Информационно-коммуникационных технологии как средство повышения качества подготовки обучающихся Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Клоков А.С., Ламонина Л.В., Веретенников В.Н. Информационно-коммуникационных технологии как средство повышения качества подготовки обучающихся // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. -2017. -№1 (8) январь - март. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/2017/1/35-statya-2017-1/766-00293. - ISSN 2413-4066

УДК 51.004

Клоков Александр Сергеевич

Кандидат физико-математических наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]

Ламонина Людмила Владимировна

Старший преподаватель ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск lv. [email protected]

Веретенников Виктор Николаевич

Студент

ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск vn.veretennikov1513 @omgau.org

Информационно-коммуникационных технологии как средство повышения качества

подготовки обучающихся

Аннотация: В статье рассматриваются подходы повышения качества профессиональной подготовки, обучающихся средствами информационно-коммуникационных технологий, на примере использования базы знаний WolframAlpha. Статья представляет интерес в первую очередь для обучающихся инженерных направлений подготовки, а также преподавателям при проведении занятий по естественнонаучным дисциплинам.

Ключевые слова: база знаний WolframAlpha, обучение, качество высшего образования, информационно-коммуникационные технологии.

Глобальное внедрение компьютерных технологий во все сферы деятельности, формирование новых коммуникаций и высокоавтоматизированной информационной среды стали не только началом преобразования традиционной системы высшего образования, но и первым шагом к формированию информационного общества. В связи с развитием технологической составляющей, в России каждый обучающийся должен научиться использовать информационно - коммуникативные технологии (ИКТ) в своём обучении. Преподаватель является консультантом в освоении ИКТ, а также сам активно использует технологии в своей работе, тем самым подавая пример. Информационные и коммуникационные технологии с каждым днем все больше проникают в различные сферы образовательной деятельности, способствуя повышению эффективности обучения.

В сети Интернет имеется множество вычислительных калькуляторов и веб-сайтов, с помощью которых можно осуществлять вычислительные процессы различной сложности. База знаний WolframAlpha [2, 3], содержащая разнообразные средства для поиска ответов на

поставленные вопросы из различных областей знаний, является наиболее удобным инструментом в процессе преподавания в высшей школе естественнонаучных дисциплин. Преподаватель перестает быть для обучающихся единственным источником информации, а становится в большей степени консультантом, а процесс обучения более продуктивным и качественным.

«Внедрение ИКТ в образовательный процесс не столько насущная необходимость, сколько осознанный процесс технологизации рутинных процессов с целью высвобождения творческой энергии личности современного общества. Информационно-коммуникационные технологии проникают в образование извне через быт, культуру и производственную среду. Ответный процесс овладения технологиями в образовательной среде распространяется все шире, отвечая запросу времени, одновременно вызывая необходимость переструктурирования. В глобальном плане примером успешной реализации ИКТ стало появление Интернета - всемирной компьютерной сети с ее практически неограниченными возможностями сбора и хранения информации, передачи ее индивидуально каждому пользователю» [3].

WolframAlpha - база знаний, которая по запросу предоставляет данные об окружающем мире в числах и огромное количество сведений в числовом измерении и идеально подходит для вычислений.

Применение базы знаний WolframAlpha как для самоконтроля, так и для анализа полученных результатов, предоставляет дополнительные возможности в самостоятельной работе обучающихся. Полученные навыки работы в среде WolframAlpha могут использоваться при изучении естественнонаучных дисциплин [4].

Ниже рассмотрим примеры решения нелинейных уравнений демонстрирующих эффективность использования базы знаний WolframAlpha. Данные примеры характеризуются тем, что для их решения без применения современных ИКТ требуется несколько десятков часов ручного счёта и знаний различных алгоритмов решения задач подобного типа. Данная база знаний содержит большое количество вычислительных средств решения задач, не требующих больших затрат времени для составления запросов, понятных WolframAlpha.

Пример. Вычислить с девятью значащими цифрами корень уравнения у = я3 — х — 1

Решение. Составим запрос вида, рис. 1: ввести solve [xA3-x-1=0] и нажать Enter.

solve [*А3-х-1 =0] * В I

в т Ж ф iis WebApps = Examples ЭС Random

Input interpretation:

solve х3 — х — 1 = 0

Results: ] Fewer digits | ( More digits Exact forms IbtHntCTHHTR.imuo;»

X Я 1.32471795724475

х а -0.662358978622373 - 0.5622795120623011 je я -0.662358978622373 + 0.562279512062301 i

Enlarge | i Data | ® Customize A Plaintext | 4> Interactive

Roots in the complex plane:

Im[s)

0.6 .

