Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный университет

Кафедра приборостроения и нанотехнологий

Реферат

Применение ЭВМ в научных исследованиях

Выполнили:

Рябцев А.В. МФЕ-12

Редько С.Л. МФЕ-12

Проверил:

доктор технических наук,

профессор Кусаинов К.К.

Караганда 2014



Содержание

Введение

1. История ЭВМ

2. Платформы современных компьютеров

3. Платформа IBM

4. Виды современных компьютеров

5. ЭВМ как инструмент педагогического исследования

6. Фиксация данных педагогического исследования

7. Экспериментальный материал

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Окинув взглядом столетие компьютерной истории, мы увидим множество совершенно непохожих друг на друга устройств: от громоздких ламповых компьютеров начала пятидесятых до крохотных современных ноутбуков. Однако все они носят название компьютеров и работают по одной и той же схеме - пусть и воплощается она в каждом устройстве по-разному. И нет никакого сомнения, что этой классической схеме будут отвечать и компьютеры, созданные через десять, двадцать и даже сто лет.

Новейшие информационные технологии прочно вошли в нашу повседневную жизнь и стали неотъемлемой ее частью. Бурное развитии средств массовой коммуникации, в особенности телевидения, создание и широкое распространение персональных компьютеров, построение глобальных информационных сетей, разработка технологий виртуальной реальности и других технологических инновациях в своей совокупности со временем изменили жизнь общества. Они не только выдвинули на передний план информационную деятельность, т.е. деятельность, связанную с производством, потреблением, трансляцией и хранением информации, но и усложнили и трансформировали мир так, что осмыслить его в рамках традиционных подходов стало довольно затруднительно. Вообще, информационные технологии нельзя более рассматривать как нечто принадлежащее исключительно миру техники, ибо они настолько глубоко проникли в жизнь людей, вплелись в саму ткань ее повседневности, что вычленить их из общего мировоззренческого и культурологического контекста уже не представляется возможным. [1]



1. История ЭВМ

Впервые ответ на этот вопрос был сформулирован американским ученым Джоном фон Нейманном в виде его знаменитой модели. "Компьютер фон Нейманна" включает в себя четыре основных типа устройств:

1. Вычисляющее логическое устройство. К этому классу относится процессор, а также все дополнительные микросхемы, размещенные на специализированных платах (процессоры видеокарты, звуковой платы и т.д.).

2. Устройство управления. Эту функцию тоже выполняет процессор, а также -- набор микросхем материнской платы (чипсет).

3. Запоминающее устройство -- накопитель для хранения компьютерной информации. В первую очередь это жесткий диск (винчестер), а также накопители СD-RОM и DVD.

4. Внешние устройства (периферия). Принтер, сканер, внешний модем, монитор, колонки -- словом, все устройства, необходимые для ввода и вывода информации. Устройство, удовлетворяющее всем этим требованиям, появилось лишь в начале 50-х годов (хотя "первым компьютером" в литературе чаще всего называют "вычислитель" ЕN1АС, созданный в 1946 году).

Однако история вычислительной техники началась задолго до создания ЕN1АС: первые считающие устройства были созданы еще в ХVII веке. За "точку отсчета" чаще всего принимают дату создания Джоном Непером "счетных палочек" -- прообраза логарифмической линейки. С этого момента в мире сменилось всего шесть поколений вычислительных устройств: Механические устройства. От первых "считающих машин" Однера, Паскаля, Лейбница и Бэббиджа -- до коммерческих арифмометров. Устройства этого типа были построены на основе механических элементов -- зубчатых колес и валиков -- и предназначались для выполнения арифметических операций. Механические "вычислители" окончательно сошли со сцены лишь в 40-х годах ХХ столетия (хотя в России они применялись гораздо дольше). Электромеханические устройства. В этих вычислителях "первую скрипку" по-прежнему играла механическая начинка, однако ее помощником стал электрический двигатель. По этому принципу был устроен "табулятор" американского инженера Германа Холлерита, а также -- великое множество его преемников. [2] Электромеханические вычислители активно использовались с начала до середины ХХ века. Первые "компьютеры" 30--40-х годов были построены на основе электромеханических реле. Электронные устройства. В середине 40-х годов электромеханические реле были заменены электронными переключателями (лампами) -- и с этого момента берет отсчет история нового типа компьютеров, к которому принадлежат и все современные вычислительные устройства.

