Исполнение алгоритма решения учебной или научной задачи сводится к реализации определенной совокупности действий и образующих их операций.
Успешное выполнение алгоритма решения задачи, лежащее в основе практической подготовки выпускников средних общеобразовательных школ, приводит к достижению желаемых результатов учебной и научной деятельности.
Исполнителями алгоритмов большинства учебных и научных задач, решаемых старшеклассниками в настоящее время, чаще всего служат персональные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.
Основу компьютерных технологий, исполняющих алгоритмы решения задач естественно-математических, общетехнических и социально-гуманитарных наук, доказавших свою эффективность, составляют: 1) системы алгоритмического или модульного программирования типа Бейсик; 2) системы структурного программирования типа Паскаль; 3) системы объектно-ориентированного программирования типа Visual Basic; 4) системы логического программирования типа Пролог; 5) электронные таблицы типа Excel; 6) системы управления базами данных типа Access; 7) пакеты математических и статистических расчетов типа MathCAD и Statgraphics; 8) системы автоматизированной разработки чертежей типа AutoCAD и ArchiCAD; 9) презентационные процессоры типа PowerPoint.
Указанные современные информационные технологии экономят время будущих ученых, инженеров, врачей, учителей и воспитателей при решении учебных и научных задач благодаря реализации эффективных алгоритмов на быстродействующих электронно-вычислительных машинах.
Множество эвристических вопросов, способствующих успешной реализации алгоритма решения задач учащимися средних общеобразовательных школ в среде компьютерных технологий, включает следующие элементы: а) Необходима ли новая информационная технология для исполнения алгоритма решения задачи?; б) Реализация метода решения задачи сопровождается соблюдением морально-этических и санитарно-гигиенических норм, выработанных в информатизируемом обществе?; в) Все ли способы решения задачи осуществимы с помощью компьютеров?; г) По какому параметру компьютерного исполнения алгоритма решения задачи производится обоснование оптимальности выбранного метода познания или преобразования действительности?; д) Есть ли необходимость привлечения всей совокупности систем программирования, электронных таблиц, систем управления базами данных, компьютерных пакетов математических расчетов и презентационных процессоров для исполнения выбранного способа решения задачи?; е) Предусмотрена ли возможность оперативного выявления семантических, логических и синтаксических ошибок при компьютерном исполнении алгоритма решения задачи?; ж) Какова процедура внесения корректив в метод решения задачи в ходе его исполнения в среде новых информационных технологий?
Анализ результатов решения задачи и формулировка выводов производится мыслительными средствами формальной и диалектической логик, способами проверки общественной и индивидуальной практик, приемами художественной и производственной эстетик.
На школьных практических и лабораторных занятиях будущими и работающими учителями указывается, что достоверность и полнота результатов информационного моделирования объектов, процессов или явлений и степень их практической применимости проверяется на основе сопоставления полученных с помощью соответствующих теорий значений искомых естественно-математических, технических и социально-гуманитарных величин или показателей с соответствующими данными реальной или проектируемой действительности - массовыми фактами, социальными нормами и эмпирическими закономерностями развития природы, техники и общества.
Будущим ученым, инженерам и учителям важно знать о том, что критерии полноты и истинности моделей объектов в математике и других науках различаются. В чистой математике для исследователя первично - полнота и внутренняя логическая непротиворечивость исходной системы аксиом, доказательство существования и единственности решения задачи в рамках сформулированной модели фрагмента мира, и вторично - подтверждение выводов математического моделирования доступными фактами объективной действительности. В остальных естественных, технических и социально-гуманитарных науках, образующих основу прогресса человечества, изучающих природные, технологические и социальные процессы и явления, построенная модель объекта обязательно должна найти, хотя бы косвенное, подтверждение в практике.
Эвристика, ориентированная на достоверные анализ результатов решения учебной или научной задачи и формулировку выводов старшеклассниками, содержит следующие вопросы: а) Как проверить предполагаемое решение задачи основными средствами практики, логики и эстетики?; б) Применим ли методологический системно-структурно-функциональный анализ ко всем этапам решения задачи?; в) Какова конкретная методика проверки достоверности конечного результата решения задачи?; г) Оценка уровня соответствия полученного результата поставленной цели решения задачи отвечает принятым нормам методологии и методики научного исследования?; д) В чем заключены причины отклонения результата решения задачи от поставленной цели?; е) Как исправить допущенные в ходе постановки, построении модели, разработки и исполнения алгоритма решения задачи семантические, логические и синтаксические ошибки?; ж) Сформулированы ли выводы по решению задачи на общепринятом научном языке?
Информационная модель действительности, прошедшая логический контроль правильности и обоснованности рассуждений, удовлетворяющая критерию соответствия с практикой, отвечающая эстетическим требованиям простоты и красоты, становится понятием, суждением, умозаключением, аксиомой, принципом, критерием, законом, теорией, научной картиной мира, крупносерийной моделью, передовым опытом и т.д.
