автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Использование ЭВМ при обучении количественным соотношениям в неорганической химии

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ6 ОД

На правах рукописи

ПРИТЧИН ИГОРЬ АНАТОЛЬЕВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ПРИ ОБУЧЕНИИ КОЛИЧЕСТВЕННЫМ СООТНОПЕНИЯМ В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

05.13.16 - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 1995

Работа выполнена в Отделе специализированного образования Научно-исследовательского института математике-информационных основ обучения Новосибирского государственного университета

Научный руководитель - член-корреспондент РАО,

доктор физико-математических наук, профессор Никитин A.A.

Официальные, оппоненты - член-корреспондент РАО,

доктор технических наук, профессор Бобко И.М.

- кандидат физико-математических наук, с.н.с. Жижин А.Е.

Ведущая организация - Новосибирский государственный

педагогический университет

Зашита состоится 23и.К>НЯ 1995 г. в часов на заседании Специализированного Совета К 063.98.05 при Новосибирском государственном университете по адресу: 630090, Новосибирск, ул. Пирогова - 2, ауд..

314-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного университета.

SS jucuSt

Автореферат разослан UZ-*-CUJc 1995 года

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук

Вельтмандер П.В.

Общая характеристика работы

При изучении неорганической химии одной из важнейших проблем является обучение методам решения задач, в особенности, количественных задач химии. Задачи на количественные соотношения являются важной частью школьного и вузовского курсов неорганической химии. Расчеты состава молекул и смесей, расчеты необратимых и равновесных реакций, расчеты процессов приготовления растворов, расчеты физико-химических параметров систем являются необходимыми навыками химика.- Для целей обучения химическим расчетам существует большое количество задачников по общей и неорганической химии.

Существующая практика преподавания химии показывает, что ученики часто имеют слабые навыки в решении задач. Причем это может иметь место на фоне удовлетворительного знания фактического материала химии.

Рассмотрим подробнее данную проблему. Чтобы привить прочные навыки в решении химических задач требуется, во-первых, научить методам решения задач, во-вторых, закрепить эти знания.

Обучение алгоритмам решения происходит при демонстрации и подробном разборе решений задач. Для этого при классном и самостоятельном обучении используются различные методические пособия, которые излагают задачи и их решения.

Закрепление знаний происходит при многократном повторении решений однотипных задач. Именно стадия закрепления материала позволяет свободно овладеть методами решения. На данном этапе обучения необходима постоянная проверка правильности решения задачи. Если задача решена неправильно, то требуется проверить решение ученика или продемонстрировать правильное решение.

На всех стадиях обучения необходимо постоянное взаимодействие учителя и ученика. Такое обучение в полной мере возможно лишь в группах с небольшим количеством учеников. Практика показывает, что приобретение навыков решения задач самостоятельно или в группах с большим количеством учеников затруднено.

Наряду с классическими учебными средствами в последнее

время в обучении используются компьютерные обучающие программы. Необходимость использования компьютера в обучении в настоящее время неоспорима. Это подтверждается и большим количеством компьютерных обучающих программ, и накопленным опытом их использования. Определились области наибольшего применения ЭВМ и сложились соответствующие типы обучающих программ.

Важное место среди компьютерных обучающих средств занимают проверяющие программы. Подобные программы представляют собой систему задач, упражнений, тестов по определенной дисциплине или теме. ' Они предоставляют ученику возможность решать задачи (выполнять упражнения, тесты), проверяют работу ученика и оценивают правильность его решений. Такие программы незаменимы для достижения состояния свободного владения материалом. Наличие интерактивных возможностей позволяет проверяющим программам существенно облегчить обучение, в особенности на стадии закрепления материала.

Компьютерные программы постоянно используются при обучении в различных разделах химии. Анализ существующих программ по химии показал, что тестирующие программы активно разрабатываются, в первую очередь для органической химии. Существующие программы по количественным соотношениям в неорганической химии охватывают незначительное количество тем и являются чисто тестирующими программами, то есть не содержат решений задач.

