедиа. Должны быть выявлены уже существующие мультимедиа-издания по данной дисциплине, определены предполагаемые затраты и время, необходимые для создания комплекса, а также его возможный тираж и аудитория, которой адресован курс. Тип аудитории позволяет определить общие требования к мультимедиа-изданию. Электронные учебно-методические комплексы должны учитывать особенности обучения, связанные с различным уровнем общей подготовки обучаемых и уровнем их компьютерных знаний, что может потребовать введения средств предварительного тестирования для оценки имеющихся знаний и подстройки системы для оптимального изложения. Мультимедиа-материал специального образования должен учитывать уровень подготовки, давать возможность не повторять уже известные темы, обеспечивать наличие самой последней информации в данной предметной области.

1.2 Этапы проектирования электронного учебно-методического комплекса

Подготовительный этап. Любой электронный учебно-методический комплекс должен содержать электронный учебник, основой которого является:

• текстовая информация;

• демонстрационный материал: изображение;

• интерактивно-мультимедийные системы;

• системы проверки знаний: программы тренажеры (учебно-пробные), тесты.

Поэтому на подготовительном этапе предполагается написание текста курса, подбор иллюстративного и справочного материала, создание эскизов интерфейса и сценария обучающей программы, а также сценариев отдельных блоков (анимационных фрагментов, видеофрагментов, программ, реализующих компьютерное моделирование, блоков проверки знаний и т.п.). На этом же этапе при желании (или необходимости) разрабатываются различные варианты представления учебного материала (как по форме, так и по содержанию) в зависимости от психологического типа обучаемого. В этом случае может оказаться необходимым проведение также и входного психологического тестирования. При работе с текстом учебного курса необходимо выполнить его структуризацию с определением точного перечня всех необходимых тем, которые должны быть изложены в данном курсе, делением на главы, параграфы и т.п. Каждый раздел и весь учебный курс в целом достигнут цели, если изначально определено, какие знания и навыки студент должен приобрести. Исходя из этого, целесообразно использовать разные мнемонические приемы, включая шрифтовые выделения, использование графики, рисунков и мультипликации. Для этой цели имеет смысл усилить обобщение выводов: включить сводку основных формул, сформулировать основные положения, составить таблицы. Текст желательно тщательно отредактировать, чтобы не вносить в него в дальнейшем больших изменений. Окончательно отредактированный текст преобразуется в гипертекст.

Параллельно с написанием текста курса проводится работа над сценарием мультимедиа составляющей курса. Сценарий мультимедиа подразумевает подробный перечень соответствующих компонентов и тем курса, а также предварительное описание его структуры, которая будет реализовываться в дальнейшем. Сюда относятся: описание анимационных, аудио- и видео фрагментов, иллюстраций, и т.п. Написание сценария производится с учетом возможностей выбранного программного обеспечения и имеющихся исходных материалов. Полный сценарий курса подразумевает использование обычного текста и гипертекста со ссылками на связанные темы, разделы или понятия, на изображения, звуки, видеофрагменты, использование табличной информации, иллюстративного материала (графиков, схем, рисунков), анимированных рисунков, фотоматериалов, аудио- и видеофрагментов, компьютерных моделей.

Основной этап. На основном этапе выполняются работы по непосредственному созданию ЭУМК Содержание при этом должно превалировать над формой его представления. Форма представления материала должна быть как можно более строгой. Страница не должна содержать лишней информации (графической или текстовой), которая могла бы отвлечь внимание читающего. Фон должен быть монотонным, но необязательно белым. Предпочтительно использование светлого фона, при этом текст должен быть написан темным цветом, например, черным или темно-синим. Не стоит использовать темный фон и светлый шрифт – это будет утомлять глаза читателя. При подборе гарнитуры шрифта следует исходить из того, что читаемость текста, написанного гарнитурой без серифов (засечек), выше, чем текста, написанного гарнитурой с засечками. При этом следует полностью отказаться от использования мелких размеров шрифтовых гарнитур. При включении в программу графических изображений нужно учитывать, что страницы будут просматриваться в системах с разным графическим разрешением и глубиной цвета, и ориентироваться на аппаратные средства, доступные большинству потенциальных пользователей обучающей программы. Использование графических форматов, поддерживающих сжатие изображения (GIF, JPEG и т.п.), позволит сократить общий объем обучающей программы.

