Academic literature on the topic 'Імітаційні експерименти'

Розглянуті основні підходи до розробки імітаційних моделей, освітлені їх недоліки та переваги. Розглянута імітаційна модель процесу глибокої утилізації тепла пароповітряних сумішей з використанням парокомпресійного теплового насосу, до складу якої входять імітаційні моделі компресора, конденсатора, електронного розширювального вентиля, випарника, переохолоджувача та контактного теплообмінника – утилізатора тепла пароповітряних сумішей. Імітаційні моделі цих складових побудовані з використанням експериментальних даних, отриманих авторами в результаті виконання фізичних натурних експериментів на лабораторній дослідній установці. В імітаційній моделі випарника теплового насосу реалізовано функцію розрахунку «баластної» та «ефективної» витрати холодоагенту. «Баластна» витрата виникає за рахунок переохолодження холодоагенту до температури кипіння і супроводжується випаровуванням його частки, яка не приймає участі у відборі тепла випарником. Для цього до імітаційної моделі випарника була додана підсистема розрахунку перепаду температур кипіння (тиску) по довжині випарника в залежності від витрати холодоагенту та температурного напору у випарнику, що враховує довжину ділянки випарника на якій відбувається кипіння рідкої фази. Залежність перепаду тиску по довжині випарника від витрат холодоагенту через нього є не монотонно зростаючою функцією а має екстремум і спадає при рівнях перегріва холодоагенту від 15 до 0 °С. Тиск на виході випарника розраховується в моделі з використанням нелінійної функції двох змінних – положення електронного розширювального вентиля та частоти обертання компресора. Динамічні властивості каналів моделюються ланками, передатні функції яких були отримані в результаті фізичних експериментів. Проведена перевірка розробленої імітаційної моделі на адекватність, для чого було організовано ряд комп’ютерних експериментів з умовами, аналогічними умовам проведення натурних фізичних експериментів. Порівняння результатів моделювання та фізичного експерименту показало високу ступінь їх схожості.

The article characterizes the main aspects of STEM-education: the development of critical thinking, integrated learning, active communication of all participants in the learning process, non-standard and innovative approaches and directions of STEM-education development. Its active introduction in teaching natural sciences and mathematics of secondary schools, especially the use of STEM-technologies in teaching. A well-organized, good STEM lesson is, first of all, a coordinated and motivated learning process, where each activity is of special interest and is accessible and understandable for students. To develop this type of training, the teacher must first think in a non-standardized and comprehensive way, experiment and usually constantly improve themselves to achieve the desired result. When designing a quality lesson in STEM format, special attention should be paid to the peculiarities of its creation and organization, namely: all students should form a single joint mechanism of interaction and be actively involved in the productive solution of real situations or problems; it is advisable to invite students to develop their own demonstration models or prototypes; in order to achieve the set goal and produce a truly high-quality innovative product, it is important to work effectively in a team that will work as a single coordinated mechanism, where each of the participants has a task. Following the path of innovative development, the teacher first of all diversifies his pedagogical approach to the presentation of educational material and expands the possibilities of its perception and assimilation by students.Innovative integrated approach to teaching is one of the ways that combines both STEM elements and non-standard forms of presenting information to students. Educational sites, simulation simulators, modern virtual laboratories such as: “VirtuLab”, laboratory – “GoogleSites”, online laboratories “GoLab / Graasp” and interesting, interactive, worksheets: “Liveworksheets” are highly effective in conducting STEM-classes. allowing students to conduct virtual exciting and cognitive experiments in physics, geography, chemistry, biology, ecology and other subjects, in three-dimensional and two-dimensional spaces. STEM-educational space is multidisciplinary, competence-oriented and provides the formation of a unique set of cognitive and social skills, in particular: the ability to identify, pose and solve problems, interact with others in different social and cognitive situations, critically evaluate events and phenomena, motivate and move common goal, etc.Key words: STEM-education, STEM-training, STEM-competencies, STEM-lesson, STEM-games. Стаття характеризує основні аспекти STEM-освіти: розвиток критичного мислення, інтегро-ваного навчання, активного спілкування всіх учасників освітнього процесу, нестандартних та інноваційних підходів та напрямків розвитку природничо-математичної освіти. Активне впровадження STEM-технологій у навчанні перш за все забезпечує