Анвд/альпосяь данной работы определяется необходимостью создания интерактивного обучающего средства по количественным соотношениям неорганической химии, которое, с одной стороны, охватывало бы достаточно широкий круг тем, а с другой стороны, позволяло бы обучать методам решения задач и эффективно закреплять материал.

Традиционно, компьютерные задачники состоят из коллекции задач или уроков и программы, которая проигрывает эти задачи или уроки. Задачи и уроки предопределены. Достоинством такого устройства является то, что задачи и уроки могут постоянно изменяться и дополняться в рамках возможностей проигрывающей программы. Причем, обычно, это может производить не только разработчик программы, но и преподаватель.

Отметим одну важную особенность обучения методам решения задач. Обучение происходит успешно, если количество возможных задач достаточно велико. В традиционных компьютерных задачниках эта проблема разрешается при постоянном наращивании количества задач. Для того, чтобы обучение было эффективным, необходимо для каждой задачи иметь подробное решение. Так как список задач предопределен, то для каждой задачи необходимо создать и хранить ее решение. Для большого числа однотипных задач это достаточно трудоемко. Это приводит к значительному увеличению объема программы. Так же особенные усилия требуется прилагать для защиты решений от несанкционированного доступа.

Эти проблемы снимаются при ином устройстве программы, когда программа может генерировать условия задач прямо в момент своей работы. Условия задачи создаются случайным образом по определенным алгоритмам. В этом случае предопределенными являются алгоритмы создания, а не сами задачи. Такие генераторы задач разрабатывались в других предметных областях для целей тестирования.

В нашем случае требуется не только создание условия задачи (генератор условий), но и создание, в момент работы программы, решения задачи. Такой генератор решений должен уметь не только получить ответ, но и продемонстрировать свое решение.

Достоинством подобных программ является то, что условия задач практически не повторяются.1' Это позволяет иметь произвольно большой набор однотипных задач и их решений. К недостаткам подобных программ следует отнести то, что пока преподаватель не может сам изготавливать задачи, это может делать лишь разработчик программы.

Данная работа посвящена разработке алгоритмов создания и алгоритмов решения задач и их программной реализации для достаточно широкого круга количественных задач неорганической химии.

Объектом данного исследования являются задачи на количественные соотношения неорганической химии.

Сущностью количественных химических задач является расчет состояний и процессов смены состояния физико-химических

систем. Системы состоят из компонентов, которые представляют собой различные проявления вещества (элементы, молекулы, смеси и т.д.). Состояние систем описывается различными количественными параметрами системы и ее компонентов (вес, объем, концентрации, температура и т.д.). Процессы также имеют состав и количественное описание. И, наконец, сами задачи имеют различные типы и задаются всевозможными полями данных (исходными и искомыми веществами, количествами и т.д.).

Для того, чтобы функционировали системы создания условий и решений количественных химических задач, требуется создание детально разработанной системы представления вещества, процессов, количеств и задач.

Целью данной работы является разработка системы представления вещества, процессов, количеств, задач; системы (генераторов) создания условий и решений количественных химических задач; создание пакета компьютерных программ, которые обеспечивают самостоятельное или интенсивное классное обучение методам решения подобных задач.

Яодоава работы состоит в разработке системы представления задач на количественные соотношения неорганической химии, генераторов условия и решения задач; в создании пакета программ, который содержит достаточно широкий набор типов задач, создает условия и решения задач во время работы программы и демонстрирует подробное решение практически любой созданной задачи.

Практическая значимость работы состоит в том, что в результате исследования создан пакет обучающих и тестирующих программ по количественным соотношениям неорганической химии для среднего и высшего образования.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-методической конференции: Компьютерные технологии в высшем образовании. (14-18 марта 1994, Санкт-Петербург), на Международной научно-методической конференции: Новые информационные технологии в университетском образовании (15-18 марта 1995, Новосибирск). В данный период происходит опытное использование пакета программ в химических классах физико-математической школы им. М.А.Лав-рентева при НГУ.