Анимация предоставляет практически неограниченные возможности по имитации ситуаций и демонстрации движения объектов, позволяющие передать зрителю визуальное выражение фрагментов текста и звука. Существует множество программных средств создания двухмерной (2D) и трехмерной (3D) анимации для разных компьютерных платформ: персональных компьютеров и графических станций. Для создания видеофрагментов используются программно-технические комплексы компьютерного видеомонтажа. При этом желательно заранее подготовить библиотеки изображений и звуков, которые могут понадобиться при монтаже. Основную нагрузку по обеспечению качества монтажа несет программное обеспечение. Одним из элементов, активно влияющих на восприятие материала, является звук. Звук может присутствовать в виде фраз, произносимых диктором, диалога персонажей или звукового сопровождения видеофрагмента. Для работы со звуком используют различное программное обеспечение, позволяющее проигрывать, записывать, а также синтезировать звуки.

Завершающий этап. Создание различных элементов мультимедиа-курсов может осуществляться параллельно. Их объединение происходит на завершающем этапе. Курс распределяется на темы, формируется система гипертекстовых ссылок. Большие объемы информации, характерные для учебных мультимедиа курсов, станут доступными только при наличии продуманного интерфейса и системы навигации.

После проведения завершающего этапа происходит тестирование и доработка курса. Прошедший тестирование мультимедиа-курс должен быть зарегистрирован как интеллектуальная собственность. При этом необходимо учесть авторские права коллектива разработчиков, принимавших участие в создании мультимедиа-курса.

Представляется полезным сопровождение курса после его тиражирования, разумеется, только для «легальных» пользователей: оперативное устранение возможных ошибок, поставка новых дополнительных модулей, обновление справочной информации и т.п.

1.3 Основные типы технологий, применяемых в учебных заведениях нового типа

Учебные электронные издания. Программно-методические и учебно-методические материалы могут быть выпущены как моноиздания и как сборники. Моноиздание включает одно произведение, а сборник - несколько произведений учебной литературы.

Ясно, что учебник, учебное пособие, курс и конспект лекций могут выходить в свет только в виде моноизданий, а практикум, хрестоматия, книга для чтения - в виде сборников. Что касается учебных планов, учебных программ, методических указаний и руководств, заданий для практических занятий, то их выпускают преимущественно в виде моноизданий. Хотя в отдельных случаях более предпочтительны были бы сборники. Так, можно сформировать сборник из произведений одного жанра, включив в него все учебные программы по данному направлению, специальности, или сборник заданий для самостоятельной работы студентов по всем предметам курса, входящим в учебный план. С методической точки зрения такое объединение материалов дает возможность учащемуся заранее представить весь процесс овладения специальностью, заблаговременно готовиться к тем или иным занятиям, выполняемым на разных курсах, самостоятельно выявлять связь между ними, накапливать постепенно библиографические материалы, создавая собственную информационную базу.

Можно использовать другой принцип формирования такого сборника - включать в него материалы различных жанров по одному предмету: учебную программу, методические указания по изучению дисциплины, тематику контрольных работ и методические указания по их выполнению. Такие сборники целесообразно издавать прежде всего для студентов заочной формы обучения. Ознакомление с программой и методическими указаниями по изучению дисциплины позволит учащимся осознанно, обоснованно выбирать темы контрольных работ и выполнять их с учетом общих представлений о предмете.

