У педагогічній практиці поняття «модель» трактується як деякий об'єкт, дещо подібний (аналогічний) до оригіналу. Моделювання найбільш адекватне сучасним вимогам до системи освіти методом включення комп'ютера в навчання, яке забезпечує активний вид навчально-пізнавальної діяльності учнів.
Переваги навчального комп'ютерного моделювання пов'язані з подоланням формальності засвоєння знань, розвитком дослідницьких і конструкторських навичок, розвитком інтелектуальних здібностей учнів. Використання комп'ютерного моделювання в навчальному процесі (дослідження явищ на основі готових моделей, побудова моделей самими учнями) дозволяє підвищити інтенсивність навчання і активність пізнавальної діяльності учнів.
Комп'ютерна модель — це комп'ютерно-базоване середовище (набір програм і даних) для обчислювального експерименту, яке об’єднує в собі на основі математичної моделі явища чи процесу засоби аналізу об'єкта експерименту та відображення інформації. Виділення даного поняття дозволило визначити перший класифікаційний рівень поділу моделей натрадиційні і комп'ютерні. Однак існують моделі, які мають властивості і традиційних і комп'ютерних. Такі моделі будемо називати комп'ютерними інформаційними моделями.
Зазначимо, що:
- • комп’ютерна інформаційна модель являє собою сукупність символів деякого алфавіту, тому є традиційною моделлю;
- • комп'ютерна інформаційна модель може опрацьовуватися за допомогою комп'ютера з використанням відповідних програмних засобів, тому є комп'ютерною моделлю;
- • принциповою основою можливості застосування комп'ютера для аналізу математичних моделей у обчислювальному експерименті є алгоритмічний характер математичних моделей.
Навчальні комп'ютерні моделі й навчальні інформаційні моделі одержали назву демонстраційних прикладів.
Усі навчальні моделі відповідно до їх призначення умовно можна поділити на моделі-замінники моделі-уявлення, моделі-інтерпретатори, дослідницькі моделі та комп'ютерні моделі
Навчальні комп’ютерні моделі мають дві основні відмінності від традиційних навчальних моделей:
- • універсальність навчальних комп'ютерних моделей,
- • навчальні комп'ютерні моделі є не лише засобом опанування знаннями, а й роблять доступними способи діяльності робота з навчальними комп'ютерними моделями дозволяє учням опанувати вміння і навички користувача комп'ютера.
Ці особливості дозволяють виділити навчальні комп'ютерні моделі в окремий клас Поняття «навчальна інформаційна модель» визначаться як комп'ютерно-базоване середовище, яке об'єднує в собі на основі комп'ютерної інформаційної моделі засоби експериментування з об’єктом дослідження і розвинуті засоби відображення інформації
Навчальні інформаційні моделі можна поділити на такі і групи
- а) моделі алгоритмів зберігання, передавання і опрацювання інформації,
- б) моделі структур даних,
- в) моделі віртуальних машин,
- г) моделі, які демонструють реалізацію об'єктно-орієнтованого підходу до комп’ютерного інформаційного моделювання.
Учитель може здійснювати добір навчальних інформаційних моделей, які найбільш адекватні тому чи іншому етапу дидактичною циклу навчання. Наприклад, при поясненні нового матеріалу і на етапі закріплення доцільно віддавати перевагу роботі учнів з навчальними інформаційними моделями типів а), б), г), а навчальні інформаційні моделі типу в) ефективніше використовувати при організації самостійної роботи школярів.
У практичній діяльності вчителя часто виникає необхідність використання системи навчальних інформаційних моделей які описують процес конструювання об'єктів або віртуальних машин. Методичне призначення подібних демонстрацій при навчанні програмуванню описано Н.Віртом «Читачеві демонструється, як поступово створюється програма йому надаються різні «моментальні знімки» її розвитку, причому ці розробки демонструють метод поетапного уточнення деталей. Я вважаю важливим розглядаючи програми в їхостаточному випадку приділяти достатньо уваги деталям оскільки саме в них приховуються основні труднощі в програмуванні».
Для скорочення будемо називати навчальні інформаційні моделі демонстраційними прикладами.
Демонстраційні приклади при навчанні програмування представлені у вигляді вихідних текстів програм мовою програмування. Томучасто комп’ютерні засоби навчання для підтримки методу демонстраційних прикладів мінімальні потрібен лише текстовий процесор (бажано з підтримкою гіпертексту) і система програмування обраною мовою. Важливо зазначити, що метод демонстраційних прикладів найчастіше використовується в формі лабораторних робіт (лабораторного практикуму).