Результаты диссертационной работы полностью получены автором.

Да защит/ выносятся следующие положения:

1. Система представления вещества, процессов и количеств.

2. Система представления достаточного большого набора количественных задач неорганической химии.

3. Системы (генераторы) создания условий и решений задач.

4. Пакет компьютерных программ обучающий методам решения подобных задач.

Описание пакета программ.

Пакет "Количественный тренажер по неорганической химии" ■ состоит из четырех программ:

1. Программы для учителя;

2. Программы для работы с проверяющими уроками;

3. Программы для .решения контрольных;

4. Программы для самостоятельного обучения.

Основой пакета программ является программа для самостоятельного обучения (именуемая в дальнейшем программа). Дадим ее краткое описание.

Программа содержит задачи по следующим темам:

- уравнивание химических реакций;

- пересчет различных количеств и изучение понятия моля;

- расчет состава молекул и определение химической формулы;

- расчет необратимых химических реакций;

- пересчет концентраций;

- расчет состава растворов;

- расчет процессов смешения (разбавления) растворов;

- расчет необратимых химических реакций в растворе;

- расчеты по газовым законам;

- расчет реакций с участием газов;

- расчет состава систем равновесных по реакции;

- расчет установления равновесия по реакции;

- расчеты по реакции одноступенчатой и совместной диссоциации.

Программа представляет собой интегрированную среду, которая предоставляет обучаемому следующие возможности: выбрать задачу, решить задачу, проверить решение задачи, получить правильный ответ на задачу, получить подробное решение задачи.

Выбор задачи ученик производит, выбирая тему задачи. Далее программа случайным образом создает вариант условия задачи определенной сложности. В задачах используются вещества и реакции. При создании задачи программа выбирает их из справочника, крторый содержит около 400 веществ и 400 реакций. Обучаемый может сам определить список веществ и реакций, используемых при создании задач.

Решение задачи ученик производит в специализированном редакторе, который позволяет писать текст, химические формулы и производить вычисления прямо в тексте. Редактор позволяет производить достаточно сложные вычисления из элементарных действий (сложение, вычитание, умножение, деление и возведение в степень) с использованием скобок. При вычислении возможно использование экспоненциальной функции и натуральных логарифмов. Содержимое редактора можно сохранять в файле и читать из файла.

Обучаемый может проверить на правильность свой ответ. При этом программа сама решит выбранную обучаемым задачу, найдет ответ и сравнит его с ответом обучаемого. Сравнение ответов делается с определенной точностью, которая может изменяться обучаемым.

Обучаемый может получить ответ на выбранную им задачу. При этом программа сама решит данную задачу, найдет ответ и продемонстрирует его обучаемому.

Обучаемый может получить подробное, поэтапное решение выбранной им задачи. При этом программа сама получит решение задачи и продемонстрирует его обучаемому. Наличие подробных решений задач позволяет эффективно обучать методам решения количественных задач.

Основное содержание диссертации

Во введении диссертации обосновывается актуальность исследования, формулируется цель и определяется объект исс-

ледования, характеризуется его научная новизна и практическая значимость.

Глава 1. Описание вещества, процессов и количеств

Задачи программы посвящены расчету состояний и процессов смены состояния физико-химических систем.

Состояния систем задаются составом и количественным описанием. Состав систем - это список компонентов составляющих систему. Компонентом являются различные проявления вещества. В программе используются элементы, молекулы, гомогенные смеси. Количественное описание систем - это набор параметров, значения которых задают состояние системы данного состава..

Процессы смены состояния задаются в программе составом процесса (формулой процесса) и количественным описанием. Формула процесса - это список исходных и конечных компонентов системы, участвующих в данном процессе. Количественное описание - это набор параметров. значения которых задают начальное и конечное состояние систем.