Предисловие к сборникам должно отражать методическую направленность, содержать общую характеристику издания в целом, отмечать цели, задачи, особенности его создания и применения, включать данные об утверждении составляющих сборник материалов и принципах их отбора. Содержание сборника должно включать полный перечень названий входящих в сборник документов.

Подобные издания усиливают активность студентов, обеспечивают комплексность процесса овладения информацией.

По критерию организации текста может быть выделена еще одна группа ЭУМК - учебно-методические комплекты (ЭУМК). ЭУМК содержит как моноиздания, так и сборники, так как представляет собой комплект различных видов учебных изданий. Создание ЭУМК предпочтительнее, так как позволяет комплексно подходить к решению основных дидактических задач.

По форме изложения материала учебные издания могут быть разделены на следующие группы:

 конвекционные учебные издания,

 программированные учебные издания,

 проблемные учебные издания,

 комбинированные, или универсальные учебные издания.

Конвекционное учебное издание соответствует установившимся традициям классической педагогики и имеет энциклопедический или монографический характер. Реализует информационную функцию обучения.

Программированное учебное издание основано на обучении по системе "стимул-реакция". Имеет форму разветвленной или линейной программы. Такой учебник ориентирован прежде всего на самостоятельную работу студентов, раскрывает основы и методы получения знаний и их взаимодействие с профессиональными навыками.

Проблемное учебное издание базируется на теории проблемного обучения и направлено на развитие логического мышления, стимулирование творческой составляющей восприятия знаний.

Комбинированное, или универсальное учебное издание содержит отдельные элементы перечисленных моделей.

По природе основной информации электронные учебные издания могут быть разделены на следующие основные группы:

 текстовое (символьное) электронное издание - ЭУМК, содержащее преимущественно текстовую информацию, представленную в форме, допускающей посимвольную обработку;

 изобразительное электронное издание - ЭУМК, содержащее преимущественно электронные образцы объектов, рассматриваемых как целостные графические сущности, представленные в форме, допускающей просмотр и печатное воспроизведение, но не допускающей посимвольной обработки;

 звуковое электронное издание - ЭУМК, содержащее цифровое представление звуковой информации в форме, допускающей ее прослушивание, но не предназначенной для печатного воспроизведения;

 программный продукт - самостоятельное, отчуждаемое произведение, представляющее собой публикацию текста программы или программ на языке программирования или в виде исполняемого кода;

 мультимедийное электронное издание - электронное издание, в котором присутствует информация различных форматов.

По технологии распространения ЭУМК подразделяются на следующие виды:

 локальное ЭУМК - электронное издание, предназначенное для локального использования и выпускающееся в виде определенного количества идентичных экземпляров (тиража) на переносимых машиночитаемых носителях;

 сетевое электронное издание - электронное издание, доступное потенциально неограниченному кругу пользователей через телекоммуникационные сети;

 электронное издание комбинированного распространения - электронное издание, которое может использоваться как в качестве локального, так и в качестве сетевого.

Все представленные принципы классификации позволяют учесть отдельные характеристики электронных средств учебного назначения. Можно использовать и другие критерии классификации, однако, вне зависимости от назначения, методики использования или технологии реализации, основой любого дидактического средства является учебный материал изучаемой предметной области.

Отбор этого материала (который осуществляется исходя из дидактических задач и методических принципов) никто, кроме преподавателя, провести не может.

По этой причине компьютерный курс должен быть не конгломератом разнородных модулей, а цельной многокомпонентной системой, отражающей научные и методические взгляды автора.

Заключение

В первой главе рассмотрели сущность, характеристики структуры, особенности и основные этапы проектирования и создания ЭУМК. Действительно внедрение ЭУМК способно при определенных условиях значительно повысить эффективность обучения.

Во второй главе подробно рассмотрели предметную область, где определили следующие основные понятия: компьютерное моделирование и социология, виды моделирования, электронное пособие и этапы его проектирования. Рассмотрели технические и технологические сущности по описанию функциональных задач, решаемых с помощью проектируемого модуля или системы. Согласно теме междисциплинарного дипломного проекта определили цель и задачи исследования. В разделе обоснование необходимости использования вычислительной техники и телекоммуникационных оборудований выбрали технологию и программу реализации поставленных задач и цели.