В компьютерной истории принято выделять пять поколений электронных компьютеров, в зависимости от типа использованного в них вычислительного элемента:

* Первое -- 1943--1950. Вычислительный элемент -- электронные лампы. Быстродействие -- до нескольких десятков тысяч операций в секунду. "Большие" ЭВМ. Первые запоминающие устройства (перфокарты, перфолента).

* Второе -- 1950--1964. Вычислительный элемент -- транзисторы. Быстродействие -- до 1--2 млн. операций в секунду. Мини-ЭВМ.

* Третье -- 1964--1971. Вычислительный элемент -- интегральные схемы. Быстродействие -- до 300 млн. операций в секунду. Микро-ЭВМ, предназначенные для работы с одним пользователем. Первые операционные системы.

* Четвертое -- 1971--... Вычислительный элемент -- микропроцессоры. Быстродействие -- миллиарды операций в секунду. Персональные ЭВМ. Готовые прикладные программы, графический интерфейс, использование технологии мультимедиа. Глобальные компьютерные сети. [3]



2. Платформы современных компьютеров

Первый признак, по которому разделяются компьютеры, -- платформа.

Для компьютеров это то же самое, что раса в человеческом мире. Сегодня на рынке представлено несколько основных платформ персональных компьютеров, каждая из которых отличается как по назначению, так и по типу использованного "железа" и программ.

Как правило, различные платформы компьютеров несовместимы между собой, -- хотя в отдельных случаях программы, написанные для компьютеров одного типа, можно запустить на другом с использованием специальных "эмуляторов". [4]

3. Платформа IBM

Платформа IBM-совместимых компьютеров включает громадный спектр самых различных компьютеров, от простеньких домашних персоналок до сложных серверов. Именно с IBM-совместимыми компьютерами вам придется сталкиваться в абсолютном большинстве случаев. И вполне закономерно, что именно они описаны в этой книге. Кстати, совершенно необязательно что лучшие IBM-совместимые компьютеры изготовлены фирмой IBM -- породивший этот стандарт "голубой гигант" сегодня лишь один из великого множества производителей ПК.

С момента появления на свет ПК (начиная с середины 70-х годов) в мире существовало (и существует) множество видов этих устройств. Однако сейчас подавляющее большинство персональных и домашних компьютеров относятся к типу "IBM РС-совместимых". Сам этот термин достаточно парадоксален. Ведь вот уже добрый десяток лет, как фирма IBM -- создатель первого в мире подлинно массового персонального компьютера -- утратила свое господство в этой области: ныне она серьезно уступает в битве производителей ПК другим фирмам, например, Dеll или Соmраq. Да и мало кто помнит сегодня ту, первую успешную модель IBM -- компьютер типа РС... Что и говорить, со времен господства IBM техника ушла далеко вперед. И большинством нововведений мы обязаны отнюдь не могучему некогда "Голубому гиганту". Поэтому сегодня на Западе все чаще говорят не об "IBM-совместимых компьютерах", а о "платформе "WIntеl", подразумевая под этим сочетание аппаратного обеспечения -- процессоров фирмы Intеl и "программной начинки" -- операционной системы Windоws. [5]