злагоджений та мотивований про-цес навчання, де кожна діяльність викликає особливий інтерес та є доступною та зрозумілою для учнів. Щоб забезпечувати такий тип навчання, викладач повинен спочатку мислити нестандартизовано і всебічно, експериментувати і, як правило, постійно вдосконалюватись для досягнення бажаного результату. При розробці якісного уроку у форматі STEM особливу увагу слід звернути на особливості його створення та організації, а саме: усі учні повинні формувати єдиний спільний механізм взаємодії та брати активну участь у продуктивному вирішенні реальних ситуацій чи про-блем; доцільно запросити студентів розробити власні демонстраційні моделі чи прототипи; для досягнення поставленої мети та виробництва справді якісного інноваційного продукту важливо ефективно працювати в команді, яка працюватиме як єдиний злагоджений механізм, де кожен із учасників має своє завдання. Рухаючись шляхом інноваційного розвитку, учитель насамперед урізноманітнює свій педагогічний підхід до викладу навчального матеріалу та розширює можливості його сприйняття та засвоєння учнями. Інноваційний інтегрований підхід до навчання - один із способів, що поєднує як елементи STEM, так і нестандартні форми подання інформації учням. Навчальні сайти, імітаційні тренажери, сучасні віртуальні лабораторії, такі як: «VirtuLab», лабораторія –«GoogleSites», онлайн-лабораторії «GoLab / Graasp» та цікаві, інтерактивні робочі аркуші («Liveworksheets») дуже ефективні у проведенні STEM-класів. Вони дозволяють учням проводити віртуальні захоплюючі та когнітивні експерименти з фізики, географії, хімії, біології, екології та інших предметів, у тривимірних та двовимірних просторах. STEM-освітній простір мультидисциплінарний, орієнтований на компетентністний підхід і забезпечує формування унікального набору когнітивних та соціальних навичок, зокрема: здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми, взаємодіяти з іншими в різних соціальних і пізнавальних ситуаціях, кри-тично оцінювати події і явища, мотивувати та рухатися до спільної мети тощо.Ключові слова: STEM-освіта, STEM-навчання, STEM-компетентності, STEM-урок, STEM-ігри.

Стаття присвячена проблемам професійної підготовки майбутніх офіцерів-сухопутників тактичного рівня в Україні. У вступі автор актуалізував проблему професійної підготовки майбутніх офіцерських кадрів в Україні. У викладі основного змісту матеріалу визначено сутність імітаційного моделювання. Виокремлено та обґрунтовано зміст основних переваг щодо використання технології у підготовці майбутніх офіцерів-сухопутників тактичного рівня: можливість отримати відповіді на численні актуальні запитання, що виникають на початкових стадіях моделювання: поява ідеї (задуму) та пробна розробка аналогу об’єкту (системи), з метою уникнення вагомих помилок, пов’язаних із витратами різних видів ресурсів; можливість дослідження особливостей функціонування об’єкту (системи) за будь-яких умов, навіть таких, що не виникнуть у реальному експерименті; варіювання параметрів об’єкту (системи) та навколишнього середовища у досить широких межах, відображаючи відповідне середовище; можливість передбачення поведінки об’єкту (системи) у короткочасній та довготривалій перспективі, перенісши на модель результати реальних випробувань; економія часу при використанні імітаційних моделей технічних та технологічних об’єктів (систем); отримання великих обсягів інформації про відображення плинності реальних процесів, за умови уникнення дорогих випробувань реальних об’єктів (систем); виконання ролі гнучкого пізнавального інструменту, що дає змогу відтворити будь-яку реальну або гіпотетичну ситуацію; уможливлення випробувань ризикованих («аварійних») ситуацій, що надає унікальності цьому методу; можливість кількаразових повторень експерименту, з метою відпрацювання стійких навичок правильних дій у відповідних ситуаціях. Ключові слова: імітаційне моделювання, майбутні офіцери-сухопутники, професійна підготовка, фахівці, модель.

У статті обґрунтовано проблему формування ймовірнісно-статистичної змістової лінії в шкільному курсі математики. Основну увагу закцентовано на створенні дефініції класичної й статистичної ймовірності та переході до аксіоматичного підходу у формуванні поняття ймовірності та побудови ймовірнісної моделі випадкового експерименту. Наведено приклади компетентнісних задач, що ґрунтуються на роз’ясненні змісту й побудови математичної моделі. Поняття «продуктивне навчання» представлено як організовану співпрацю вчителя та учнів. Визначено один із найбільш ефективних інструментів продуктивного навчання учнів у процесі вивчення статистики і теорії ймовірності – інформаційні технології, зокрема табличний процесор Microsoft Excel, а також імітаційно-моделюючу програму Phet, яка містить опис дій та навчальні цілі комп’ютерного експерименту. Окреслено сфери застосування ймовірнісно-статистичної лінії в соціологічних опитуваннях, зайнятості населення, виборах, біологічних і психологічних експериментах, клінічних дослідженнях лікарських засобів тощо. Наголошено на фундаментальності ймовірнісно-статистичної лінії та окреслено перспективні напрями її вивчення.