Для описания составов систем и формул процессов в программе разработана система типов, задающих различные проявления вещества и процессы с ним происходящие.

Для количественного описания состояния систем и процессов в программе разработана система типов параметров систем и процессов.

Вещество и процессы существуют в программе в двух формах: в виде переменной данного типа вещества и в виде строки символов содержащей формулу вещества.

Неотъемлемой частью описания вещества и процессов является система процедур и функций, которые решают следующие проблемы функционирования системы типов: получение формулы вещества или процесса по соответствующей переменной; расшифровка формулы вещества или процесса для получения переменной соответствующего типа; сравнение двух переменных типа вещества или процесса для установления их равенства или отличия.

Элементы описываются своим порядковым номером в системе элементов. Кроме того элемент характеризуется атомной массой и символом элемента. Однако, чтобы не отягощать типы данных, производных от типа элемента, эти свойства не содержатся в описании типа элемента, а располагаются глобально и определяются по порядковому номеру элемента.

Молекулы в программе представлены тремя типами, которые различаются количеством информации о молекуле.

В типе 1_аЬапо1еси1е молекулы представляются состоящими непосредственно из элементов, без деления на функциональные группы. Например: молекула (МН4)(ШЗ), представляется в виде N24403. Элемент в молекуле характеризуется номером, степенью окисления в данной молекуле и числом атомов данного элемента в молекуле. Если один элемент содержится в молекуле несколькими атомами с различными степенями окисления, то степень окисления данного элемента не определена.

Данное представление молекул используется для задач, в которых не используется информация об функциональных группах. Это задачи расчета состава и определения формулы молекул. Также типом 1_аЬзшо1еси1е описываются функциональные группы в других типах молекул.

В типе Ь_то1еси1е молекулы представляются состоящими из функциональных групп: катионов металлов, кислотных остатков, гидрокеил-аниона, катиона водорода и т.п. Например, (№) (Н) (СОЗ) или (№14)2(304), где в скобки заключены функциональные группы. Функциональные группы описываются формулой - типом 1:_аЬзто1еси1е и числом групп данной формулы в молекуле. Молекула представляется массивом функциональных групп, количеством гидратированной воды и плотностью.

Данное представление молекул является основным в программе.

В типе Ь_к1аззшо1еси1е молекулы представляются состоящими из катионов и анионов. В данном случае катионы и анионы - это функциональные группы с целочисленной степенью окисления. Например: (N44)+, Са2+, (304)2-, (N3)-, и т.п. Данное представление подобно типу 1;_то1еси1е, но катионы и анионы расположены в определенном порядке.

Предполагается, что молекулы состоят не более чем из

двух катионов и не более чем из двух анионов. Катион или анион описывается как функциональная группа. Степень окисления катионов/анионов определяется как сумма степеней окисления элементов. Если одинаковые элементы в группе имеют различную степень окисления, то им приписывается дробная степень окисления, так, чтобы катион или анион в целом имели целочисленную степень окисления. Например, (N3)- или (02)2-. Молекула представляется массивом из последовательности 2-х катионов и 2-х анионов, количеством гидрагированной воды, плотностью и классом в классификации, к которому принадлежит молекула.

На данном представлении молекул основывается классификация неорганических веществ, используемая в программе.

Для функционирования системы типов молекул необходимо решать несколько важных проблем:

- преобразования различных типов молекул друг в друга;

- получение строки формулы по типу данных;

- расшифровка строки формулы и получение типа данных;

- сравнение молекул для определения тождества на уровне элементов или функциональных групп и т.п.

Растворы (тип 1_зо1и11оп) в программе представляются как смеси молекул непрерывного состава. В программе рассматриваются только бинарные растворы. Раствор представляется массивом молекул и плотностью. Первая из молекул считается растворителем.