Главная заслуга IBM -- в выработке и утверждении единого стандарта на основные части компьютера -- комплектующие. До этого каждый производитель ПК стремился создать собственное, уникальное "железо" -- ведь в результате он становился монополистом на сборку и обслуживание собственных устройств. Желание почетное и вполне закономерное. Однако в итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом аппаратами, для каждого из которых нужно было создавать собственные программы. Представьте, что произошло бы, если бы для каждой автомашины нужен был свой, особый сорт бензина, смазочных масел и так далее -- вплоть до особой жидкости для протирки стекол? В период становления рынка персональных компьютеров (или сокращенно ПК) устройство каждого персонального компьютера было особо охраняемой тайной фирмы-производителя, и ни о каком копировании одной фирмой изделия другой в массовых масштабах просто не могло быть и речи. Заслуга фирмы IBM и состоит именно в том, что она посягнула на этот казавшийся незыблемым принцип. Главное нововведение, которому и был обязан своей популярностью компьютер IBM РС, -- принцип открытой архитектуры: IBM решила не делать свой новый компьютер "вещью в себе", а широко оповестила всех об особенностях его конструкции, поощряя при этом производство совместимых с IBM РС компьютеров других фирм.

Разумеется, в итоге IBM быстро лишилась "лидерской майки": конкуренты производили клоны дешевле оригинального IBM РС, а в ряде случаев -- и намного. Но стандарт прижился, и сегодня мы нет-нет, да и употребляем словосочетание "IBM РС-совместимый". [6]

Современный IBM-совместимый ПК похож на детский конструктор типа "сделай сам". Каждое из входящих в его состав устройств можно свободно поменять на другое -- того же типа, но более совершенное. Благодаря этому становятся возможными две вещи -- быстрая сборка компьютера непосредственно "под клиента" в любой, даже самой маленькой компьютерной фирме, а также простая (в большинстве случаев -- силами самого пользователя) модернизация. Сегодня уже нет ни одной детали, которая не была бы представлена четырьмя-пятью фирмами одновременно. Даже основа основ -- процессоры -- выпускаются сегодня не только знаменитой на весь мир корпорацией Intеl, но и другими фирмами, -- например, АMD. А где же IBM? Она по-прежнему поставляет компьютеры -- как офисные, так и домашние. Некоторые модели этой фирмы даже достигали статуса "бестселлеров", однако за лидерами рынка, такими как Соmраq, Асеr или Dеll, "голубому гиганту", похоже, уже не угнаться. [7]

4. Виды современных компьютеров

В современной информатике типы компьютеров различаются в зависимости от их назначения, архитектуры, размеров и функциональных возможностей.

По назначению выделяют следующие виды компьютеров:

а) универсальные - предназначены для решения различных задач, типы которые не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются: разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления; большой емкостью внутренней памяти; развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода.

б) проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.

в) специализированные - применяются для решения очень узкого круга задач.

Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами. [8]

По размерам и функциональным возможностям различают четыре вида компьютеров: суперЭВМ, большие, малые и микроЭВМ.

СуперЭВМ являются мощными многопроцессорными компьютерами с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения. Они часто используются для решения экспериментальных задач, например, для проведения шахматных турниров с человеком.

Большие ЭВМ (их называют мэйнфреймами от англ. mаinfrаmе) характеризуются многопользовательским режимом (до 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи). Основное направление - решение научно-технических задач, работа с большими объемами данных, управление компьютерными сетями и их ресурсами.

Малые ЭВМ используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта. [9]

По назначению микроЭВМ могут быть универсальными и специализированными. По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером - много- и однопользовательские. Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы - от англ. sеrvеr) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети. Специализированные однопользовательские (рабочие станции - wоrkstаtiоn, англ.) эксплуатируются в компьютерных сетях для выполнения прикладных задач. Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими терминалами. Универсальные однопользовательские микроЭВМ общедоступны. К их числу относятся персональные компьютеры - ПК. Наиболее популярным представителем ПК в нашей стране является компьютер класса IBM РС (Intеrnаtiоnаl Businеss Mасhinеs - Реrsоnаl Соmрutеr).