Мета: представлення результатів оцінювання після впровадження розробленої моделі оптимізації завантаження та аналіз адекватності цієї моделі з метою доведення її ефективності, за допомогою зменшення головного критерію – часу завантаження. Методи: експеримент, евристика, статистика, імітаційне моделювання. Результати: розроблена модель оптимізації завантаження пройшла усі процедури верифікації, а аналіз експериментальних даних підвищив її значущість у процесі авіаційного завантаження. Обговорення: Розглянуто деякі параметричні критерії оцінки адекватності моделей для зазначення, що ефективність моделі оптимізації завантаження не може бути оцінена саме за цими критеріями. Тому, оптимізаційна модель з часовими критеріями має бути проаналізована на предмет адекватності лише за непараметричними критеріями, а саме – за Т– критерієм Вілкоксона. Стаття надає результати аналізу експериментальних даних, що демонструють різницю між параметрами моделі та реальною тривалістю процедури завантаження / розвантаження у реальних умовах. Імітаційна модель підтверджує мінімізацію часу завантаження після імплементації оптимізаційної моделі. Отже, результати верифікації моделі можуть розцінюватися як заключна частина дослідження ефективності впровадження інтегрованої мультикритеріальної моделі оптимізації завантаження повітряних кораблів.

Перехід сучасного суспільства до інформаційної епохи свого розвитку висуває як одне з основних завдань, що стоять перед системою освіти, завдання формування основ інформаційної культури майбутнього фахівця. Процеси модернізації та профілізації вітчизняної шкільної освіти так само, як і модернізації вищої освіти (участь у створенні єдиного європейського простору, впровадження дистанційної освіти тощо) ведуться на базі інформаційно-комунікаційних технологій навчання. Метою даної статті є обговорення ролі сучасних комп’ютерних моделей у навчанні хімії, та проблеми якості відображення реальних хімічних процесів у комп’ютерних моделях, якими є віртуальні хімічні лабораторії.Дидактична роль нових інформаційних технологій полягає, перш за все, в активізації пізнавальної діяльності і творчого потенціалу учнів [5]. Необхідно створювати умови, аби учень став активним учасником навчального процесу, а вчитель був організатором пізнавальної діяльності учня. Адже вивчення будь-якої навчальної дисципліни – не мета, а засіб розвитку особистості. Ефективність застосування комп’ютерів у навчальному процесі залежить від багатьох чинників, у тому числі й від рівня самої техніки, від якості навчальних програм і від методики навчання, що застосовується вчителем. Більшість педагогів переконані в тому, що комп’ютер є потужним засобом для творчого розвитку дітей, дозволяє звільнитися від багатьох рутинних видів роботи і розробити нові ідеї в методиці навчання, дає можливість вирішувати більш цікаві і складні проблеми [5].Будь-який ілюстративний матеріал (мультимедійні й інтерактивні моделі в тому числі) значно розширюють можливості навчання, роблять зміст навчального матеріалу більш наочним, зрозумілим, цікавим. Не можна скидати з рахунків і психологічний чинник: сучасному учневі чи студенту набагато цікавіше сприймати інформацію саме в інтерактивній формі, ніж за допомогою застарілих схем і таблиць. Використання комп’ютерних моделей, комп’ютерних засобів візуалізації значно підвищує ефективність засвоєння матеріалу[5].Сучасні школярі, які здебільшого є представниками «покоління відеоігор», орієнтовані на сприйняття високоінтерактивного, мультимедіа насиченого навчального середовища. Згаданим вище вимогам якнайкраще відповідають освітні програми, що моделюють об’єкти і процеси реального світу і системи віртуальної реальності. Прикладом таких навчальних систем є віртуальні лабораторії, які можуть моделювати поведінку об’єктів реального світу в комп’ютерному освітньому середовищі і допомагають учням опановувати нові знання й уміння в науково-природничих дисциплінах, таких як хімія, фізика і біологія [3].