0.4

0.2

-0.2 -0.4 -0.6

Рис. 1.

Пример. Вычислить с пятью значащими цифрами первые два положительных корня уравнения f(x) = 0,3969 — jrstiLT 4 ^-J |jF(:t-}| = 0, где P(x} = x2 — 3,54x -+ 2,60;

Решение. Составим запрос вида, рис. 2: ввести

solve [0.8969-x*sin(x)+(1/2)*sqrt(abs(xA2-3.54*x+2.60))=0, 0<x<1.5] и нажать Enter.

WolframAlpha iisri,.

solve S0.B969-**sin(K)+(1 /2)*sqr1(abs(x*2-3.54*x+2.60))=G, 0<x<1 5] В

Input interpretation:

0.8969 -ysin(x) +■ solve ^ •J I*2-3.54*4-2.6| =0

0 < x < 1.5 |г| is the absolute value of z

Results: More digits !

x « 1.04000 Open code ¿5b

xw 1.20863

x « 1.04000

© Download page POWERED BYTHE WOLFRAM LANGUAGE

Рис. 2

Пример. Вычислить с пятью значащими цифрами первые три положительных корня уравнения f(_x) = 0,37 — xsinx + ^\х2 — 3,54% 4 2,6С| = 0.

Решение. Составим запрос вида, рис. 3: ввести

solve [0.87-x*sin(x)+sqrt(abs(xA2-3.54*x+2.60))=0, 1<x<1.6] и нажать Enter.

& WolframAlpha

computations knowledge engine*

solve |Q.87-x*sin(x)+sqrt(abs(x*2-3.S4*x+2.60))=:Or1<x<i 6]

В в ^

:sF WebApps = Examples DZ Random

Input interpretation:

0.87 - х sin(x) -l- л/ be2 - 3.54x4-2.61 =0 solve 1 1

Kx < 1.6

\s\ б the absolute value of z

x s> 1. □405229516781814918057909 I ss 1.5728881547777167680527738 x я) 1.0395283586102274562932446

I Fewer digits J I More digits |

Рис. 3.

Пример. Вычислить с пятью десятичными знаками все вещественные корни уравнения

у = 2х~ — arcsin

-I- 1Д25* - 0,940723 = О.

Решение. Составим запрос вида, рис. 4: ввести

solve [2*xM-arcsm((3*sm(x)A2-iy(1+sm(x)A2))+1.125*x-0.940723=0] и нажать Enter.

Рис. 4.

Пример. Вычислить с пятью десятичными знаками все вещественные корни уравнения

у = 2х4 — дтши --1- 1г125х — 0,940723 = 0 в интервале 0<х<0.6.

l+jtfi^j?

Решение. Составим запрос вида, рис. 5: ввести

solve [2*xA4-arcsin((3*sin(x)A2-1)/(1+sin(x)A2))+1.125*x-0.940723=0, 0<x<0.6] и нажать

Enter.

<&WolframAlpha

solve [2*i'4-arcsin((3*sin(x)"Z-1V(1+sin(x)-2))+1.125*x-D.94Q723=Q,Q<*<0.6]

а ш в щ sil Web Apps = Examples ЭС Random

input Interpretation:

2*4 - sin-1 solve (3 sin2(л) - 1 I 1 4- sin2(*) | + 1.125* -0.940723 - 0

0 < х < Q.6

sin 1 (jr) is the inverse sine function

Results:

x = 0.521863 Open code

0.522718

© Download рвде POWERED BY THE WOLFRAM LANGUAGE

Related Queries:

= plot 2 xA4 - sln*(-1)((3 slnA2(x) -1)/(1 + si... = series of 0<x<0,6 wrt x

= second derivative 0 - x = transcendental equation

= 2 z*4- sinA(-l)((3 sin"2(z)-1)/(1 + sinA2(...

Рис. 5.

Пример. Проверить первый корень х=0.521863. Решение. Составим запрос вида, рис. 6: ввести

у= 2*хл4-агс^п((3*^п(х)л2-1)/( 1+sin(x)л2))+ 1.125*х-0.940723, х=0.521863

Рис. 6.

Пример. Проверить второй корень х=0.522718. Решение. Составим запрос вида, рис. 7: ввести

у= 2*хл4-агс^п((3*^п(х)л2-1)/( 1+sin(x)л2))+ 1.125*х-0.940723, х=0.522718

Рис. 7.

