Кушниренко Анатолий Георгиевич, канд. физ.-мат. наук, доцент, зав. отделом учебной информатики
г. Москва
Anatoly G. Kushnirenko, Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent, Head of the Educational Software Department
Moscow
Малый Александр Альбертович, младший научный сотрудник
г. Москва
Alexander A. Maly, Junior Research Scientist
Moscow
Начиная с первого отечественного школьного учебника по информатике, выпущенного под редакцией А. П. Ершова и В. М. Монахова в 1985 г., во многих пособиях по этому предмету тема «Компьютерное моделирование и компьютерный эксперимент» раскрывается на примерах моделирования физических процессов, разворачивающихся во времени и доступных непосредственному наблюдению. Для таких процессов идея дискретизации во времени может быть введена наглядно с помощью метафоры видеосъемки. В качестве физических процессов, моделируемых компьютерными программами, в российских учебниках информатики рассматривались такие процессы, как малое колебание груза на пружине, вытекание воды из кубического бака, падение человека без парашюта («затяжной прыжок») в атмосфере с учетом сопротивления воздуха, полет брошенного человеком небольшого предмета без учета сопротивления воздуха. Эти примеры содержательны, но в них нет никаких неочевидных выводов, которые без компьютерного моделирования получить нельзя. В статье в качестве более привлекательного объекта моделирования в школьном курсе информатики предлагается выбрать процесс вертикального взлета одноступенчатой ракеты с целью доставки научной аппаратуры в верхние слои атмосферы Земли и прилегающее к ним околоземное космическое пространство. Такие ракеты называются метеорологическими. Предложенный выбор объекта компьютерного моделирования интересен тем, что компьютерные эксперименты с построенной моделью позволяют получить новые результаты: спроектировать ракету, максимальная высота подъема которой парадоксально растет с увеличением полезной нагрузки, а также показать, что высоту подъема одноступенчатых метеорологических ракет можно было бы существенно увеличить, научись мы просто останавливать при разгоне ракетный двигатель на несколько секунд.
Since the first Russian school textbook on computer science edited by A. P. Ershov and V. M. Monakhov came out in 1985, the subject of “Computer simulation and computer experiment” has been explored through the simulation of physical processes unfolding in time and accessible to direct observation in many textbooks on Informatics. For such processes, the idea of temporal discretization can be introduced visually with the help of the videotaping metaphor. Russian Informatics textbooks examined a small oscillation of a load on a spring, water flowing out of a cubic tank, a fall of a person without a parachute (“delayed jump”) in the atmosphere considering air resistance as well as the flight of a small object thrown by a person disregarding air resistance as physical processes simulated by computer programs. These examples are informative, but they do not contain any unobvious conclusions that cannot be reached without computer simulation. The article suggests a more attractive simulation object for the school Informatics course, namely the process of vertical takeoff of a one-stage rocket delivering scientific equipment to the upper air of the Earth and the adjacent near-Earth space. Such rockets are called meteorological. The proposed computer simulation object is good because computer experiments with a developed model make it possible to obtain new results. These include designing a rocket whose maximum lift height paradoxically grows with an increase in the payload as well as showing that the lift height of one-stage meteorological rockets could be significantly increased if we only learned to stop the rocket engine for a few seconds during acceleration.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.