Реакции описываются типом Ъ_геасЪ1оп. Формула реакции рассматривается как дискретная смесь молекул (реагентов). Часть молекул считается исходными веществами, а остальные продуктами реакции. Реагенты описываются формулой молекулы и числом данных молекул в реакции и зарядом (степенью окисления) молекулы. Отдельное поле заряда используется для ионных реакций. Реакция представляется массивом из последовательности реагентов,

Для функционирования типов реакций необходимо решать несколько важных задач:

- получение строки формулы из типа данных реакции;

- расшифровка строки формулы для получения типа данных

реакции;

- сравнение реакций и установления равенства.

Системы и процессы количественно описываются системой

типов параметров, которые задают:

- количества вещества;

- количества актов химической реакции;

- количества термодинамических величин.

Количественный параметр полностью определяется числовым

значением и размерностью (граммы, килограммы, моли, число частиц и т.п.), которая позволяет интерпретировать числовое значение параметра.

В программе параметры существуют в трех формах:

1. В виде переменных типа параметра.

2. В виде строки, которая выражает числовое значение параметра. Строки чисел используются со строкой размерности или без нее. Например, "1.96 литров" или "22.4 л".

3. В виде строки, которая выражает символ данного параметра, например, "V", "V раствора" или "V раствора л".

Концентрация определяет количество одного компонента смеси относительно количества другого компонента, или относительно количества всей смеси в целом. Используется 12 типов концентраций.

Глава 2. Типы задач.

Во второй главе диссертации рассматривается система представления задач. Для описания задач программы разработана система типов, которая обеспечивает создание задачи и создание ее решения.

Задачи программы разделены на классы, каждому классу соответствует свой тип и свой алгоритм создания формулировки и решения. Основой системы типов является следующая классификация:

1. Задачи определения формул процессов.

2. Задачи преобразования различных параметров количества вещества друг в друга. К этой группе относятся:

- задачи преобразования основных количеств вещества;

- задачи преобразования концентраций.

3. Задачи расчета состояния систем. Это задачи расчета состава систем и расчета по уравнениям состояния систем. К

этой группе относятся: ^

- задачи расчета состава молекул;

- задачи расчета состава бинарных растворов;

- задачи расчета состава смесей, равновесных по реакции;

- задачи расчета состава смесей, равновесных по реакции одноступенчатой диссоциации;

- задачи расчета состава смесей, равновесных по реакции совместной одноступенчатой диссоциации;

- задачи расчета термодинамического состояния по уравнениям состояния идеального газа.

4. Задачи расчета процессов смены состояния систем. К этой группе относятся:

- задачи расчета по реакциям, идущим до исчерпания одного из реагентов;

- задачи по установлений равновесия по реакции;

- задачи расчета смешения растворов.

Тип задачи должен позволять создавать максимальное количество формулировок данной задачи. Для этого описание системы или процесса должно содержать максимальное количество параметров. Любой из параметров, описывающих систему или процесс, может быть, как исходным, так и искомым. Также искомым или исходным может быть не только параметр, но и размерность его количества. Поэтому описание предмета задачи должно позволять использование различных размерностей параметров системы и процессов в системе.

Система типов, описывающая задачи, должна обеспечивать не только создание формулировки задачи, но и ее решение. Для того, чтобы тип задачи поддерживал процесс решения, он должен позволять хранить все вычисленные в ходе решения параметры во всех размерностях. Это необходимо для использования всей имеющейся информации при выборе следующего шага решения.

Полное описание количества вещества осуществляется массивами, поля которых представляют различные параметры, описывающие количество вещества в различных размерностях. Индексы полей массивов являются значениями соответствующих параметров.

Состояния систем (молекул, смесей) описываются в прог-

рамме списком состава, количественным описанием состава и другими параметрами состояния.

Для молекул качественный состав задается химической формулой - переменной типа 1:_то1еси1е. Для смесей качественный состав задается переменной типа Ь_зо11&1оп. Часто при расчете реакций состав задается переменной типа реакции -1;_геас1лоп.

