Pravmisl.ru


ГЛАВНАЯ





Образовательный сайт по моделированию

Образовательный сайт по математическому моделированию в естественно-научных дисциплинах

Авторы: И.С. Пономарева, В.А. Винокурова, Ю.Ю. Тарасевич

Нами разработан и запущен в действие не имеющий аналогов сайт, посвященный математическому и компьютерному моделированию в естественнонаучных дисциплинах. Сайт размещен на образовательном портале Exponenta http://mathmod.exponenta.ru и на официальном сайте Астраханского государственного университета http://mathmod.aspu.ru. 

Сайт состоит из следующих разделов:

-    виртуальные лаборатории;
-    файловый архив (локальные версии лабораторий);
-    электронные учебные пособия;
-    полезные ссылки;
-    об авторах.

Центральная часть сайта – виртуальный лабораторный практикум, созданный на основе MATLAB Web Server и Java-апплетов. Основное назначение виртуальной лаборатории – моделирование нелинейных процессов студентами, обучающимися по естественнонаучным и физико-математическим специальностям.

Виртуальная лаборатория существенно расширяет возможности дистанционного образования, обеспечивая доступ удаленного пользователя к проблемно-ориентированному программному обеспечению и высокопроизводительным вычислительным ресурсам.

Объявление:

Лабораторный практикум по математическому и компьютерному моделированию предоставляет для изучения набор базовых моделей из биологии, химии, физики, экологии, ставших классическими. Комплекс дает студентам возможность сосредоточиться на содержательной части модели, изучить качественные особенности ее поведения, не отвлекаясь на техническую часть, связанную с реализацией модели на компьютере. Перечень лабораторных работ соответствует учебному пособию с грифом Министерства образования РФ (1), образуя вместе с ним единый учебно-методический комплекс.

Основная часть лабораторного практикума реализована с помощью многофункционального комплекса MATLAB.
Первоначально практикум был разработан в виде локальной версии. Это означает, что для работы с ним пользователю необходимо иметь установленную на компьютере версию MATLAB, а также саму программу практикума. Локальная версия практикума прошла апробацию в Астраханском государственном университете и Воронежском государственном университете. Локальную версию лаборатории можно скачать из раздела «Файловый архив».

В целях дистанционного обучения компьютерный практикум был переработан на основе приложения MATLAB Web Server и теперь может использоваться в режиме удаленного доступа.
Мы постарались создать простой и ненавязчивый интерфейс, который бы был понятен любому пользователю. В любом случае, страница подкрепляется ссылкой на файл помощи, который поможет пользователю обращаться с ней.

После того как пользователь ввел все необходимые данные и указал способ отображения результата, можно нажимать кнопку «Нарисовать». При этом веб-браузер считывает введенные пользователем входные параметры и передает их на сервер. Там эти данные передаются в MATLAB, происходят необходимые вычисления, строятся графики. Затем полученные результаты вновь отправляются на удаленный компьютер пользователя после чего изображения координатных осей на странице заменяются сгенерированными.

Некоторые работы в нашей виртуальной лаборатории реализованы в виде Java-апплетов. Java-технология – мощное современное средство раз-работки. Достоинством этой технологии являются ее платформенная независимость и сетевая направленность. Она позволяет создавать апплеты – приложения, встраиваемые в Web-документы. Java API (Application Program Interface) дает программисту независимый от операционной среды доступ к необходимым для создания сложных интернет-приложений средствам, таким как сетевые сокеты, потоки и графическая оконная система и др.

В настоящее время имеется определенный опыт создания апплетов для моделирования физических процессов. Однако, работы, в основном, посвящены школьному курсу физики. Апплеты, моделирующие действи-тельно интересные и сложные процессы пока еще встречаются не часто.

Нами с помощью Java созданы апплеты, позволяющие провести имитационное моделирование и всестороннее исследование двух нелиней-ных процессов:

1.    Динамический хаос в простой механической системе.
2.    Параметрические колебания маятника.

Апплет «Динамический хаос в простой механической системе» моделирует движение мячика, падающего на вибрирующую поверхность. Меняя параметры системы (начальную координату и скорость тела, ам-плитуду, частоту колебаний и начальное положение вибрирующей поверх-ности, коэффициент затухания) можно исследовать различные режимы движения. Результаты моделирования отображаются с помощью графика зависимости координаты мячика от времени, фазового портрета и отобра-жения столкновений.

Еще один апплет из виртуальной лаборатории называется «Парамет-рические колебания маятника». Он моделирует движение маятника в слу-чае вибрирующей точки его подвеса. Изменяя различные параметры пред-ставленной модели, можно получить совершенно неожиданные результа-ты, которые более детально можно изучить с помощью графиков зависи-мости фазы и скорости колебания маятника от времени и фазового про-странства.

В настоящее время разрабатывается библиотека специальных клас-сов на Java, с помощью которых станет возможным впоследствии модели-ровать и другие интересные и практически значимые процессы в физике.

Список литературы

1.    Тарасевич Ю.Ю. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс: Учебное пособие / Ю.Ю. Тарасевич. 4-е изд., испр. М.: Едиториал УРСС, 2004. 152 с.


Новости по теме:
 
< Предыдущая   Следующая >