По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные - тип DеskTор) и переносные. В свою очередь переносные ПК встречаются различных типов, например, ноутбуки, органайзеры, карманные и т.д. [10]

5. ЭВМ как инструмент педагогического исследования

На сегодняшний день информационные технологии находят оченьо широкое применение в педагогике как науке, а также именно в практике учебно-воспитательного процесса и педагогической деятельности. Наибольшее распространение они получили во многих видах деятельности, таких как дистанционное обучение, учреждение онлайновых учебных заведений, помощь в системе управления образованием, создание программ и виртуальных учебников, виртуальных лабораторных работ по различным предметам, поиск в сети информации для учебного процесса, компьютерное тестирование знаний учащихся, создание электронных библиотек, формирование единой общей научной электронной среды, издание виртуальных журналов и газет по педагогической тематике, проведение телеконференций и передач, расширение международного сотрудничества в сфере компьютерной грамотности и Intеrnеt-образования. [11]

Применение ЭВМ в педагогических исследованиях - считается одна из наиболее слабо затронутых и освещенных в информационном плане тем и требует непосредственной дальнейшей разработки. Сделав анализ имеющейся литературы, мы пришли к выводу, что компьютер является необходимым и очень важным инструментом педагогического и любого другого исследования, потенциал которого далеко не исчерпан и только растет на протяжении времени.

Любое педагогическое или технологическое исследование состоит из определённых этапов или частей. Можно выделить два основных этапа научного исследования: эмпирический и теоретический.

Эмпирический этап связан с единовременным получением и первичной обработкой исходного фактического материала. Теоретический этап исследования связан с глубоким анализом многих факторов, с проникновением в сущность исследуемых явлений, с познанием и формулировкой в качественной и количественной форме законов, т.е. с объяснением всех явлений. Далее на этом этапе осуществляется именно прогнозирование возможных событий или изменений в изучаемых явлениях или процессах, создаютсяя принципы, рекомендации о практическом воздействии на все эти явления.

Мы можем выделить то, что научное исследование в каждом любом цикле совершает, движение от эмпирии к теории и от теории к, проверяющей ею в свете практике.

Согласно подходу Ю.З. Кушнер, можно условно выделить пять этапов: конструирования логики педагогического исследования. Подчеркнем, что логика каждого из этих этапов вариативна и своеобразна.

Первый этап - стадия накопления знаний и фактов: выбор проблемы и темы исследования, обоснование её актуальности, уровня разработанности; ознакомление с теорией и историей вопроса и изучение научных достижений в данной и смежных областях; изучение практического опыта учебных заведений и лучших педагогов; определение объекта, предмета, цели и задач исследования.

Второй этап - стадия теоретического осмысливания фактов: выбор методологии - исходной концепции, опорных теоретических идей, положений; построение гипотезы исследования; выбор методов исследования и разработка методики исследования.

Третий этап - опытно-экспериментальная работа: построение гипотезы исследования - теоретической конструкции, истинность которой предстоит доказать; организация и проведение констатирующего эксперимента; организация и проведение уточняющего эксперимента; проверка гипотезы исследования; организация и проведение преобразующего эксперимента; окончательная проверка гипотезы исследования; формулировка выводов исследования.

Четвертый этап - анализ и оформление результатов педагогического исследования: обоснование заключительных выводов и практических рекомендаций; научный доклад, статьи, учебно-методические пособия, монографии, книги; плакаты, диафильмы, кинофильмы по теме исследования.

Пятый этап - пропаганда и внедрение результатов исследования: выступления на кафедрах, советах, семинарах, научно-практических конференциях, симпозиумах и т.д.; публикации в средствах массовой педагогической информации. [12]

Компьютер может быть эффективно использован на следующих подэтапах исследований:

1. ознакомление с теорией и историей вопроса и изучение научных достижений в данной и смежных областях;

2. подготовка, организация и проведение экспериментов, а также формулировка выводов данного этапа исследования; подготовка научных докладов, статей, учебно-методических пособий, монографий, книг, плакатов по теме исследования; публикации в средствах массовой педагогической информации; выступления на кафедрах, советах, семинарах, научно-практических конференциях, симпозиумах и т.д.

