Применение кейс-метода при реализации модуля «Математическое моделирование в системе maple» в форме однодневной школы

NovaInfo 28, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Физико-математические науки
Просмотров за месяц: 1
CC BY-NC

Аннотация

В работе описывается применение метода активного проблемно-ситуационного анализа кейс-метода при реализации модуля «Математическое моделирование в системе Maple» в форме однодневной школы. Приведено описание исследовательского кейса, предполагающего создание и анализ математической модели.

Ключевые слова

КЕЙС-МЕТОД, ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ КЕЙС, ОДНОДНЕВНАЯ ШКОЛА, MAPLE

Текст научной работы

Исследовательский кейс выступает моделью для получения нового знания о ситуации и поведения в ней [1]. Обучающая функция кейс-метода заключается в получении компетенций в научном исследовании посредством использования метода моделирования, поэтому при реализации модуля дополнительного профессионального образования «Математическое моделирование в системе Maple» в форме однодневной школы предусмотрено применение кейс-метода. Данный модуль размещен и доступен на платформе поддержки электронного обучения и дистанционных образовательных технологий САФУ имени М.В. Ломоносова Sakai [2].

Целью разработки модуля является приобретение компетенций слушателями однодневной школы в области математического моделирования реальных объектов и явлений с помощью системы Maple. Однодневная школа — модуль дополнительного профессионального образования объемом не более 8 часов (6 аудиторных часов, 2 часа самостоятельной работы), направленного на совершенствование уровня актуальных профессиональных компетенций научно-педагогических работников [3].

Графические возможности системы Maple, в частности, возможность создания двумерных и трехмерных моделей, анимации, представленные программные процедуры символьных вычислений и численного интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений, сплайновой интерполяции функций позволяют рассматривать Maple в качестве современного инструмента математического моделирования объектов.

Кейсы в модуле созданы по принципам формирования исследовательской модели с целью применения каждого из них как метода повышения квалификации. Ситуационная задача в кейс-проекте «Построение траектории движения электрона в атоме» сформулирована следующим образом: Траектория движения электронов в атоме по d и f орбиталям соответственно может быть описана уравнениями в сферических координатах [4]:

\rho=\left|3\cos^2\varphi-1\right|, \rho=\left|\sin\varphi\cos\varphi\cos\theta\right|

Задание по кейсу

  1. Определите, какие функции следует использовать;
  2. Аргументируйте свое решение;
  3. Определите опции, которые необходимо указать для корректной визуализации;
  4. Создайте визуализацию;
  5. Смоделируйте изменение программного кода, если тело будет удаляться в бесконечность.

Комментарии к ситуации кейса

Начинать работу с кейсом следует с определения функций из стандартной библиотеки Maple. Особое внимание при решении кейса следует обратить на уравнения движения, которые записаны в сферической системе координат, потому необходимо в этом случае применить функцию plot3d со сферическими координатами в параметре (рисунок 1). Получите графические модели траекторий движения электронов в атоме по f орбитали. Для более качественного анализа ситуации установите инструменты визуализации модели.

- Листинг программы и графические модели траекторий движения электронов в атоме по d орбитали
Рисунок 1. Листинг программы и графические модели траекторий движения электронов в атоме по d орбитали

Кейс «Построение траектории движения электрона в атоме» содержит теоретический материал: глоссарий, лекцию «Команды пакета Maple, используемые для реализации графических построений». Исходный контроль знаний по теме осуществляется в форме интерактивного теста.

Доминирование исследовательской функции в нем позволяет довольно эффективно использовать его в научно-исследовательской деятельности. Методы математического моделирования оптимизируют как исследование фундаментальных физических явлений, так и решение прикладных задач.

Анализ кейса и поиск эффективной формы представления этого анализа в аудитории представляет собой наиболее серьезную фазу обучения, которая предусматривает выявление фактов и определения частей проблемы, а также их соотношение.

С помощью кейс-метода слушатели курса имеют возможность проявить и совершенствовать аналитические навыки, научиться работать в команде, применять на практике теоретический материал.

Таким образом, кейс-метод — это инновационный метод обучения в вузе, направленный на решение определенной проблемы, которая формулируется, исходя из условий реальной учебной ситуации, учитывающий все особенности модуля и формирующий необходимые компетенции.

Читайте также

Список литературы

  1. GATEWAY TO CASE STUDY METHOD. Источники кейсов URL: http://www.casemethod.ru/base1.php?tbl=artikel&id=2 (дата обращения 4.12.2014) Система Sakai. URL: https://sakai.pomorsu.ru (дата обращения 4.12.2014).
  2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ В рамках мероприятии 1.1. Создание современной системы Организации образовательного процесса ЛОТ «Разработка программ однодневных школ». URL: http://narfu.ru/upload/iblock/3ef/tekhnicheskoe-zadanie-odnodnevnye-shkoly.pdf (дата обращения 4.12.2014).
  3. Борщевский А. Я. Строение атомных частиц. Водородоподобные атомы − Москва, 2010. URL: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/borschevskii/1part.pdf (дата обращения 4.12.2014).

Цитировать

Гермидер, О.В. Применение кейс-метода при реализации модуля «Математическое моделирование в системе maple» в форме однодневной школы / О.В. Гермидер, Е.А. Смоленская. — Текст : электронный // NovaInfo, 2014. — № 28. — URL: https://novainfo.ru/article/2667 (дата обращения: 30.09.2022).

Поделиться