Повышение эффективности обучения студентов с помощью онлайн-тренажера для решения задач безусловной оптимизации
https://doi.org/10.32517/0234-0453-2023-38-5-65-77
Аннотация
В статье представлен процесс разработки онлайн-тренажера для решения задач безусловной оптимизации с помощью языка программирования Python и фреймворка Flask. Рассмотрены функциональные требования к тренажеру как к информационной системе. В ходе исследования созданы модели, ее описывающие, а также построены алгоритмы ее работы. В тренажере воспроизведен процесс пошагового обучения двум методам нахождения экстремума функции двух переменных: метод поиска стационарной точки и метод Ньютона. В статье рассмотрен процесс разработки и тестирования тренажера.
Тестирование онлайн-тренажера было проведено на базе Муромского института (филиала) ФГБОУ ВО ≪Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых≫ в рамках дисциплины ≪Теория принятия решений≫. Оно подтвердило, что тренажер позволяет закрепить изученный материал, приобрести навыки решения задач по нахождению экстремума функции двух переменных, отследить ошибки в ходе решения и увидеть результаты проверки решения задач. Тренажер генерирует уравнения по шаблонам, что приводит к высокой вариативности заданий для учащихся. При этом программа способна в автоматическом режиме пошагово проверять решение задачи студентом, что снижает рутинную нагрузку на преподавателя в части проверки решений.
Об авторах
Е. С. РомановаРоссия
Романова Екатерина Сергеевна, учитель информатики; магистрант направления подготовки «Прикладная математика и информатика», профиль «Интеллектуальный анализ данных», кафедра физики и прикладной математики, факультет информационных технологий и радиоэлектроники
с. Большое Окулово, г. о. Навашинский, Нижегородская область
г. Муром, Владимирская область
М. Н. Рыжкова
Россия
Рыжкова Мария Николаевна, канд. тех. наук, доцент, доцент кафедры физики и прикладной математики, факультет информационных технологий и радиоэлектроники
г. Муром, Владимирская область
Список литературы
1. Ранних В. Н. Электронный практикум как дидактическое средство повышения качества обучения в вузе. Известия Тульского государственного университета. Гуманитарные науки. 2013;(3-2):280–285. EDN: RVMCOX.
2. Ранних В. Н. Роль виртуального лабораторного практикума в улучшении когнитивных и мотивационных показателей обучения в вузе. Известия Тульского государственного университета. Гуманитарные науки. 2014:(4-2):205–210. EDN: TVWVJR.
3. Закирова Э. И. Использование виртуальных лабораторных практикумов в образовательном процессе технического вуза. Дискуссия. 2015;(7(59)):122–126. EDN: UIXYYF.
4. Портнов Ю. А., Мальшакова И. Л. Организация лабораторных работ в условиях дистанционного обучения. Проблемы современного образования. 2021;(3):218–226. EDN: OMFWYQ. DOI: 10.31862/2218-8711-2021-3-218-226.
5. Бодряков В.Ю., Быков А. А. Цифровые лабораторные работы по математике как современный инструмент формирования обучающегося-исследователя. Педагогическое образование в России. 2022;(3):148–159. EDN: WJLXUU.
6. Юлукова С. З. Применение виртуальной математической лаборатории на уроках геометрии. Информация и образование: границы коммуникаций. Материалы X Международной научно-практической конференции INFO’18. Горно-Алтайск: Горно-Алтайский государственный университет; 2018;(10(18)):188–190. EDN: XVXZKX.
7. Шабанова М. В., Овчинникова Р. П., Ястребов А. В. и др. Экспериментальная математика в школе. Исследовательское обучение: коллективная монография. М.: Издательский дом «Академия естествознания»; 2016. 300 с. EDN: WASRVL. DOI: 10.17513/np.141.