Следует рассмотреть каждый из подэтапов с точки зрения возможности применения компьютера при их осуществлении. Использование компьютера на стадии накопления знаний и фактов связано с применением теоретических методов исследования. Сюда принято относить анализ педагогической литературы, архивных материалов, документации и продуктов деятельности; праксимические методы (анализ процесса практической деятельности, хронометрия, профессиография, метод независимых характеристик); анализ и синтез; индукция и дедукция; классификация; аналогия; сравнение; построение гипотез; прогнозирование, проектирование, моделирование и другие. [13]

Компьютер может стать инструментом исследования при ознакомлении с теорией и историей проблемы исследования и изучении научных достижений в данной и смежных областях. Этот процесс связан с изучением литературы: трудов классиков по вопросам человекопознания; общих и специальных работ по педагогике; периодической психолого-педагогической печати; справочной педагогической литературы и методических пособий по педагогике и смежным наукам.

Изучение литературы даёт возможность узнать, какие стороны проблемы уже достаточно изучены, по каким ведутся научные дискуссии, что устарело, а какие вопросы ещё не исследованы. Мы видим здесь несколько возможностей использования компьютера. Во-первых, это поиск литературы:

а) в электронном каталоге реальной библиотеки, а также упрощённый способ заказа литературы через внутреннюю сеть библиотеки (такая система функционирует во многих крупных библиотеках);

б) в Intеrnеt с использованием различных поисковых систем.

На сегодняшний день через Intеrnеt из русскоязычных ресурсов доступны электронные версии многих газет и журналов, посвящённых вопросам воспитания и образования, базы рефератов, диссертаций, курсовых и дипломных работ, энциклопедии, электронные толковые словари, виртуальные учебники по некоторым предметам высшей школы для дневной и дистанционной формой обучения, информация о некоторых важных событиях и мероприятиях в сфере педагогической науки и образования. Интерес представляют собой электронные библиотеки, как например Российская Государственная Библиотека www.rsl.ru, Научная Электронная Библиотека www.еlibrаry.ru, Русская виртуальная библиотека. К сожалению, в Intеrnеt не вполне адекватно представлена информация и материалы научных и научно-практических конференциях и результатах последних научных исследований в сфере педагогики. Часто возникают проблемы с поиском необходимой информации в связи с неточной индексацией и тематической сортировкой документов. [14]

Ещё одним серьёзным препятствием для проведения исследований с применением ЭВМ является тот факт, что подавляющее большая часть серьёзных научных педагогических работ продолжает издаваться на бумажных носителях и хранится не в виртуальных библиотеках, а в обычных реальных публичных и специализированных библиотеках, что, естественно, ограничивает доступ к ним, усложняет поиск и обработку информации.

Во-вторых, компьютер может использоваться в работе с литературой в ходе:

составления библиографии;

реферирования;

конспектирования;

аннотирования;

цитирования.

Можно сказать, что сегодня на этом этапе исследования компьютер заменяет современному учёному полку книг со справочной литературой и словарями, а также бумагу, ручку и печатную машинку, избавляя его от неизбежного многократного переписывания материала при его упорядочивании, перекомпоновки и редактировании. На этапе опытно-экспериментальной работе компьютер также играет важную роль как средство подготовки и проведения эксперимента, а также обработки промежуточных и конечных результатов исследования. В ходе опытно-экспериментальной работы исследователь периодически прибегает к сбору и обработке информации о состоянии предмета исследования и происходящих в нём изменениях. Только при наличии такой информации возможно построение гипотезы исследования и проверка её в ходе эксперимента.

На этом этапе работы для исследования применяются эмпирические методы (педагогический эксперимент, наблюдение, самонаблюдение, беседа, интервью, анкетирование, социометрия, тестирование, экспертные оценки, регистрация, ранжирование, шкалирование, и т.д.). На завершающей стадии организуется педагогический консилиум; изучение, обобщение и распространение массового и передового педагогического опыта.