Хімія – наука експериментальна, її завжди викладають, супроводжуючи демонстраційним експериментом. Ні для кого не є секретом, що матеріальний стан більшості шкіл в Україні є, м’яко кажучи, неідеальним. Дуже часто для демонстрації хімічного досліду не вистачає необхідних реактивів чи обладнання, тому доводиться обходитись теоретичним розглядом лабораторної роботи або проводити один дослід на весь клас. У такому випадку на допомогу вчителеві приходять саме спеціалізовані комп’ютерні програми, на кшталт віртуальних хімічних лабораторій, що дозволяють провести (саме провести, а не спостерігати) дослід у наближених до реальності умовах. Також, наприклад, при вивченні токсичних речовин, зокрема галогенів, віртуальне середовище надає можливість проводити хімічний експеримент без ризику для здоров’я учнів [4].На даний момент розроблена велика кількість навчальних програм для шкільного курсу хімії. Жодна з цих програм не є досконалою, проте сам факт їх створення свідчить про те, що в них існує потреба і вони мають безперечну цінність. Для того, щоб у дитини виник інтерес до співпраці з комп’ютером і в процесі цієї спільної творчості стійка пізнавальна мотивація до вирішення освітніх, дослідницьких завдань, необхідне створення таких умов, при яких учень стає безпосереднім учасником подій, що розвиваються на екрані монітора, тобто умов для повноцінного діяльнісного підходу до навчання.Умова успішного застосування комп’ютерних моделей в освітньому процесі сучасної школи закладена в добре відомих принципах педагогіки співпраці, які можна перефразовувати так: «не до комп’ютера за готовими знаннями, а разом з комп’ютером за новими знаннями» [3].Головна перевага віртуальних хімічних лабораторій полягає в тому, що віртуальні хімічні експерименти безпечні навіть для непідготовлених користувачів. Учні можуть також проводити такі досліди, виконання яких в реальній лабораторії може бути небезпечне або коштує надто дорого. Звичайно, за допомогою віртуальних дослідів не можна опанувати навички реального хімічного експерименту, але віртуальні досліди можуть застосовуватися, наприклад, для ознайомлення учнів з технікою виконання експериментів, хімічним посудом і устаткуванням перед безпосередньою роботою в лабораторії. Це дозволяє учням краще підготуватися до проведення цих або подібних дослідів в реальній хімічній лабораторії. Також проведення віртуальних експериментів допомагає учням та студентам засвоїти навички запису спостережень, складання звітів та інтерпретації даних в лабораторному журналі. Іще слід наголосити на тому, що комп’ютерні моделі хімічної лабораторії за певних умов можуть спонукати учнів експериментувати і отримувати задоволення від власних відкриттів [3].За способом візуалізації розрізняються лабораторії, в яких використовується двовимірна, тривимірна графіка і анімація. Крім того, віртуальні лабораторії можна поділити на дві категорії залежно від способу представлення знань у предметній області. Віртуальні лабораторії, в яких представлення знань у предметній області засновано на окремих фактах, обмежені набором заздалегідь запрограмованих експериментів. Цей підхід використовується при розробці більшості сучасних віртуальних лабораторій. В таких програмах змінити умови проведення експерименту і одержати якісь інші результати неможливо. Інший підхід дозволяє учням проводити будь-які експерименти, не обмежуючись заздалегідь підготовленим набором результатів. Це досягається за допомогою використання математичних моделей, що дозволяють визначити результат будь-якого експерименту і відповідний візуальний супровід. На жаль, подібні моделі поки що можливі тільки для обмеженого набору дослідів [3]. Переваги і недоліки вищезгаданих програмних продуктів достатньо повно були висвітлені Т. М. Деркач, яка, до речі, пропонує використовувати термін «імітаційні хімічні лабораторії» [1; 2].Суттєвою перевагою таких віртуальних лабораторій як ChemLab (виробник: Model Science Software), Croсоdile Chemistry (Crocodile Clips Ltd), Virtual Lab (The ChemCollective) є можливість активного втручання учня у хід роботи, а не пасивне спостерігання за відеофрагментом чи анімацією, що запрограмовані заздалегідь. При виконанні лабораторної роботи за допомогою вищезгаданих програм учень може повторити її безліч разів, при цьому щоразу змінюючи один чи декілька параметрів на власний вибір. В більшості випадків (якщо дії учня не суперечать логіці і можливі для виконання і у реальній лабораторії) учень отримає правильні результати, що лише підкреслить ті закономірності, виявлення яких і було метою роботи. Скажімо у лабораторній роботі «Гравіметричне визначення хлорид-йонів» («Gravimetric Analysis of Chloride») у віртуальній лабораторії ChemLab учень чи студент може замість запропонованих в інструкції 5 г речовини, що містить хлорид-йони, взяти 3, чи 6, чи 10 г її. Але в кожному випадку він отримає і відповідну масу осаду арґентум хлориду, за якою, при виконанні обчислень, прийде до одних і тих самих результатів і висновків.