Исследовательская работа "Задача на движение"

Бюджетное учреждение высшего образования ХМАО­Югры «Сургутский государственный педагогический университет» Кафедра высшей математики и информатики ГОРОДСКОЙ НАУЧНО­ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНКУРС  «ШКОЛЬНАЯ ИНФОРМАТИКА» Конструирование обучающей программы­тренинга «Задача на движение» Исследовательская работа по информатике Выполнила: Антипина Валентина Алексеевна,  обучающаяся 10 А класса, муниципального  бюджетного общеобразовательного учреждения  средней общеобразовательной школы №5 Руководители: Абдулжалиева Сурия Заурбековна и Подгорбунских Олег Игоревич, учителя  информатики, муниципального бюджетного  общеобразовательного учреждения средней  общеобразовательной школы №5 2 Сургут, 2017 Оглавление Аннотация..............................................................................................................3 Введение................................................................................................................4 Основная часть......................................................................................................5 Язык программирования Рascal и IDE Lazarus ................................................5 Обучающие программы-тренинги.....................................................................5 Физическая задача.............................................................................................6 Выбор среды разработки...................................................................................7 Программа «Решение задачи на движение»...................................................7 Заключение............................................................................................................9 Библиографический список................................................................................10 Приложение 1......................................................................................................11 3 Аннотация Проект «Конструирование обучающей программы­тренинга «Задача на движение»» описывает работу по созданию прикладного ПО.  Были   изучены   теоретические   основы   решения   задач   на   движение,   элементы   ЯП Паскаль и ИСР Lazarus.  Результатом работы над проектом являются обучающая программа, рассчитанная на отработку навыков решения задач на движение.  Из проекта следует, что каждый человек, изучивший ЯП может создать собственное ПО для удовлетворения своих информационных потребностей. 4 Введение Обсуждая с подружками тему обучения в школе, я с удивлением поняла, что многие мои   знакомые   не   понимают,   например,   как   решать   задачи   по   физике.   Подавляющее большинство моих знакомых формулирует свои проблемы так: «знаю теорию, но задачи решать не получается». Встал вопрос: как можно решить эту проблему? Среди разных вариантов я остановилась на варианте использования компьютера и обучающих программ. Актуальность выбранной темы обусловлено отсутствием бесплатного ПО, направленного на отработку навыков решения задач и различного вида вычислений. Одним из способов решения этой проблемы является конструирование обучающей компьютерной программы­ тренинга. Проведя анкетирование среди одноклассников и проанализировав их ответы, я выбрала один тип задач, которая больше всего вызывает затруднение.  Мы предлагаем использовать программу­тренинг для отработки навыков решения этой задачи, потому что они идеально подходит для решения этой проблемы. Тренировочная компьютерная программа предоставит условие задачи, подскажет, где и какие физические величины используются, какие ошибки были допущены при решении задачи и т.д.  Работа   относится   к   прикладным   исследованиям.   Значимость   данной   работы   можно будет   узнать   при   изучении   результатов   использования   созданного   ПО.       Прикладная ценность   полученных   результатов   заключается   в   возможности   использования разработанных   обучающих   программ   на   уроках   физики   и   математики,   для   отработки навыков решения задач и различных вычислений. Цель: Научиться конструировать обучающие программы­тренинги на ЯП Паскаль в ИСР  Lazarus. Задачи:  1. Собрать и изучить теоретический материал по данной теме.  1. Изучить ЯП Паскаль и способы создания прикладного ПО в ИСР Lazarus. 2. Разработать контент для наполнения создаваемого ПО. 3. Создать обучающую программу­тренинг, рассчитанную на отработку навыков  решения задач на движение.  Гипотеза: Чтобы научится решать задачи – нужно использовать тренировочные обучающие программы.  Объект исследования: Решение задач на движение.  Предмет исследования: Создание прикладных программ на ЯП Паскаль в ИСР Lazarus.  