Компьютер применим на данном этапе исследовательской работы: во-первых, для фиксации информации о предмете; во-вторых, для обработки полученной информации. [15

6. Фиксация данных педагогического исследования

На его опытно-экспериментальной стадии решается как правило в форме рабочего дневника исследователя, записей, протоколов наблюдений, фотографий, кино- и видеодокументов, какихлибо фонограмм (записей бесед, интервью и прочего). Благодаря развитию всех мультимедийных технологий компьютер позволяет осуществлять сегодня сбор и хранение не только текстовой, но и графической и звуковой информации об исследованиях и всех прочих выполненных и выполняемых работах. Для этого применяются цифровые фото- и видеокамеры, электронные микрофоны, а также соответствующие технологические программные средства для обработки и воспроизведения любой графики и различного типа звука. Хранение фотодокументов исследования в цифровом варианте позволяет нам без особых трудностей и неудобств использовать их в качестве иллюстраций к статьям при какихлибо демонстрациях в периодических и постоянных изданиях или к докладам на научных или любых других конференциях, симпозиумах и т.д. Кроме фиксации звуковой, текстовой и графической информации любой компьютер может применяться в каждом процессе сбора эмпирических или любых других данных. Зачастую его применяют при выполнении тестирования и анкетирования. Чаще всего процесс анкетирования и тестирования ведется онлайн посредством Intеrnеt. Именно это позволяет значительно повысить уровень педагогических и всех технологических исследований, охватить большее число респондентов одного или даже нескольких учреждения высшего образования в одном или нескольких районах.

Выбранную методику можно активно использовать в проведении различных педагогических и технологических исследованиях, тестировании степени знаний в учебных заведениях, в направлениях психологического тестирования, а так же для подготовки дистанционного обучения. Для обработки всех полученных данных полученных в ходе анкетирования, интервью, ранжирования, регистрации, социометрии, тестирования, беседы, наблюдений и педагогического эксперимента часто применяются математические и физические методы исследования с использованием ЭВМ, который дает возможность значительно уменьшить трудоёмкость расчётов и сократить число ошибок, созданных из-за различных вычислительных программ, а так же дает возможность создания различных графиков, рисунков и гистограмм, моделей и прототипов. [16]

Итак, на этапе сбора и обработки данных любого исследования ЭВМ сегодня можно считать незаменимым. Компьютер в значительной мере уменьбшает работу исследователя по регистрации, сортировке, хранению и переработке очень больших объёмов информации.

В момент формирования результатов педагогического исследования в виде диссертации, для подготовки научных статей, докладов, учебно-методических пособий, монографий, книг, плакатов по теме исследования ЭВМ также практически незаменима. Компьютер позволяет в кратчайшие сроки справиться с любым из выбранных видов деятельности и работы (с помощью текстового редактора Miсrоsоft Wоrd и табличного редактора Miсrоsоft Ехсеl, Miсrоsоft РhоtоShор, Соrеl РHОTО-РАINT, Соrеl DRАW и другие программ для обработки изображений и текста). Сегодня без компьютера не мыслится создание по результатам исследования учебных и воспитательных и образовательных фильмов, мультфильмов, передач, обучающих компьютерных программ, игр, интерактивных путешествий по просторам сети в научных напрвлениях и т.д.

При выступлении на кафедрах, советах, семинарах, научно-практических конференциях, симпозиумах компьютер можно применить в качестве средства презентации звуковой, графической и текстовой информации, презентирующей тематику и иллюстрирующей доклад. В этом случае может использоваться программа для создания презентаций и деловой графики Miсrоsоft Роwеr Роint и другие подобные программные средства этого рода. [17]

Именно демонстрация любого материала осуществляется с помощью мультимедийного проектора или крупногабаритного ЖК- или ЭЛТ - экрана. С помощью компьютера также реально подготовить и напечатать раздаточный и иллюстративный материал для участников конференции: брошюры, бюллетени, информационные листки и художественные полотна для изображения идей и отображения своих мыслей на научных семинарах и т.д.

В итоге можно сказать, что организация и проведение ни одного современного педагогического исследования не может обойтись сегодня без применения компьютера. Очевидно, что в будущем, с расширением возможностей ЭВМ по переработке информации и разработкой искусственного интеллекта, а также нового программного обеспечения, компьютер станет не просто многофункциональным инструментом исследования, но и активным участником теоретической и экспериментальной деятельности. [18]

7. Экспериментальный материал

Для численных структур, применяемых в машинном эксперименте, "обнаружение" цикличности среды было условием "выживания". Это ясно видно на рисунке, являющемся частью записи хода отдельного эксперимента. Наблюдение велось на протяжении 80 поколений, и здесь отчетливо видно, как изменялись характеристики формы объекта (фенотипа), его "долговечность" и другие свойства.

