Спецкурс «Компьютерное моделирование»

Спецкурс ведет Оксана Владимировна Калиянц.

Компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.

Работа учащихся с компьютерными моделями чрезвычайно полезна, так как компьютерные модели позволяют в широких пределах изменять начальные условия физических экспериментов, что позволяет им выполнять многочисленные виртуальные опыты. Такая интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов.

Программа данного спецкурса включает в себя следующие разделы:

  1. Моделирование физических процессов: модель идеального газа, движения броуновской частицы, модель «Равновесие» (второе начало термодинамики) и т.д.;
  2. Моделирование биологических моделей: «Жизнь» Джона Конуэя;
  3. Реализацию моделей конечных автоматов: «Лифт», «Кофейный автомат»;
  4. Алгоритмы по генерации и решению лабиринтов.
Курс излагается с опорой на развитие самостоятельного мышления учащихся, самообразование.

Тематическое планирование

  1. Компьютерное моделирование
  2. Модель 1. «Молекула газа в закрытом сосуде»
  3. Реализация модели
  4. Модель 2. «Идеальный газ» (без столкновения шаров)
  5. Реализация модели
  6. Модель 3. «Идеальный газ» (шары сталкиваются)
  7. Реализация модели
  8. Модель 4. ««Броуновское движение»
  9. Реализация модели
  10. Модель 5. «Равновесие» (второе начало термодинамики)
  11. Реализация модели
  12. Модель 6. «Падающий шар»
  13. Реализация модели
  14. Модель 7. «Солнечная система»
  15. Реализация модели
  16. Модель 8. «Жизнь»
  17. Реализация модели
  18. Модель 9. «Жизнь» Джона Конуэя
  19. Реализация модели
  20. Реализация модели
  21. Модель 10. «Инфекция стригущий лишай»
  22. Реализация модели
  23. Реализация модели
  24. Конечные автоматы Модель 11. «Лифт»
  25. Реализация модели
  26. Конечные автоматы Модель 11. «Кофейный автомат»
  27. Реализация модели
  28. Генерация лабиринтов. Алгоритм Прима
  29. Реализация алгоритма
  30. Генерация лабиринтов. Алгоритм Краскала
  31. Реализация алгоритма
  32. Решение лабиринта. Рекурсивный обход
  33. Решение лабиринта. Алгоритм волновой трассировки
  34. Реализация алгоритма
  35. Итоговое занятие