В третьей главе для проектирования и создания электронного пособия разработали техническое задание, содержащее общее положение и требования, состав и структуру, дизайн, назначение и цели создания электронного пособия. Для более точного определения информационных потоков, возникающих при разработке электронного пособия, рассмотрели модель информационных потоков, реализованный в Anylogic. Разработали сопроводительный документ, который содержит сдедующие пункты:

− программа и методика испытаний;

− руководство пользователя;

− руководство программиста.

Таким образом, в данном дипломном проекте согласно поставленной цели были решены следующие задачи:

− Анализ предметной области;

− Разработка технического задания;

− Разработка структуры электронного пособия;

− Проектирование электронного пособия;

− Подбор контента согласно структуре;

− Разработка электронного пособия.

Экономический расчет показал, что разработанный электронный учебно-методический комплекс будет стоить 52232,21 руб., а срок его окупаемости составляет 1 год.

Список литературы

Аберкромби ., Хилл С, Гернер Б.С.Социологический словарь / Под ред. С.А.Ерофеева. – М.: ОАО Изд-во "Экономика", 2000.

2. Антонов А.И.Медков В.М. Социология семьи. – М.: Изд-во МГУ. 1995.

3. Арутюнян М.Ю. Гендерные отношения в семье // Материалы I Российской летней школы по женским и тендерным исследованиям "Валдай - 96". – М.: МЦГИ, 1997.

4. Ахременко А.С. Политическое прогнозирование на российском фоне // Вестник московского университета. Сер. 12, политические науки. 1999. N1.

5. Бахвалов Л.А. Компьютерное моделирование: долгий путь к сияющим вершинам. // Компьютерра. 1997. е 40. С. 26 -36.

6. Бартоломью Д. Стохастические модели социальных процессов. – М.: Финансы и статистика, 1985.

7. Берн Э. Люди, которые играют в игры. Игры, в которые играют люди. – М: Центр общечеловеческих ценностей, 1990.

8. Бирюков Б.В. Гастеев Ю.А., Геллер Е.С. Моделирование. – М.: БСЭ, 1974.

9. Бодрова В.В. Работа или семья: что важнее для современной женщины. // Материалы I Российской летней школы по женским и тендерным исследованиям "Валдай - 96". – М.: МЦГИ, 1997.

10. Большой толковый социологический словарь (Collins). Пер. с англ. – М.: Вече, ACT, 1999.

11. Вернадский В.И.Философские мысли натуралиста. – М.: Наука, 1988.

12. Воронина О.А. Введение в гендерные исследования // Материалы I Российской летней школы по женским и тендерным исследованиям "Валдай - 96". – М.: МГЦИ, 1997

13. Гендерные исследования. – h**t:/www/gender.r*

14. Голод СИ. Тенденци трансформации семьи и брака. - h**t://w*w.nw.r*/sociolog/text/progolod.htm

15. Гумилев Л.Н. Этногенез и биосфера Земли. – М.: Танаис ДИ-ДИК, 1994. – 554 с.

16. Гумилев Л.Н. География этноса в исторический период // Звезда, 1990. N2.

17. Гуц А.К. Глобальная этносоциология. Омск: Омск. гос. ун-т, 1997. – 212 с.

18. Гуц А.К. Ланин Д.А. Никитин СВ. Учебный пакет программ ETNOS для моделирования эволюции этнических систем // Математические структуры и моделирование, 1998. Вып.2. C.128-131.

19. Дюркгейм Э. О разделении общественного труда. Метод социологии. – М.: Наука, 1991.

20. Западная социология / Ред.И.А. Громов, А.Ю. Мацкевич, В.А. Семенов. – СПБ. 1997.