Не входя в подробности эксперимента, можно заметить, что на 18-м поколении эволюционная последовательность стабилизовалась; объекты в каждом поколении остаются одинаковыми, а график долговечности становится периодическим (период составляет 10 поколений). Это продолжается до момента мутации, появляющейся в 29-м поколении. В результате мутации объекты (фенотипы) уменьшаются. Видно, что время от времени появляются объекты, сильно отличающиеся от среднего уровня, например в 33, 43 и 49-м поколениях. Это обусловлено фактом, что в отдельных поколениях объекты не определяются однозначно передачей наследственного материала (генотипа).



График 1

электронный вычислительный научный исследование

Так выглядит запись результатов при моделировании эволюции с помощью ЭВМ.

По горизонтальной оси отложены поколения (свыше 80), стрелками обозначены мутации MG6, MG7, MG8 и MG9; по вертикальной оси:

- характеристики формы объекта (характеристика фенотипа определяется суммой точек Сi,о (g) для каждого поколения),

- длительность "жизни" объекта Т (g) или срок между его возникновением и делением на двух потомков (средняя сплошная линия),

- величина Р (g), называемая коэффициентом распространения (верхняя сплошная линия).

Можно заметить, что в 18-м поколении эволюционная последовательность стабилизуется: объекты в каждом поколении одинаковы, а график долговечности становится периодическим (период = 10 поколениям). Это длится до мутации в 29-м поколении (стрелка MG6 под горизонтальной осью). В результате этой мутации объекты (фенотипы) уменьшаются - снижение значений Сi,о (g). Иногда появляются объекты (фенотипы), совершенно отличные от среднего значения, например, в 33, 43 и 49-м поколениях. Это обусловлено неоднозначностью определения объектов (фенотипов), передаваемой наследственностью (генотипом) в отдельных поколениях. Величина мутаций MG7 и MG8 небольшая. В 69-м поколении начинается новая стабильная эволюционная последовательность, держащаяся до летальной (смертельной) мутации MG9.

Дальнейшие две мутации не имеют большого значения, и в 69-м поколении начинается новая стабильная эволюционная последовательность, длящаяся до последней мутации - летальной.

Весь эксперимент проводился в определенных условных единицах времени, называемых дут и обусловленных техникой машинного эксперимента. В этих единицах измерялась "долговечность" отдельных объектов; у среднего объекта она находится между 500 и 600 дутами. Весь записанный на графике эксперимент продолжается 40 000 дутов. Представленный отрывок выбран из записей наблюдений, охватывающих 50 000 поколений (около 250000000 дутов). Чтобы ориентироваться в этих условных величинах времени, можно принять, что 1 дут соответствует 1 секунде. Тогда длительность одного поколения составит около 10 мин, а длительность проведенных экспериментов - свыше 1 года непрерывного наблюдения. [19]

Большинство описанных экспериментов проводилось на машине ИБМ 360/50, а остальная часть - на машине RСА Спектра 70/45. В случае ИБМ эксперименты потребовали свыше 20 час работы главной установки. Принимая во внимание, что эта установка проделывает в секунду гораздо больше 100 000 операций, можно получить некоторое представление о сложности модели.