Подібний підхід, коли учень може проявити власну ініціативу при виконанні роботи, дуже позитивно відбивається і на навчальних досягненнях і на зацікавленості учнів. Але разом з ініціативою учні можуть також підключити і власну фантазію – спробувати виконати такі дії, які не були передбачені сценарієм проведення даної роботи (наприклад, нагріти розчин до кипіння, або навпаки охолодити його до температури замерзання) просто із цікавості, тим більше, що у ChemLab можна використовувати обладнання, застосування якого не передбачалось сценарієм виконання роботи. Результати таких незапланованих дій можуть переноситись учнями і на відповідні об’єкти та процеси реального світу, а тому до віртуальних лабораторій завжди висувалась жорстка вимога суворої відповідності віртуальних об’єктів та процесів реальним об’єктам і процесам.Тут доводиться констатувати протиріччя, яке існує в середовищі користувачів віртуальних хімічних лабораторій: методистів, розробників, вчителів, учнів тощо. Справа в тому, що немає і, мабуть, не може бути єдиної думки з приводу того, наскільки повно віртуальні процеси повинні відтворювати об’єктивну реальність. З одного боку, чим більше віртуальний світ схожий на реальний, тим нібито краще – в такому випадку навчання хімії за допомогою віртуальних комп’ютерних лабораторій виходить на якісно новий, більш високий рівень, з’являється набагато більше можливостей і форм застосування навчальних лабораторій у навчанні хімії, зникають передумови для одержання хибних висновків при їх використанні. Але, з іншого боку, врахування найменших дрібниць і максимальної кількості можливих варіантів розвитку подій неминуче призведе до значного ускладнення комп’ютерних програм, суттєвого збільшення баз даних і, як наслідок, подорожчання та подовження часу на розробку відповідних програмних продуктів, та, скоріш за все, суттєво ускладнить використання таких програм людьми без спеціальної підготовки. Не кажучи вже про те, що передбачити всі можливі варіанти дій користувача у віртуальній лабораторії просто неможливо.Інша точка зору полягає в тому, що віртуальні хімічні лабораторії в першу чергу є моделями, тобто системами, що відтворюють, імітують, відображають принципи внутрішньої організації або функціонування, певні властивості, ознаки чи характеристики об’єкта дослідження (оригіналу). Модель завжди є спрощеною версією модельованого об’єкта або явища (прототипу), що в достатній мірі повторює властивості, суттєві для цілей конкретного моделювання (опускаючи несуттєві властивості, в яких вона може відрізнятися від прототипу).Подібне визначення поняття «модель» фактично означає, що такі програми як віртуальні хімічні лабораторії, не повинні перевантажуватись «зайвими дрібницями» – несуттєвими для виконання певної роботи чи досліду зовнішніми ознаками, фактами і процесами. Окрім того, так само як викладач не залишить без догляду учнів у реальній лабораторії, так і викладач, що застосовує віртуальну лабораторію на занятті, повинен бути постійно поруч з учнями, надаючи їм відповідних порад або роз’яснюючи результати спостережень, що викликали питання або сумніви. Таким чином, можна попередити формування в учнів хибних уявлень, неправильних висновків тощо.У представників обох точок зору є свої аргументи. Наприклад, при виконанні стандартної лабораторної роботи в середовищі програми ChemLab «Фракційне розділення солей» («Fractional Crystallization»), сутність якої полягає в тому, що учневі пропонується розділити суміш солей (натрій хлориду та калій дихромату), використовуючи їх різну розчинність у воді за різних температур. Подібні процеси досить поширені як в промисловості (виробництво калійних добрив), так і в лабораторії (перекристалізація солей з метою їх очищення), хоча і в більш складному вигляді. Хід роботи включає в себе такі стадії: відбір наважок солей певної маси; їх розчинення у воді кімнатної температури; нагрівання розчину до повного розчинення калій дихромату; охолодження розчину до 0оС; відділення осаду калій дихромату; зважування калій дихромату, що випав в осад, та відповідні розрахунки.