Методы: Анализ источников, изучение теории, создание компьютерной программы,  практическая работа. 5 Основная часть Язык   программирования (ЯП)   —   формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил,   определяющих   внешний   вид   программы   и действия, которые выполнит исполнитель (обычно — ЭВМ) под её управлением. Язык программирования предназначен для написания компьютерных   программ,   которые   представляют   собой   набор правил,   позволяющих   компьютеру   выполнить   тот   или   иной вычислительный   процесс, организовать управление различными объектами.  Язык программирования Рascal и IDE Lazarus  ЯП  Pascal —   императивный,   структурированный,   объектно­ориентированный IDE  Lazarus ­ это система с программирования со строгой статической переменных.  открытым исходным кодом, которая построена на компиляторе Free Pascal Compiler  с добавлением   Интегрированной   Среды   Разработки   (IDE),   которая   включает   в   себя подсветку   синтаксиса,   редактор   кода   и   визуальный   проектировщик   форм,   а   также библиотеку компонентов. Библиотека Визуальных Компонентов Lazarus (LCL) включает формы,   кнопки,   текстовые   поля   и   так   далее,   которые   используются   для   создания приложений, которые имеют графический интерфейс (GUI).  Pascal   и   Lazarus   являются многоцелевым инструментом программирования для создания прикладных программ. Обучающие программы­тренинги Тренировочные программы   (практика)   ­   предназначены   преимущественно   для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже усвоен. Эти   программы   широко   используются   для   отработки   навыков,   упражнений,   для запоминания   и   осмысления   исторических   фактов,   имен,   событий,   выводов,   концепций. Наиболее   простые   из   них   реализованы   в   стиле   программированного   обучения. Минимальным   дидактическим   ядром   такой   программы   будет   вовлечение   всего   банка заданий и отсутствие счетчика времени. Однако,   компонент   «практика»   должен   быть   достаточно   гибким.   Алгоритм   его прохождения должен заставлять обучаемого упорно искать верные ответы на все вопросы. При   этом   на   него   распространяется   весь   комплекс   вспомогательных   обучающих воздействий: обучаемый должен иметь явную или латентную возможность воспользоваться «теорией»,   получить   справку,   словарь,   помощь   или   подсказку,   пояснение   или комментарий,   корректирующее   воздействие   при   типовой   ошибке,   неполном   и   другом 6 ответе. Физическая задача Физическая задача ­ это проблема, решаемая с помощью логических умозаключений, математических   действий   на   основе   законов   и   методов   физики.   Физический   смысл различных определений, правил, законов становится понятным лишь после многократного применения их к конкретным частным примерам – задачам. Для   того,   чтобы   научиться   решать   задачи,   нужно   отработать   навыки   решения   на тренировочных   задачах.   Условие   такой   задачи   должно   содержать   все   необходимые величины и четко сформулированный вопрос. Проблема решения такой задачи – проблема выполнения определенного алгоритма действий. Решение любой физической задачи может быть разбито на четыре этапа: 1. На основе анализа физического процесса составляется система уравнений. 2. Математическое решение системы уравнений.  3. Анализ полученных результатов с точки зрения физики процесса. 4. Вычисления и оценка реальности результатов. Задачи на движение В задачах на движение обычно используют следующие величины: скорость, время движения и пройденный путь. Каждая из этих величин имеет свои единицы измерения. Основные единицы измерения пути: километр, метр, дециметр, сантиметр и миллиметр. Основные единицы измерения времени: час, минута, секунда. Скоростью называют путь, пройденный за единицу времени. Основные единицы измерения скорости: км/ч (километры в час), м/мин (метры в минуту), м/сек (метры в секунду) и т.д. При решении задач на движение обычно принимаются следующие допущения:  Движение на отдельных участках считается равномерным, то есть за одинаковое время тело проходит одинаковый путь.  Скорость, время движения и пройденный путь, как и в реальной жизни, считаются положительными.  Повороты   движущихся   тел   принимаются   мгновенными,   то   есть   происходят   без затрат времени; скорость при этом тоже меняется мгновенно. 7 Основная формула равномерного движения: S = v * t, где S – путь, t – время, v –  скорость. Если известны расстояние и время, то скорость находится по формуле: v = S : t; если известны расстояние и скорость, то время находится по формуле: t = S : v Выбор среды разработки Создание компьютерных программ подразумевает знание языка программирования. Я выбрала Pascal и Lazarus, так как они достаточно просты в освоении, а также бесплатны и находятся в свободном доступе.  