Интегрированный урок (информатика + математика) по теме "Использование численного интегрирования при разработке АИС"

Настоящая работа представляет собой методическую разработку урока по дисциплинам «Разработка баз данных и приложений»; «Численные методы». Методическая цель урока: совершенствование методических приемов реализации поставленных целей урока.

К данному уроку студентами изучены понятия структуры базы данных, нормальных форм, первичного и внешнего ключевых полей, типов данных. Сформированы навыки вычисления определенных интегралов методом Симпсона посредством «ручного» расчета, MS Excel , математического пакета MathCAD, создания таблиц базы данных в MS Access, описания типов полей таблиц базы данных в MS Access. Предстоит сформировать навыки проведения сравнительного анализа различных способов реализации методов численного интегрирования при разработке автоматизированной системы.

Урок начинается с мотивации студентов к выполнению работы. Преподаватель ставит к уроку цели: образовательные, развивающие и воспитательные, и заранее предусматривает, как в течение урока он будет реализовывать эти цели.

Работа преподавателя и студентов над реализацией целей урока позволяет активизировать учебный процесс.

Формами активизации учебного процесса на уроке являются:

• составление вопросов по изученному материалу и ответы студентов на эти вопросы;
• выполнения самостоятельной работы;
• выполнение элементов исследовательской работы при выяснении вопроса о более «приемлемом» способе вычисления;
• использование помощи студентов для диагностики знаний по теме у своих же одногруппников при выставлении оценки за урок каждому студенту (с анализом их работы в течение урока, обоснованием сделанных замечаний по ошибкам, допущенным в практической работе и аргументацией оценки выставленной за урок);
• использование учебно-наглядных средств обучения.

Данный урок направлен на внедрение модульно-компетентностного подхода к профессиональному становлению специалиста. Он объединяет в себе формирование различных навыков:

• создание таблиц базы данных по дисциплине «Разработка баз данных и приложений»;
• вычисления определенных интегралов методом Симпсона разными способами по дисциплине «Численные методы».

На уроке у студентов вырабатывается чувство коллективной ответственности за конечный результат при работе по группам.

Тема: «Использование численного интегрирования при разработке АИС».

Цель: формирование навыков проведения сравнительного анализа различных способов реализации методов численного интегрирования при разработке автоматизированной системы.

Тип занятия: обобщение, систематизация и закрепление знаний, практических умений и навыков.

Вид занятия: практическое занятие.

Оборудование и материалы: интерактивная доска, мультимедиа проектор, персональные компьютеры, MS Access, среда программирования Turbo Pascal, математический пакет MathCAD, учебный программный комплекс NetOpSchool, раздаточный материал в электронном и печатном виде.

План занятия:

1. Организационный момент – 2 минуты.
2. Актуализация базовых знаний – 5 минут.
3. Повторение и закрепление изученного материала:
   а) формулировка задачи – 10 минут;
   б) решение задачи:
   • с помощью программы Excel – 20 минут;
   • посредством написания программы на языке Turbo Pascal – 25 минут;
   • с помощью математического пакета MathCAD – 3 минуты.
4. Сравнительный анализ полученных результатов – 10 минут.
5. Подведение итогов занятия, оглашение оценок – 5 минут.

Ход занятия

1. Организационный момент.

Преподаватель1: Здравствуйте, сегодня у нас не совсем обычный урок. Вашей специализацией, как будущих программистов, является разработка АИС. На ее формирование направлено изучение многих общепрофессиональных и специальных дисциплин, в частности таких как: разработка баз данных, основы алгоритмизации и программирования, численные методы, и сегодня мы с вами рассмотрим взаимосвязь данных дисциплин при решении конкретной производственной задачи.

2. Актуализация базовых знаний.

Преподаватель1: На прошлых занятиях по дисциплине «Разработка баз данных и приложений» вы спроектировали и создали базу данных небольшого склада; создали таблицы базы данных и частично заполнили их данными. На рисунке 1 показана база данных, таблица «Менеджеры». При заполнении таблицы менеджеров вы ввели исходные данные во все поля, за исключением столбца «Оклад». Я вам говорила, что мы не будем использовать случайное число для этого столбца, а установим базовый размер оклада для небольших фирм с числом работников от 5-15 человек, к которому работодатель сможет впоследствии применять процентные надбавки, стимулирующие премии и комиссионные выплаты. Таким образом, перед вами ставится следующая задача: рассчитать базовый оклад для каждого из 5 работников склада (он будет для них одинаковым).

Рисунок 1

Чтобы решить эту задачу, нам необходима помощь преподавателя 2.

3. Повторение и закрепление изученного материала.

а) Формулировка задачи.

Преподаватель 2: Согласно статистическим данным функция, описывающая изменение объема фонда заработной платы, зависящей от некоторых параметров, с течением времени для работников небольших фирм, имеет вид: .