Якщо прискіпливо проаналізувати дану роботу, в ній можна знайти ряд неточностей або спрощень:1) при розчиненні калій дихромату у воді розчин залишається безбарвним;2) відсутній тепловий ефект при розчиненні обох солей;3) не враховано взаємний вплив солей на їх розчинність;4) розчин солей при охолодженні до температури замерзання не кристалізується;5) температура кипіння розчину солей дорівнює температурі кипіння ізомолярного з ним розчину будь-якого неелектроліту;6) зважування одержаного калій дихромату можна провести з високою точністю без попереднього промивання і висушування;7) відсутність допоміжного лабораторного обладнання (штативів, тримачів, шпателів, вакуум-насосу тощо) та можливість відбору наважок речовин без використання терезів.Подібні неточності можна знайти і у всіх інших лабораторних роботах програми ChemLab, але в більшості випадків ці неточності неочевидні, і, найголовніше, не відбиваються ані на одержанні результатів експерименту, ані на їх інтерпретації.Крім того, застосовуючи інструментарій майстра LabWіzard, що дозволяє користувачу створювати власні лабораторні роботи у ChemLab, певну кількість подібних невідповідностей можна заздалегідь передбачити й усунути у створених власноруч лабораторних проектах.[2; 4]Викладач, що використовує віртуальні хімічні лабораторії, обов’язково повинен наголосити на тому, що у віртуальній хімічній лабораторії присутні певні спрощення та невідповідності з об’єктивною реальністю. У групі учнів, що мають високий рівень знань і хімічного мислення, можна навіть побудувати роботу на тому, щоб знайти і обговорити подібні неточності. Наприклад, в рамках курсу «Комп’ютерне моделювання хімічних процесів», що викладається на ІІІ курсі спеціальності «Хімія» у Криворізькому педагогічному інституті, при розгляді особливостей віртуальної лабораторії ChemLab перед студентами була поставлена задача обґрунтовано довести наближений характер розрахунку температури початку кипіння розчину натрій хлориду у даній програмі (в межах лабораторної роботи «Fractional Crystallization»). Студенти на основі другого закону РауляΔtкип=kеб*b – для розчинів речовин-неелектролітів (1)Δtкип=i*kеб*b – для розчинів речовин-електролітів; (2)де kеб – ебуліоскопічна константа розчинника, b – моляльна концентрація розчиненої речовини (моль/кг), і – ізотонічний коефіцієнт, обчислювали температуру початку кипіння для розчину натрій хлориду тієї концентрації, яку вони самі створили у віртуальній хімічній лабораторії. Далі утворений віртуальний розчин нагрівали до кипіння і зазначали температуру початку кипіння. Вона збігалась із розрахованою за формулою (1), тобто без урахування ізотонічного коефіцієнту, який для розчину натрій хлориду повинен наближатись до 2. Значить реальна Δtкип розчину майже вдвічі повинна була б перевищувати Δtкип розчину у віртуальній лабораторії. Висновок зроблений студентами: в даній лабораторній роботі з метою спрощення не враховувався процес іонізації солі, оскільки для моделювання процесів розчинення солей за різних температур він особливого значення не має.Подібний недолік комп’ютерної програми може створити незручності з одного боку, але може бути перевагою з іншого: на основі розгляду подібних фактів можна в цікавій і нестандартній формі залучити групу студентів до повторення навчального матеріалу з різних розділів хімії та розв’язку розрахункових задач.Таким чином, можна зробити висновок про те, що віртуальні хімічні лабораторії є безумовно ефективним інструментом в руках вчителя або викладача хімії. Кожна з віртуальних хімічних лабораторій є моделлю, що описує реальні явища і процеси, а тому неминуче містить ряд спрощень і неточностей, як в плані графічного відображення об’єктів, так і в плані причинно-наслідкових зв’язків між діями користувача та їх результатами у віртуальному середовищі. Головною метою проведення дослідів у віртуальних комп’ютерних лабораторіях є усвідомлення самої сутності явища, що вивчається, його головних закономірностей, а недосконалість візуальних чи інших ефектів має другорядне значення. Подальший розвиток і вдосконалення віртуальних хімічних лабораторій, скоріш за все, буде відбуватись у напрямку збалансування простоти представлення моделі та максимальної її реалістичності.Враховуючи все, сказане вище, можна з упевненістю сказати, що розробка і впровадження віртуальних хімічних лабораторій залишається одним з пріоритетних напрямків у процесі вдосконалення навчання хімії у середній та вищій школі.