действительные

корни

системы

Пример. Определить все

ЛС*; У) = *УЪ + огсХд ^ - 2,50 = 0Г

/2 С1;У) = х У ~ + + 0,75) = 0.]

Решение. Составим запрос вида, рис. 8: ввести х*уЛ3+^апЛ(-1Хх/у)-2.50=0, х+у-^т(х^т(у)+0.75)=0

Примечание. агсЬд - =1апА(-1 )(х/у) у

Нашли два решения системы х1=0.439029, у1 = 1.72428 рис. 8., х2=1.60329, у2=0.972455

рис. 9.

<&\Л/о11та т А1 рИа гязх~

I х*у*3+1ап"(-1 )(х/у)-2.50=0, х+у-(з1п(х)+31п(у)+0.75)=0

И И Ш г»

::: ШеЬ Аррэ = Е*атр1е5 ЭС Random

{лгу3 + - 2 5 = х + У ~ <5'п<*> + «П(У> + °-75) = 0

Ё5Ы|Ъ

{х-у3 + - 2.5 = 0, * - 51п(лг) + у - яп<у) - 0.75 = 0}

Ореп сойе

(х) туег5е1апдеп1Гипсйоп

Р1мо15о1ш1оп

- 2.5 = О — +у-ап(у| -0.75 = О

\ Еп1агде | А 0а1а | 9 СияЮтЬе | А Р1ат1ех1 | % 1п1егас11уе

Рис. 8.

$£WolframAlpha

x*y"3+tan*(-T )(x/y)-2.50=0, xty-(sin(x)+sin(y)+0.75)=Q В

::: WebApps =

Рис. 9.

Пример. Исследовать систему:

AG= 2x2 —xy — Sx+l = 0,j

и определить с восемью значащими цифрами все её действительные корни. Решение. Составим запрос вида, рис. 10: ввести solve [2*xA2-x*y-5*x+1=0, x+3*log(x)-yA2=0, x,y] Примечание. Igx = log(x)

Рис. 10.

Использование ИКТ в учебном процессе требует перестройки содержания и организации учебной деятельности. Решения выше приведенных примеров показывает, что развитие информационно-коммуникационных технологий (использование базы знаний WolframAlpha) дает широкую возможность для новых методов и методик в высшем образовании и тем самым для повышения его качества. При использовании базы знаний WolframAlpha не требуется специальная математическая подготовка, а вполне достаточно

знаний работы с данной системой. Повышение качества образования на основе ИКТ создает условия для ускорения процессов внедрения передовых достижений в образование.

Безусловно, за использованием информационно-коммуникационных технологий будущее. Преподавателям необходимо осваивать новые методы, применять их на своих занятиях.

Ссылки на источники:

1. Гончаров Д.К. Коммуникационные технологии в образовательном процессе информационного общества. Сборник научных статей «Социология ИКТ» Выпуск I Составитель и ответственный редактор: кандидат социологических наук Н.И. Комарова. -URL: http://screen.ru/ikt/goncharov03.html [19.02.2017].

2. WolframAlpha: Computational Knowledge Engine. Режимдоступа: http://www.wolframalpha.com/ - [19.02.2017].

3. Книга Стивена Вольфрама «Элементарное введение в язык Wolfram Language» (перевод поста Stephen Wolfram "I Wrote a Book—To Teach the Wolfram Language".) - URL: https://habrahabr.ru/company/wolfram/blog/273601/. - [19.02.2017].

4. Клоков А.С., Сорокин А.Н. WolframAlpha как рабочая среда для студентов, изучающих курс теоретической механики // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. -№4 (7) октябрь - декабрь. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/2016-god77/32-statya-2016-4/463-00208. - ISSN 2413-4066.

5. Фильчаков П. Ф. Численные и графические методы прикладной математики: справочник/ П. Ф. Фильчаков; отв. ред. акад. АН УССР Ю. А. Митропольский. Киев: Наукова думка, 1970. -800 с.: ил.

Aleksandr Klokov

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Lyudmila Lamonina

Senior Instructor

FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Viktor Veretennikov

student of group 204, specialty 23.03.03

Operation of transport and technological mechanisms and systems, Omsk State Agricultural University, Omsk vn.veretennikov1513 @omgau.org

Information and Communication Technology as a Means of Improving the Quality of

Vocational Training Students

Abstract: The article examines the approaches to improve the quality of vocational training of students by means of information and communication technologies on the example of the use WolframAlpha's knowledge base. The article is of interest primarily for students of engineering training areas, as well as teachers during lessons.

Keywords: WolframAlpha knowledge base, training, quality of higher education, information and communication technologies.