Имитационное моделирование различных процессов при изучении объектно ориентированного программирования

учитель информатики и ИКТ

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №59

с углубленным изучением предметов»

Заводского района г.Саратова.

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОБЪЕКТНО ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ.

С 2007 учебного года согласно БУП 2004 в МОУ «СОШ №59 с углубленным изучением предметов» в девятых классах началось изучение курса информатики и ИКТ. Особенностью изучения курса стало то, что данный курс ранее учащимися не изучался и все изучение информатики на базовом уровне основной школы пришлось изучать в течении одного года по два часа в неделю.

Так же особенностью преподавания курса информатики в школе является то, на данный момент большинство учащихся имеет дома компьютер, а некоторые, даже несколько.

Результаты мониторинга учащихся школы

С одной стороны это упрощает работу с учащимися, так как простейшие пользовательские навыки работы на компьютере у детей присутствуют. Но в то же время дома компьютер используется, в основном, для игр, просмотра фильмов, прослушивания музыки. У детей присутствует идеализация компьютера, «компьютер может все», нет четкого представления о том, что компьютер выполняет только программу, и от того как она составлена зависит работа компьютера.

С целью развенчания у детей представления о «всемогуществе», компьютера при изучении темы «Алгоритмизации» упор делался на самостоятельную разработку программ учащихся, с той целью, чтобы они прочувствовали, что «правильность» работы компьютера зависит от того, как составлена программа.

При изучении темы «Основы алгоритмизации и объектно ориентированного программирования» упор делался на программирование реальных моделей, с которыми учащимся приходилось сталкиваться в жизни или на других уроках в школе.

Преподавание велось по УМК Н. Угриновича «Информатика 9. Базовый курс». Программное обеспечение Microsoft 2008 Express Edition скачанное с официального сайта Microsoft.

Среда программирования Visual Basic выбрана из-за отсутствия проблемы с лицензированием, доступности освоения учащимися с разной степенью подготовки, доступности программного обеспечения, развитой справочной системы.

Рассмотрим пример одного проекта, выполняемого учащимися - «Значение числа π».

Данный проект позволяет познакомить учащихся с простейшим программированием, графическими возможностями в среде Visual Basic, вспомнить сведения из курса математики, теории вероятностей, что позволяет снять дополнительную нагрузку с учащихся в ходе интеграции курса информатики с другими предметами.

Проект «Значение числа π» заключается в наглядном определении значения числа, методом Монте Карло.

Число π определяем как отношение числа случайно попавших точек в квадрат и вписанный в него круг.

При построении математической модели задачи вспоминаем формулы вычисления площадей квадрата и круга.

S_кв=R² и S_кр=(2R)²

Отношение S_кв/ S_кр равно отношению случайно попавших точек N_кв/N_кр.

Тогда π=4·N_кр / N_кв.

Построенная математическая модель реализуется с помощью формы, позволяющей задавать количество случайных точек и наглядно отображать их положение на экране.

Модель позволяет изучить генератор случайных чисел, условный оператор, оператор цикла, ввод и вывод данных, компьютерную систему координат, компьютерную графику.

Исходная форма проекта

Public Class Form1

Dim n, i, s, ix, iy As Integer, p, x, y As Single

Dim Graph1 As Graphics

Dim Pen1 As New Pen(Color.Blue, 3)

Dim DrawFont As New Font("Arial", 10)

Dim DrawBrash As New SolidBrush(Color.Black)
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click

n = Val(TextBox1.Text)

s = 0

Randomize()

x = Rnd() * 2 - 1

y = Rnd() * 2 - 1

If x ^ 2 + y ^ 2 <= 1 Then s = s + 1

ix = Int(x * 130 + 150)

iy = Int(y * 130 + 150)

Pen1.Color = Color.Green

Graph1.DrawEllipse(Pen1, ix - 1, iy + 1, 2, 2)

Next i

Pen1.Color = Color.Blue

Graph1.DrawLine(Pen1, 150, 20, 150, 280)

Graph1.DrawRectangle(Pen1, 20, 20, 260, 260)

Graph1.DrawEllipse(Pen1, 20, 20, 260, 260)

p = 4 * s / n

TextBox2.Text = p

TextBox3.Text = Math.Abs(p - 3.141592)

End Sub
Private Sub Button1_Click_1(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

TextBox2.Text = ""

TextBox3.Text = ""

Graph1 = Me.PictureBox1.CreateGraphics()

Graph1.Clear(Color.White)

Graph1.DrawLine(Pen1, 20, 150, 280, 150)

Graph1.DrawLine(Pen1, 150, 20, 150, 280)

Graph1.DrawString("Y", DrawFont, Brushes.Black, 155, 5)

Graph1.DrawString("X", DrawFont, Brushes.Black, 285, 135)

Graph1.DrawString("0", DrawFont, Brushes.Black, 135, 155)

Graph1.DrawString("1", DrawFont, Brushes.Black, 135, 5)

Graph1.DrawString("1", DrawFont, Brushes.Black, 285, 155)

Graph1.DrawString("-1", DrawFont, Brushes.Black, 5, 155)

Graph1.DrawString("-1", DrawFont, Brushes.Black, 135, 285)

Graph1.DrawRectangle(Pen1, 20, 20, 260, 260)

Graph1.DrawEllipse(Pen1, 20, 20, 260, 260)
End Sub

Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load

End Class

Р
еализованный проект позволяет выполнить экспериментальную работу по определению числа π, задавая различные значения количества случайных точек, сделать вывод о точности полученного значения числа π.

N	π	∆π
10	3,6	0,458407904
100	3	0,141592
1000	3,084	0,057591889
10000	3,1364	0,005192015
100000	3,14088	0,000711892
1000000	3,140996	0,000596020
10000000	3,141694	0,000102307

Таким образом, реализация имитационной модели позволяет усвоить учащимися важность правильно составленной программы для корректной работы компьютера.

Проекты, выполненные учащимися 9-х классов.

Реализуя свои проекты, учащиеся глубже осознают возможности метода ООП, используя подключаемые библиотеки, понимают, что они тоже написаны, как и все программы, людьми, а людям свойственно ошибаться. Таким образом, у детей исчезает склонность к идеализации компьютера, они начинают понимать, что сделать и отладить хорошую программу довольно сложно, начинают уважать труд разработчиков программного обеспечения.

Источники информации.

А.П. Грачева. Методика обучения информатики в условиях формирования здоровьесберегающей среды школы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук. М.: Российская академия образования, 2007.

Л.И. Бирюков. Моделирование физических задач в среде Visual Basic. http://files.1september.ru/festival/articles/500270.html.