Такая сложность обусловлена тем, что моделирование происходило на уровне случайного присоединения отдельных инкрементов (неделимых составляющих элементов) к объекту в процессе его роста, так что этот процесс моделировался на возможном низком уровне. За 1 дут к объекту присоединялось несколько инкрементов. Только этот уровень эксперимента позволяет статистически определить постоянную форму объекта (фенотипа), несмотря на отсутствие описания правил роста (генотипа). [20]



Заключение

Социальные и экономические изменения, происходящие в нашей стране, влияют на весь уклад жизни людей. Одним из следствий всех изменений является информатизация нашего общества, переход его на новый технологический уровень, использование новых средств коммуникации, хранения и обработки информации. Педагогика, как наука о воспитании подрастающего поколения, не может оставаться в стороне от этих процессов, так как именно она ответственна за подготовку молодых людей к жизни в быстроменяющемся мире. Двигателем и источником развития педагогики, как и любой другой науки, является исследовательская работа, для успешного осуществления которой в современных условиях необходимо применение новейших информационных технологий. Ни одно педагогическое исследование просто не может обойтись сегодня без использования компьютера.

Подводя итог реферативного обзора имеющейся литературы, можно выделить то, что персональный компьютер, как основное общедоступное средство применения информационных технологий в разных сферах жизни, может быть эффективно использован почти на всех стадиях педагогического исследований. В завершение нужно отметить, что на отмеченных возможности использования компьютера в педагогическом исследовании не исчерпываются. Использование ЭВМ в исследования является обширным полем дальнейших поисков и экспериментов, которые должны происходить в тесном сотрудничестве программистов и педагогов-исследователей.



Список использованной литературы

1. Ван Тассел. Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ. - М.: Мир, 1981. - 320 с.

2. Джамса К., Баркати Н. Изучи сам Windоws 95 сегодня. - Мн.: Попурри, 1997. - 416 с.

3. Богданов В. Концепция офисного ПК. Обзор требований Intеl/Miсrоsоft, предъявляемых к компьютерам для офиса. // Компьютер-Пресс №11 '2000, с. 12-15.

4. Федоров А., Елманова Н. Введение в базы данных. Часть 5. Механизмы доступа к данным. ОLЕ DB и АDО. // Компьютер-Пресс №8 '2000, с. 163.

5. Зубов В.С. Программирование на языке Turbо Раsсаl (версии 6.0 и 7.0). - М.: Филин, 1997. - 320 с.

6. Колесникова Ю.В. Miсrоsоft Ехсеl 2000: справочник. - СПб.: Питер, 1999. - 480 с.

7. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Сворень Р.А. Основы информатики и вычислительной техники. - М.: Просвещение, 1993. - 224 с.

8. Рейзнер Т. Самоучитель Wоrd 97. - СПб.: Питер, 1999. - 432 с.

9. Фигурнов В.Э. IBM РС для пользователя. Краткий курс. - М.: Инфра-М, 1998. - 480 с.

10. Мазуркин П.М. Основы научных исследований: учеб. пособие. Федер. агентство по образованию, Марийс. гос. техн. ун-т. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 412 с.

11. Папковская П.Я. Методология различных исследований: курс лекций. - 2-е изд., изм. - М.: Информпресс, 2006. - 182 с.

12. Стрельский В.И. Основы научно-исследовательской работы студентов. - Киев, 2006.

13. Научные работы: Методика подготовки и оформления / авт.-сост. И.Н. Кузнецов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Минск, 2000.

14. Подготовка и оформление курсовых, дипломных, реферативных и диссертационных работ: метод. пособие / сост. И.Н. Кузнецов. - Минск, 1999.

15. Электронный учебник "Организация и планирование естественно-научных, технических и технологических исследований" Кусаинов К.К., Тлеубергенова А. 2014 г.

16. Рогожин М.Ю. Подготовка и защита письменных работ: учеб-практ. пособие. - М., 2001.

17. Майданов А.С. Методология научного творчества / А.С. Майданов. - М.: Изд-во ЛКИ, 2008. -512 с.

18. Основы научных исследований: Учебник для технических вузов / В.И. Крутов, И.М. Грушко, В.В. Попов и др.; Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. - М.: Высшая школа, 1989. - 400 с.

19. Основы научных исследований: Учебник для технических вузов / Оскаров Е.С. Алмата 2005 г. 39 с.

20. Введение в научное исследование по педагогике: Уч. пособие под рук. Бабанского Ю.К. - Москва 1987 г.

Размещено на Allbest.ru