Количественный состав системы описывается параметрами количества всей системы в целом, параметрами количеств компонентов системы и концентрациями компонентов.

Состояние систем также описывается в программе термодинамическими параметрами - температурой и давлением.

Процессы смены состояния описываются формулой процесса, описанием начального и конечного состояния системы и параметрами описывающими процесс.

Параметры системы связаны различными уравнениями. В программе используются следующие уравнения связи:

1. Условие аддитивности и сохранения массы. В процессах смены состояния закон сохранения массы выступает в виде покомпонентного сохранения массы.

2. Условие аддитивности сохранения числа частиц. Для смесей данное условие означает, что число частиц смеси равно числу частиц компонентов. Для молекул подобное условие неверно. Одна частица молекулы состоит из нескольких частиц элементов и один моль молекул состоит из нескольких молей элементов. В процессах взаимопревращения молекул сохраняется число частиц элементов, составляющих реагенты.

3. Условие электронейтральности. Данное условие утверждает, что полный заряд системы равен нулю.

4. Уравнения определения концентраций. Концентраций определяются как удельные количества вещества относительно друг друга или количества всего вещества в системе.

5. Определения молекулярных масс. Молекулярная масса молекулы равна сумме молекулярных масс элементов, умноженных на количество атомов элемента в молекуле. Отметим, что определение молекулярной массы для молекул заменяет условие сохранения числа частиц.

6. Термодинамическое уравнение состояния данной систе-

мы. Уравнение состояния системы связывает массу и объем (или плотность) системы с термодинамическими параметрами - давлением и температурой. В большинстве случаев используется простейшее уравнение состояния: плотность системы = const. В программе также используется уравнение состояния идеального газа.

7. Связи на количества реагентов химической реакции. В случае химической реакции вещества "смешиваются" и получаются при реакции в строго определенных соотношениях, которые не зависят от количеств реагентов. Формула реакции содержит количественную информацию об этих соотношениях.

8. Дополнительные условия связи (например, закон действующих масс).

Тип задач преобразования количеств вещества задается исходным и искомым количествами.

В многокомпонентных системах (молекулы, смеси) возникает задача расчета количеств компонентов, составляющих систему.

Система (молекула, смесь) описывается в программе:

- списком состава;

- количественным описанием состава;

- термодинамическими параметрами;

- параметрами задающими уравнение состояния, например, плотность;

- параметрами, задающими дополнительные связи между параметрами системы, например, константа равновесия.

Условия задач по расчету состава описываются полями исходных и искомых параметров в типе задач. Поля исходных и искомых параметров имеют вид, который повторяет структуру состава системы. Они указывают исходные или искомые компоненты и виды их количеств, а также остальные параметры описывающие состояние системы.

Задачи расчета смены состояния описываются:

- формулой процесса;

- начальным и конечным состоянием системы;

- параметрами, описывающими процесс.

Глава 3. Создание задач

В третьей главе диссертации рассматривается генератор условий задач - система процедур и функций, которые создают различные части задачи.

Генератор задач удовлетворяет следующим существенным требованиям:

1. Предметами задач должны быть свойства реальных веществ и реакций. Значения исходных или возникающих в процессе решения параметров не должны выходить за реальные пределы изменения таких параметров.

2. Генератор задач должен обеспечивать максимальное разнообразие конкретных формулировок задач. Это достигается тем, что одни и те же задачи реализуются на различных подмножествах веществ и реакций; задачи одного типа представляются наибольшим числом вариантов условий (исходных и искомых параметров и их размерностей); в рамках определенных параметров реализуется широкий набор числовых значений количеств. В результате вероятность повторения формулировки задачи крайне мала.

3. Созданная задача должна быть определенной. Это значит, что исходных параметров должно быть достаточно, чтобы найти искомые величины. Числовые количества исходных и искомых параметров часто являются зависимыми. При выборе значений количеств необходимо не нарушить условия существования решения задачи.