Программа «Решение задачи на движение» Форма   разбита   на   несколько   областей:   область   с   условием   задачи,   область   с кратким условием задачи «Дано», область для представления решения задачи. В пустые ячейки предлагается ввести соответствующие значения (данные). Снизу формы размещены элементы   интерфейса,   для   организации   проверки   правильности   решения   задачи.   На рисунке 1 представлен интерфейс программы «Задача на движение». Рисунок 1 8 Программный интерфейс На форме один  объект «Memo» («Текстовое окно») для вывода  текста условия задачи. Объекты «Label» («Метка») предназначены для вывода текста различных надписей. Объекты «Edit» («Окно ввода») предназначены для ввода значений физических величин. Объект  «Button»  («Кнопка»)  позволяет  организовать  проверку   правильности  введенных данных.  Работа с программой В верхнее текстовое окно выводится текст с условием задачи на движение. Значения физических величин «Скорость» и «Время» выбираются случайным образом. Пользователь программы должен ввести в пустые окна значения из текста условия задачи. После ввода ответа, нужно нажать кнопку «Проверить». Если данные введены правильно, выводится сообщение «Решение правильное». Если не все данные введены правильно, то сообщение «Есть ошибки», и ошибки выделяются красным цветом. На этом работу программы можно завершить. 9 Заключение В результате  работы  над  проектом я  изучила  разные  способы  решения  задач  на движение, научилась создавать компьютерные программы на объектно­ориентированном языке программирования. Созданная   программа   оказалась   простой   в   использовании   и   достаточно эффективной в качестве тренинга решения задач. Я использую созданную мною программу для отработки навыков решения задач и рекомендую   использовать   эту   программу   учителям   физики   и   математики   для   этих   же целей. Одним   из   выводов   из   проделанной   работы   можно   считать,  подтверждение пословицы «Не боги горшки обжигают», т.к.  я смогла разобраться в сложной, на первый взгляд, интегрированной средой разработки ПО Delphi. Наша   гипотеза   подтвердилась,   чтобы   научится   решать   задачи   –   нужно тренироваться в решении в компьютерной программе и лучше это делать с помощью нашей программы. 10 Библиографический список 1. Задачи по физике и методы их решения. Балаш В.А. 4­е изд., перераб. и доп. 1983 2. «Сборник избранных задач по физике» М.П. Шаскольская, И.А. Эльцин 3. www.agentura.ru  4. www.cryptography.ru  5. www.cyberforum.ru 6. www.wikipedia.ru 11 Приложение 1 Текст программы «Решение задачи на движение» unit Unit1; {$mode objfpc}{$H+} interface uses   Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,   ExtCtrls; type   { TForm1 }   TForm1 = class(TForm)     Button1: TButton;     Edit1: TEdit;     Edit2: TEdit;     Edit3: TEdit;     Edit4: TEdit;     Edit5: TEdit;     Edit6: TEdit;     Edit7: TEdit;     Edit8: TEdit;     Label1: TLabel;     Label10: TLabel;     Label11: TLabel;     Label12: TLabel;     Label13: TLabel;     Label14: TLabel;     Label15: TLabel;     Label16: TLabel;     Label17: TLabel;     Label18: TLabel;     Label2: TLabel;     Label3: TLabel;     Label4: TLabel;     Label5: TLabel;     Label6: TLabel;     Label7: TLabel;     Label8: TLabel;     Label9: TLabel;     Memo1: TMemo;     Panel1: TPanel;     procedure Button1Click(Sender: TObject);     procedure FormCreate(Sender: TObject);   private     { private declarations }   public     { public declarations }   end; var   Form1: TForm1;   s,v,t,k:integer;   Txt:string; implementation {$R *.lfm} { TForm1 } procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin 12 randomize; v:=random(100)+1; t:=random(10)+1; txt:=' Поезд двигался равномерно '+ inttostr(t)+' час(а)(ов) со скоростью'+inttostr(v)+' километров в час'; memo1.Lines.Add(txt); memo1.Lines.Add(' Какой путь прошел поезд за это время?') ; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin   if edit1.Text=inttostr(t) then k:=k+1 else edit1.Font.Color:=clred;   if edit2.Text=inttostr(v) then k:=k+1 else edit2.Font.Color:=clred;   if edit3.Text='v' then k:=k+1 else edit3.Font.Color:=clred;   if edit4.Text='t' then k:=k+1 else edit4.Font.Color:=clred;   if edit5.Text=inttostr(v) then k:=k+1 else edit5.Font.Color:=clred;   if edit6.Text=inttostr(t) then k:=k+1 else edit6.Font.Color:=clred;   if edit7.Text=inttostr(t*v) then k:=k+1 else edit7.Font.Color:=clred;   if edit8.Text=inttostr(v*t) then k:=k+1 else edit8.Font.Color:=clred;   label18.Visible:=true;   if k=8 then label18.Caption:=' Решение правильное ' else label18.Caption:=' Есть ошибки '; end; end.