У статті викладено досвід використання інтерактивного імітатору фізичних процесів Step на заняттях з фізики у навчанні студентів спеціальностей «Агроінженерія», «Геодезія та землеустрій» та «Комп’ютерні науки». Формулювання проблеми. Розуміння студентами дисциплін природничо-математичного циклу, зокрема фізики вважається основною проблемою у закладах вищої освіти. Візуалізація фізичних процесів допомагає зрозуміти, усвідомити та засвоїти більшість тем фізики. А завдяки імітаційному моделюванню студенти мають можливість побачити природу процесів і явищ, які не можна спостерігати не озброєним оком або без використання спеціальних потужних та дорогих приладів. Прикладом такого інтерактивного імітатору фізичних процесів може слугувати Step. Матеріали і методи. Матеріалом дослідження є створення та дослідження студентами імітаційних моделей для вивчення поведінки пружного маятника, математичного маятника, явища резонансу, механічної хвилі та броунівського руху використовуючи інтерактивний імітатор фізичних процесів Step на заняттях з фізики. Методи спостереження, аналізу, систематизації та математичної статистики використовувалися для отримання інформації про доцільність використання інтерактивного імітатору фізичних процесів Step при навчанні фізики. Результати. В статті описано методику використання інтерактивного імітатору фізичних процесів Step при навчанні фізики, зокрема вивченні пружного маятника, математичного маятника, резонансу, механічної хвилі, броунівського руху; відображено результати педагогічного експерименту. Висновки. Узагальнюючи результати дослідження можна стверджувати, що використання інтерактивного імітатору фізичних процесів Step при навчанні фізики дозволяє: візуалізувати навчальний матеріал; полегшити сприймання та розуміння складних фізичних явищ та процесів; формувати у студентів дослідницькі компетентності; підвищити мотивацію навчально-пізнавальної діяльності студентів. Але разом з тим, використання лише імітаційних моделей не підвищує якість фізичної підготовки студентів.

У статті досліджується проблема формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва засобами духовної музики. Встановлено, що на сучасному етапі розвитку вищої освіти в Україні педагоги мають можливість активно впроваджувати новітні методики формування педагогічної культури, що ґрунтуються на використанні духовної музики у освітньому процесі. Автором визначено методи формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва засобами духовної музики: навчальні (пояснювально-ілюстративні, проблемно-пошукові, аналітико-інтерпретативні, модельні, імпресивні, художньо-концептуального синтезу, емоційно-почуттєвого узагальнення, художньо-асоціативний, проблемно-пошукові, сприймання, емоційного впливу, колективного обговорення, творчої роботи) та виховні (стимулювання творчої діяльності, розповідь, бесіда, диспут, дискусія, метод прикладу, прослуховування і обговорення музичних творів, створення спеціальних творчих ситуацій, творчі вправи, привчання, доручення, створення спеціальних творчих ситуацій з акцентуванням культуропедагогічного змісту тощо), що дозволяють підсилити процес формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва. Визначено критерії педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва, що узгоджуються з компонентами досліджуваного феномену (емоційно-мотиваційний, когнітивно-аксіологічний, морально-світоглядний, діяльнісно-творчий). На основі виокремлених критеріїв та прояву їх показників визначаються рівні (трансформаційний, імітаційний, ресурсний, початковий) педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва. Описано етапи дослідно-експериментальної роботи з упровадження методики формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва засобами духовної музики, яка відбувалась у три етапи: адаптаційний, пізнавально-коригувальний, акмеологічний. Подано результати ефективності експериментальної роботи, що доводять позитивний ефект упровадження в освітній процес визначеної методики формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва засобами духовної музики. Ключові слова: педагогічна культура майбутніх учителів музичного мистецтва, духовна музика, критерії та рівні педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва, методи формування педагогічної культури майбутніх учителів музичного мистецтва засобами духовної музики.

Захист відбудеться «22» лютого 2017 р. о 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К58.052.06 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, ауд. 58. З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.
Дисертація присвячена розробленню інформаційних технологій аналізу стохастично періодичних потоків та використанню отриманих результатів в задачах підвищення ефективності систем масового обслуговування, що функціонують в умовах стохастичної періодичності. Для вирішення поставлених завдань використано підхід, що охоплюється схемою «модель – алгоритм – програма – прикладне застосування – комп’ютерний експеримент». В рамках цього підходу введено нові класи моделей – періодичні пуассонівські та рекурентні кусково стаціонарні потоки, розроблено методи оцінки їх інтенсивності та гістограмного аналізу. Для перевірки адекватності моделей та правильності алгоритмів і програмного забезпечення розроблено комп’ютерний експеримент. Створене програмне забезпечення застосовано для дослідження потоку викликів у диспетчерську службу швидкої допомоги і графіків споживання електроенергії Тернополя та вироблення рекомендацій щодо оптимізації їх функціонування.
