Департамент образования города Москвы
Государственное образовательноеучреждениевысшего профессионального образования города Москвы
Московский городской педагогическийуниверситет
Математический факультет
Кафедра информатики и прикладнойматематики
Дипломная работа
По теме:
Создание с помощью средств пакета Mapleдемонстрационных материалов в виде библиотеки процедур к уроку информатики потеме
«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
Введение
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
Глава2. Использование инструментальных средств Maple при изучение темы «Кодирование звука»
§2.1 Психологические аспекты работы учителей и учеников смультимедиа-средствами
§2.2 Извлечение из государственного стандарта
§2.3 Программная разработка библиотеки процедур по теме«Кодирование звука»
§2.4 Конспект урока по теме «Кодирование звука» сиспользованием разработанной библиотеки процедур (перечень индивидуальныхзаданий)
Вывод по второй главеЗаключение Библиография Приложение 1
/> ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемыисследования.Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) с каждым днем все большепроникают в различные сферы образовательной деятельности. Этому способствуют,как внешние факторы, связанные с повсеместной информатизацией общества инеобходимостью соответствующей подготовки специалистов, так и внутренние факторы,связанные с распространением в учебных заведениях современной компьютернойтехники и программного обеспечения, принятием государственных имежгосударственных программ информатизации образования, появлением необходимогоопыта информатизации у все большего количества педагогов. В большинстве случаевиспользование средств информатизации оказывает реальное положительное влияниена интенсификацию труда учителей школ, а также на эффективность обученияшкольников.
Одним из мировых лидеровв компьютеризации математических вычислений (в том числе символьных) являетсякорпорация Waterloo Maple Inc. (Канада), выпускающая программный продукт Maple. Последняя версия Maple охватывает почти всю математику,начиная с элементарной математики и заканчивая специальными математическимиразделами. Maple — математическое windows-приложение, позволяющее решатьзадачи из этого широчайшего диапазона за минимальное время.
Программырешений основных математических задач и геометрических построений, составленныеавторами Maple, предоставляются пользователю толькоименами, в круглых скобках после которых вводятся необходимые данные. Учитываязависимость 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 встроенныхфункций, тем более что их в Mapleболее 3000. Для сравнения, в MathCAD-2000их только около 300.
Необходимость внедренияновых информационных технологий в учебный процесс не вызывает сомнений.Современное общество характеризует процесс активного использованияинформационного ресурса в качестве общественного продукта в условияхфункционирования всемирной информационной сети, которая позволяет обеспечитьдоступ к информации без каких-либо существенных ограничений по объему искорости транслируемой информации.
Цель дипломной работы: создать библиотеку процедур спомощью программы Maple к школьномууроку по информатике по теме «Кодирование звука».
Объектом исследования является процесс обученияинформатике в основной школе.
Предметом исследования является использование пакета Maple в преподавании информатики при изучении темы«Кодирование звука».
Гипотеза исследования: использование компьютерного математического пакета Maple позволит оптимизировать учебныйпроцесс и улучшить усвоение материала при изучении темы «Кодирование звука».
Задачи исследования:
1. Изучениеучебно-методической литературы по компьютерному математическому пакету Мар1е;
2. Разработка конспектаурока по теме «Кодирование звука» с использованием пакета демонстрационныхпроцедур, написанных с помощью языка Maple.
3. Разработка заданий потеме урока.
Практическая значимость полученных результатов заключается в том, чторазработан конспект школьного урока по информатике на тему «Кодирование звука»с применением компьютерного математического пакета Maple.
/>ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИВ ШКОЛЬНОМ ОБУЧЕНИИ§1.1Сравнительный анализ инструментальных средств
Mathcad – программное средство, среда длявыполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов,снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом, котораяпредоставляет пользователю инструменты для работы с формулами, числами,графиками и текстами. В среде Mathcad доступны более сотни операторов илогических функций, предназначенных для численного и символьного решения математическихзадач различной сложности. Меню в Mathcad не представляет собой ничегонеобычного: как и во многих других программах имеются различные панелиинструментов, 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 склавиатуры, а также функции.
MATLAB – это интерактивная система,основным объектом которой является массив, для которого не требуется указыватьразмерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанныес векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, которое понадобилосьбы для программирования на скалярных языках типа C или FORTRAN.
Система MATLAB – этоодновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболеесильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаныпрограммы для многократного использования. Пользователь может сам написатьспециализированные 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 называемыеэлементарные функции и огромное количество неэлементарных; алгебраические илогические операции. Система Mathematica очень широко распространена в мире, еюзахвачены огромные области применения в научных и инженерных исследованиях, атакже в системе образования. [1]
Программа Maple(последняя версия 10.02) — своего рода патриарх в семействе систем символьнойматематики и до сих пор является одним из лидеров среди универсальных системсимвольных вычислений. Она предоставляет пользователю удобную интеллектуальную средудля математических исследований любого уровня и пользуется особой популярностьюв научной среде. Отметим, что символьный анализатор программы Maple является наиболеесильной частью этого ПО, поэтому именно он был позаимствован и включен в ряддругих CAE-пакетов, таких как MathCad и MatLab, а также в состав пакетов дляподготовки научных публикаций Scientific WorkPlace и Math Office for Word.
Пакет Maple —совместная разработка Университета Ватерлоо (шт. Онтарио, Канада) и Высшейтехнической школы (ETHZ, Цюрих, Швейцария). Для его продажи была созданаспециальная компания — Waterloo Maple, Inc., которая, к сожалению, большепрославилась математической проработкой своего проекта, чем уровнем егокоммерческой реализации. В результате система Maple ранее была доступнапреимущественно узкому кругу профессионалов. Сейчас эта компания работаетсовместно с более преуспевающей в коммерции и в проработке пользовательскогоинтерфейса математических систем фирмой MathSoft, Inc. — создательницей весьмапопулярных и массовых систем для численных расчетов MathCad, ставшихмеждународным стандартом для технических вычислений.
Mapleпредоставляет удобную среду для компьютерных экспериментов, в ходе которыхпробуются различные подходы к задаче, анализируются частные решения, а принеобходимости программирования отбираются требующие особой скорости фрагменты.Пакет позволяет создавать интегрированные среды с участием других систем иуниверсальных языков программирования высокого уровня. Когда расчетыпроизведены и требуется оформить результаты, то можно использовать средстваэтого 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 наэкране результат их выполнения. При этом пакет Maple совсем не похож натрадиционную среду программирования, где требуется жесткая формализация всехпеременных и действий с ними. Здесь же автоматически обеспечивается выборподходящих типов переменных и проверяется корректность выполнения операций, такчто в общем случае не требуется описания переменных и строгой формализациизаписи.
Пакет Mapleсостоит из ядра (процедур, написанных на языке С и хорошо оптимизированных),библиотеки, написанной на Maple-языке, и развитого внешнего интерфейса. Ядровыполняет большинство базовых операций, а библиотека содержит множество команд— процедур, выполняемых в режиме интерпретации. Интерфейс Maple основан наконцепции рабочего поля (worksheet) или документа, содержащего строкиввода-вывода и текст, а также графику.
Работа спакетом происходит в режиме интерпретатора. В строке ввода пользователь задаеткоманду, нажимает клавишу Enter и получает результат — строку (или строки)вывода либо сообщение об ошибочно введенной команде. Тут же выдаетсяприглашение вводить новую команду и т.д. [4]