8. Савкина Т. А., Вайда О. В., Зальцман Е. Г., Штанговец Е. С. Виртуальный лабораторный практикум. Решетневские чтения. Материалы XIV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф.Решетнева. Красноярск; 2013;2:506–507. EDN: SJCPBJ.
9. Сидорова Е. Н. Виртуальная лаборатория как метод обучения математике. Инновационное развитие профессионального образования. 2019;(3(23)):43–48. EDN: RDJPDG.
10. Фомичева Е. Е. Выполнение лабораторных работ в условиях дистанционного обучения. Современное образование: содержание, технологии, качество. Материалы XXVII международной научно-методической конференции. СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»; 2021;1:207– 208. EDN: PCUGCA.
11. Фомичева Е. Е. Виртуальные лабораторные работы в дистанционном обучении физике. Мир науки, культуры, образования. 2022;(1(92)):64–69. EDN: QIPDHH. DOI: 10.24412/1991-5497-2022-192-64-69.
12. Пец А. В. Цифровые лаборатории как когнитивный метод обучения. Вестник Российского государственного университета им. И. Канта. Педагогические и психологические науки. 2008;(11):81–84. EDN: JWPAGR.
13. Никулина Т. В., Стариченко Е. Б. Виртуальные образовательные лаборатории: принципы и возможности. Педагогическое образование в России. 2016;(7):62–66. EDN: UEQOXE. DOI: 10.26170/po16-07-09.
14. Рыжкова М. Н., Титаренко Д. Ю. Использование виртуальных лабораторных работ при освоении курса физики в процессе обучения студентов радиотехнического профиля. Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2022;(3(47)):76–83. EDN: AKLIXB. DOI: 10.24412/2221-2574-2022-3-76-83.
15. Попцов А. В. Опыт разработки и применения информационных технологий в лабораторном практикуме специальных физико-математических дисциплин. Информационные технологии в обеспечении федеральных государственных образовательных стандартов. Материалы Международной научно-практической конференции. Елец: Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина; 2014;1:66–73. EDN: SNEMVB.
16. Чиркова Л. Н., Чиркова В. В., Чиркова М. В. Виртуальная информационно-образовательная лаборатория как средство воспитания творческой личности. Обучение и воспитание: методики и практика. 2015;(21):39–44. EDN: UBGAAR.
17. Михайлова И. Г. Использование MS Excel при обучении решению задач оптимизации. Проблемы и перспективы развития образования в России. 2013;(18):108–111. EDN: RINJFR.
18. Болотский А. В., Бельдягина Е.Ю., Губанова О.М. Использование современных информационных технологий для решения оптимизационных задач при подготовке будущих специалистов. Вестник Пензенского государственного университета. 2019;(2(26)):3–9. EDN: UOGRBW.
19. Ефимчик Е. А. Виртуальная лаборатория для проверки навыков проведения операций над множествами. Проблемы и перспективы развития образования в России. 2013;(18):102–108. EDN: RINJFH.
20. Аверина Е. С. Разработка функциональной модели онлайн-тренажера для решения задач безусловной оптимизации. Научный потенциал молодежи — будущее России. XIV Всероссийские научные Зворыкинские чтения: сборник тезисов докладов Всероссийской межвузовской научной конференции. Муром: Муромский институт Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых; 2022:526–528. Режим доступа: https://www.mivlgu.ru/conf/molodezh2022/pdf/sec14/sec14_pap8.pdf
Рецензия
Для цитирования:
Романова Е.С., Рыжкова М.Н. Повышение эффективности обучения студентов с помощью онлайн-тренажера для решения задач безусловной оптимизации. Информатика и образование. 2023;38(5):65-77. https://doi.org/10.32517/0234-0453-2023-38-5-65-77
For citation:
Romanova E.S., Ryzhkova M.N. Improving student learning efficiency using an online simulator for solving unconditional optimization problems. Informatics and education. 2023;38(5):65-77. (In Russ.) https://doi.org/10.32517/0234-0453-2023-38-5-65-77