Нам необходимо рассчитать объем фонда заработной платы Х для 5 работников склада за полгода (с января по июнь включительно), значит нужно вычислить определенный интеграл (n = 6).

Этот определенный интеграл мы будем вычислять по методу Симпсона.

Какие способы и средства вычисления определенных интегралов вы знаете?

Студенты: «Ручной» способ, с помощью языка программирования путем написания программы, с помощью системы MathCAD.

Преподаватель 2: Давайте оценим каждый из данных способов.

Студенты оценивают и сравнивают разные способы (перекрестный опрос). Давайте составим таблицу, которая поможет нам провести сравнительный анализ данных способов интегрирования.

Таблица 1.

Преподаватель 2: Переходим к первому способу. Каким образом можно автоматизировать арифметические вычисления?

Студенты: Можно производить вычисления с помощью Excel.

б) Решение задачи:

• с помощью программы Excel.

Преподаватель 2: Нам необходимо произвести вычисления определенного интеграла по методу Симпсона с помощью программы Excel . С целью безошибочного применения алгоритма вычисления, давай оговорим поочередность выполнения этапов данного алгоритма. На экране интерактивной доски (и у каждого студента на рабочем столе компьютера в папке «Материалы к уроку») предлагается список этапов алгоритма вычисления определенного интеграла по методу Симпсона, записанных не по порядку их выполнения. Ваша задача – расположить эти этапы в порядке их выполнения.

Рисунок 2

Студенты: Один студент выходит к интерактивной доске и располагает этапы в порядке их выполнения.

Преподаватель 2: Итак, оговорив порядок действий, теперь вы можете приступать к вычислениям.

У каждого студента на рабочем столе компьютера есть заранее заготовленная папка «Материалы к уроку», в которой содержится документ «Таблица Симпсона» с условием задания и в данном документе необходимо произвести все вычисления. По окончании выполнения задания происходит их проверка посредством NetOpSchool путем вывода поочередно на экран интерактивной доски вычислений каждого студента и сравнения с правильными вычислениями.

, n = 6

Рисунок 3

Теперь занесем полученные данные в таблицу 1.

• путем написания программы на языке Turbo Pascal.

Преподаватель1: Сейчас мы с вами вычислим ту же самую формулу с помощью написания программы на языке программирования Паскаль. На уроках по дисциплине «Основы алгоритмизации и программирования» вы программируете различные задачи и обладаете навыками разработки, отладки, тестирования и модификации программного продукта. Давайте, согласуем порядок написания программы. С чего начинается алгоритм разработки программы?

Студенты: С блок-схемы алгоритма.

Преподаватель1: Правильно. У нас уже есть устный алгоритм программы, давайте запишем его в виде блок-схемы алгоритма. Вам предлагаются блоки, которые необходимо расставить в правильной последовательности. Один из студентов демонстрирует на интерактивной доске расстановку блоков.

Рисунок 4

Преподаватель1: Сейчас я распечатаю вам полученный вариант блок-схемы. Приступайте к написанию программы. После выполнения работы происходит демонстрация одной программы посредством NetOpSchool, остальные ПК проверяются в режиме запуска программы. Заполнение таблицы 1.

• с помощью математического пакета MathCAD.

Преподаватель 2: Расчет с помощью MathCAD. Показ интерфейса. Расчет.

Рисунок 5

Заполнение таблицы 1.

4. Сравнительный анализ полученных результатов.

Сравнение всех трех методов вычисления.

Преподаватель 2: Какой метод на ваш взгляд является самым удобным?

Студенты: С помощью MathCAD. А зачем нам тогда знать алгоритмы вычисления определенного интеграла первыми двумя способами, если можно быстро и без затруднений осуществить вычисления с помощью MathCAD?

Преподаватель 2: В условиях современного экономического кризиса не все фирмы и предприятия могут себе позволить приобретение дорогостоящей программы. Поэтому, чтобы быть конкурентоспособным специалистом, необходимо овладеть дополнительными доступными методами вычислений, которые менее дорогостоящи и дают достаточно точный результат.

Расчет на 1 работника.

Теперь нам осталось рассчитать базовый оклад на одного работника. Что для этого нужно сделать?

Студенты: Надо сумму, полученную нами в ходе вычислений (фонд заработной платы), разделить на количество работников, т.е. на пять.

А потом еще полученный результат делим на число месяцев, т.е. на шесть.

Расчеты: базовый оклад на 1 работника = руб.

Преподаватель1: Заполнение базы данных.

5. Подведение итогов. Оглашение оценок.

Выставление оценок согласно критериям.

Оценка за занятие выставляется путем суммирования баллов за каждый способ интегрирования.

Заключение.

Четкая регламентация урока способствовала его динамичности и хорошей организации. Удачно выбранная форма проведения урока позволила успешно реализовать все поставленные на урок цели. Полученные результаты контроля знаний и умений четко характеризовали знания и умения каждого студента. Поставленные цели и задачи были полностью реализованы.