Використання методу демонстраційних прикладів при навчанні програмуванню базується на концепції відомого методиста в навчанні програмуванню Н.Вірта «Програмування — це мистецтво конструювання. Як можна навчити конструкторській, винахідницькій діяльності. Існує такий метод виділити найпростіші будівельні блоки із багатьох вже існуючих програм і дати їх систематичний опис. Але програмування являє собою велику і різнопланову діяльність, яка часто потребує складної розумової праці. Помилково вважати, що її можназвести лише до використання готових рецептів. За метод навчання нам лишається обрати ретельний добір і розгляд характерних прикладів. Зрозуміло, не слід вважати, що вивчення прикладів усім однаково корисно. При цьому підході багато залежить від кмітливості й інтуїції учня »
Для реалізації цього методу навчання вчитель створює для кожної лабораторної роботи методичні вказівки, які повинні містити
- 1) текст, до якого входить
- - програмне формулювання теми, основна мета, вимоги до підготовки учнів, результати навчання, що плануються,
- - стислий опис теорії (понять і алгоритмів), яка необхідна для виконання завдання,
- 2) демонстраційні приклади. При складанні і доборі демонстраційних прикладів необхідно дотримуватися принципу Н.Вірта «подавати програми в їх остаточному вигляді тією мовою, щоб вони могли реально виконуватися в обчислювальній машині»,
- 3) завдання для самостійного виконання:
Учитель може використовувати демонстраційні приклади не лише для формування вмінь та навичок учнів, а й при вивченні нового теоретичного матеріалу, узагальненні й систематизації знань і для підсумкового контролю.
Метод демонстраційних прикладів доцільно використовувати при вивченні прикладних програм.
Використання методу демонстраційних прикладів дозволяє інтенсифікувати спілкування учнів між собою і з вчителем, який проводить лабораторні роботи, передавати один одному демонстраційні приклади, що були написані іншими учнями аналізувати їх, модифікувати тощо.
Даний метод дозволяє використовувати метод «учнівського підручника». Метод можна використовувати на лабораторних роботах, присвячених систематизації і узагальненню знань. Суть його полягає в тому, що учні одержують на свої комп’ютери демонстраційні приклади з теми, що вивчається, і за допомогою текстового процесора доповнюють його таким чином, щоб запропонований матеріал був цікавим і пізнавальним для товаришів.
Для підготовки «учнівського підручника» від учнів вимагається:
- • самостійне вивчення додаткової наукової і методичної літератури;
- • активне застосування одержаних знань на практиці;
- • уміння розв'язувати основні типи задач з теми, що вивчається, тому що, як правило, вказівки до лабораторної роботи закінчуються підрозділом «приклади розв'язування задач», в яких наводяться умови задач, розв'язки яких потрібно було включити в демонстраційні приклади;
- • уміння чітко і ясно викласти свої знання.
Наприкінці такої лабораторної роботи кожен учень, користуючись локальною мережею, може передати на комп'ютер вчителя свій варіант демонстраційних прикладів. Кращі варіанти обговорюються. Розвитком подібного методу є методи «бригадного» і «класного» підручника.
Зазначимо, що відомий у методиці навчання математики метод ключових завдань є до деякої міри безмашинним варіантом методу демонстраційних прикладів. Ключовою задачею називається задача, оволодіння способам розв'язування якої дозволяє учневі розв'язувати будь-яку задачу з даної теми на рівні шкільних вимог. Метод ключових задач заснований на тому, що розв'язування більшості шкільних завдань зводиться до розв'язування певної послідовності заздалегідь дібраних учителем ключових задач.
Однак, застосовуючи метод демонстраційних прикладів учителеві необхідно врахувати, що деякі процедури і функції, які використовуються в даному методі, — лише приклади, за зразком і подібністю яких можна створювати реальні програми опрацювання інформації. Іноді спроби безпосереднього застосування тієї чи іншої процедури чи функції можуть не відразу привести до мети, оскільки сама постановка задачі в деяких демонстраційних прикладах умовна. Вчитель повинен пояснити учням, що практична реалізація того чи іншого алгоритму може потребувати суттєвої модифікації демонстраційних прикладів.