4. Задача должна быть решаема обучаемым. В частности, алгебраические уравнения не должны иметь степень больше двух.

5. Задачи, создаваемые программой, должны быть достаточно сложными, чтобы программа эффективно обучала. Часто произвольный выбор параметров задачи приводит к созданию упрощенных задач. Поэтому на параметры накладываются ограничения, чтобы задачи были более сложными.

Задачи в программе создаются в следующей последовательности:

- выбор веществ или реакций;

- выбор варианта условия задачи;

- выбор варианта числовых значений параметров.

Выбор веществ или реакций. Каждый тип задач имеет свои ограничения на возможные вещества и реакции. Свойства веществ или реакций должны быть таковы, чтобы задачу можно было сформулировать. Например, вещества для задач расчета состава молекул должны состоять не менее чем из двух элементов.

Выбор варианта условия задачи. Среди выбранных веществ, реакций или их составляющих необходимо выбрать множество исходных и искомых объектов (компонентов, реагентов), а также параметры, описывающие объекты и систему в целом, в общем случае выбор набора параметров задачи не является произвольным. Неправильный выбор параметров может привести к тривиальной или недоопределенной задаче. Задачи с различными условиями могут весьма сильно различаться по сложности.

Выбор варианта числовых значений количеств. Используемые вещества и реакции накладывают свои ограничения на значения количеств, которые должны быть реальны. При выборе значений параметров необходимо не нарушить условия существования решения задачи. Для этого часто приходиться решать задачу, обратную к создаваемой, и ее решение дает искомые числовые значения. Задача с найденными таким образом значениями количеств заведомо имеет решение. Выбор числовых значений количеств производится программой случайным образом.

Глава 4. Решение задач

В четвертой главе диссертации рассматривается генератор решений - система процедур и функций, которые создают различные части решения.

Данная система решает задачи, созданные программой, во-первых, для того, чтобы получить ответ и проверить правильность ответа обучаемого, во-вторых, для того, чтобы продемонстрировать решение данной задачи. Генератор решений удовлетворяет следующим требованиям:

1. Простота пути решения. Решение должно состоять из последовательности теоретически ясных и простых для вычислений этапов.

2. Достаточная эффективность пути решения задач. Генератор решений должен выбирать возможно более короткий путь

решений.

3. Генератор должен создавать текст решения.

Генератор решений построен как иерархическая система решений задач от самых простых до достаточно сложных. Решения задач могут функционировать самостоятельно, а также могут входить как этапы в решения более сложных задач. Подобная иерархическая вложенность простых решений в более сложные требует, чтобы отсутствовали возвраты, использовалась вся накопленная информация, текст решения логически не разрывался.

Глава 5. Справочники

Для создания и решения задач требуется информация о элементах, веществах и реакциях. Для этого в программе имеются: таблица Д.И. Менделеева, содержащая сведения об элементах, справочник веществ (около 400 веществ) и справочник реакций (около 400 реакций).

Перспективы развития работы. Работа продолжается в двух направлениях. Во-первых, наращивается количество тем и типов задач, для которых создано представление, генераторы задачи и решения. Во-вторых, ведется работа по усложнению сценария работы с учеником в программе обучающих уроков.

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в работах:

1. Притчин И.А., Никитин A.A. Количественный тренажер по неорганической химии//Компыотерные технологии в высшем образовании: Тез. докл. Всероссийской науч.-метод, конф. Санкт-Петербург: ИТМиО, 1994. С. Е62.

2. Никитин A.A., Притчин И.А., Силантьев И.В. Создание обучающих компьтерных программ в сфере специализированного образования//Информационные технологии в образовании. Новосибирск, 1995. С. 4.

3. Притчин И.А., Никитин A.A. Программа-задачник по количественным соотношениям в неорганической химии//Новые информационные технологии в университетском образовании. Новосибирск: Изд-во НИИ МИОО НГУ, 1995. С. 178.