Условия и положения построения достоверных моделей реальности и их реализации на разработанных познающим субъектом - школьником, студентом или ученым эффективных алгоритмах решения задачи формулируются как выводы научного исследования.
Возврат к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении учебной или научной задачи осуществляется либо при обнаружении семантических, логических или синтаксических ошибок, либо при расхождении теоретических выводов с практическими результатами, либо при изменении социально-экономических отношений, либо при появлении качественно новых результатов научно-технического и социально-экономического прогресса, оказывающих положительное воздействие на жизнедеятельность человека.
Педагогический опыт свидетельствует, что процесс решения любой методологической, творческой, теоретической, методической или практической учебной или научной задачи, как правило, не обходится без дополнительной коррекции на каком-либо этапе информационного моделирования объекта, процесса или явления окружающего нас мира.
Итеративный и циклический характер уточнения постановки задачи, оценки построенной модели в соответствии с выбранным ранее критерием, улучшения качества разработки алгоритма, повышения эффективности исполнения алгоритма, углубления анализа результатов решения задачи выделяет информационное моделирование действительности как процесс последовательных итеративных приближений к научной истине в ходе творческой деятельности школьников, студентов и ученых информатизируемого общества.
На основе проведенного изучения элементарного состава и применения метода информационного моделирования действительности - способа постановки и решения задач естественно-математических, общетехнических и социально-гуманитарных наук в среде компьютерных технологий, являющегося целостной единицей анализа и синтеза и интегративным ядром в проектировании и реализации содержания, форм и методов обучения школьников приемам научного познания и преобразования окружающего нас мира, можно сформулировать следующие выводы:
1. Структурными элементами - этапами циклического и итеративного процесса постановки и решения учебной или научной задачи в ходе сопровождаемой эвристиками - вопросами творческой деятельности школьников информатизируемого общества являются: 1) постановка задачи; 2) построение модели; 3) разработка алгоритма; 4) исполнение алгоритма; 5) анализ результатов и формулировка выводов; 6) возврат к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении задачи.
2. Естественно-математическое и техническое учебное или научное моделирование объектов, процессов или явлений в сопровождении компьютеров в виде замкнутых или открытых, простых или сложных управляемых систем с определенной структурой и однозначными функциями основывается на методологическом принципе равнозначности или тождественности исследуемых элементов изучаемой предметной области и на законе преобладающего влияния внешних факторов на характер их поведения или развития.
3. Социально-гуманитарное моделирование индивида, личности или коллектива в виде открытых, сверхсложных или самоорганизующихся систем исходит из методологического положения об уникальности и индивидуальности изучаемых элементов общества, концепции о первичности внутренних факторов и вторичности внешней среды в определении условий их становления и успешного развития.
Литература
1. Ньютон И. Математические начала натуральной философии: В 3-х кн. - Пг., 1915-1916.
2. Ландау Л.Д. Собрание трудов: В 2-х тт. - М.: Наука, 1969.
3. Вонсовский С.В. Магнетизм. - М.: Наука, 1971. - 1032 с.
4. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе: Книга для учителя. - М.: Просвещение, 1987. - 336 с.
5. Усова А.В., Тулькибаева Н.Н. Практикум по решению физических задач: Учебное пособие для студентов физико-математических факультетов. - М.: Просвещение, 1992. - 208 с.
6. Каримов М.Ф. Температурная зависимость намагниченности насыщения аморфного магнетика с неоднородностью состава в модели кластеров // Физика магнитных пленок. - Иркутск: Изд-во Иркутского госпединститута, 1986. - С. 8-11.
7. Каримов М.Ф. Возможности компьютерной подготовки учащихся для решения задач численного моделирования // Материалы I Международной научно - методической конференции «Компьютерные программы учебного назначения». - Донецк: Изд-во ДонГУ, 1993. - С. 76-77.
8. Каримов М.Ф. Информационное моделирование - способ творческой деятельности педагога // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в образовании и творческая индивидуальность педагога». - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 1995. - С. 54-55.
9. Кандаурова Г.С., Васьковский В.О., Каримов М.Ф. Магнитные свойства аморфных пленок кобальт - гадолиний // Abstracts of Conference of the CMEA countries on the physics of magnetic materials. - Jaszowies - Vrozlaw, 1980. - p. IV - 4.
10. Каримов М.Ф., Кандаурова Г.С. Влияние магнитной предыстории на доменную структуру аморфных пленок Gd-Co различного состава // Физика металлов и металловедение. - 1981. - Т. 51. - Вып. 3. - С. 663-666.
11. Иванов В.Е., Кандаурова Г.С., Каримов М.Ф., Свалов А.В. Стабилизация доменных границ в аморфных пленках гадолиний - кобальт // Физика металлов и металловедение. - 1995. - Т. 79. - № 3. - С. 59-64.
12. Каримов М.Ф., Ахияров К.Ш. Подготовка учителей-исследователей в условиях интеграции образования и науки // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы интеграции образования на пороге XXI века». Часть I. - Бирск: Изд-во БирГПИ, 1999. - С. 158-167.