Диссертация посвящена разработке информационных технологий анализа стохастически периодических потоков и использованию полученных результатов в задачах повышения эффективности систем массового обслуживания, функционирующих в условиях стохастической периодичности. Для решения поставленных задач использован подход, охватываемый схемой «модель – алгоритм – программа – использование в приложениях – компьютерный эксперимент». В рамках этой схемы введены новые классы моделей – периодические пуассоновские и рекуррентные кусково стационарные потоки, разработаны методы оценки их интенсивности и гистограммного анализа. Для проверки адекватности моделей, правильности алгоритмов и программного обеспечения разработан компьютерный эксперимент. Созданное программное обеспечение использовано для анализа потоков вызовов в диспетчерскую службу скорой помощи, графиков потребления электроэнергии Тернополя и выработки рекомендаций для оптимизации их функционирования.
The thesis is devoted to development of information technologies for investigation of stochastically periodic flows and application of obtained results to the problem of efficiency improvement for queuing systems that operate under conditions of stochastic periodicity. To solve the problem we apply an approach defined by "model – algorithm – program – application – simulation" sequence. The new class of flows is introduced within framework of this approach on the basis for a model of stochastic periodical flows. This is a class of periodic Poisson flows, and a class of periodic Poisson piecewise stationary flows as a derivative of the former one. The method for evaluation of their periodic piecewise-constant intensity as well as appropriate software are developed and applied for assessment of calls to Ternopil emergency station flow periodic intensity. The estimated intensities of call flows are used by dispatch service for control optimization of ambulance emergency station with taking into account the calls intensity, depending on time and season. The model of stochastic periodic flows of recurrent type is developed as an analogue to stochastic periodic flows of Poisson type. The new source class of flows is introduced. This is the class of interval flows. and on its base the class of periodical recurrent piecewise stationary flows is introduced too. For its intensity estimation the method developed in this work for periodic Poisson piecewise stationary flows can be applied. For assessment of the introduced flows a method of histogram analysis with appropriate software are developed. Its application gives a possibility to classifyt the flows depending on function of their intervals distribution. To validate adequacy of statistically periodic flows and prove the correctness of their investigation algorithms the computational experiment is developed that includes simulation of periodical Poisson and recurrent piecewise stationary flows, their histogram analysis, evaluation of their periodic piecewise constant intensity, calculation of the measure of deviation (distance) of obtained value of intensity from the given one. The results of validation authorizes application of developed information technology to solving practical problems or, vice versa, point out the necessity of their improvement. The results of thesis are implemented and used in central dispatch service at municipal institution "Center of emergency medical assistance and medicine of disasters" of Ternopil region council, in dispatch service of power networks in Ternopil district, in the branch of the regional center of clinical immunology and allergology at the municipal institution "Ternopil university hospital" of Ternopil region council, as well as in educational process in the Computer Science Department of Ternopil Ivan Puluj National Technical University. The principles on which information technologies of stochastic periodical flows is based have general character and can be successfully applied for investigation and control of such flows in other fields of science and national economy branches (global and local computer networks, transportation, tourism, input flows of major queuing systems).

Роботу виконано в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя, Міністерства освіти і науки України. Захист відбувся в 2013 р. в на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.01 в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя (46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, ауд. 79). З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56).
В дисертації розв’язано наукову задачу удосконалення математичної моделі траєкторій струму в м’яких тканинах з новоутвореннями для отримання достатньої точності реконструкції розподілу електричної провідності за даними біполярної ЕІТ. Для цього використано апріорні відомості про параметри тканин, а також введено поправку систематичної похибки вимірювання напруг. Встановлено, що відомі методи реконструкції розподілу провідності, які використовують зворотне проектування, не враховують взаємодії електричного струму з неоднорідним за провідністю середовищем. Для біполярної електроімпедансної томоґрафії побудовано метод реконструкції зображення, який полягає у зворотному проектуванні проекційних даних уздовж ліній максимальної густини електричного струму. Також побудовано модель систематичної похибки вимірювання електричного імпедансу томоґрафом для формування поправки, ефективність застосування якої підтверджена на реальних даних ТЕ. Метод реконструкції та модель систематичної похибки верифіковано з використанням імітаційної моделі та експериментального макета системи для електроімпедансної томоґрафії, побудованого на кафедрі «Біотехнічні системи» ТНТУ. Математичні моделі застосовано при побудові алґоритмів реконструкції, натурного та імітаційного моделювання ЕІТ.
В диссертации решено научную задачу усовершенствования математической модели траекторий тока в мягких тканях с новообразованиями с целью получения достаточной точности реконструкции распределения электрической плотности за данными биполярной электроимпедансной томографии (ЭИТ). Для этого использовано априорные данные о параметрах тканей, а также введено поправку систематической ошибки измерения напряжений. Установлено, что известные методы реконструкции, которые используют интегральные преобразования, не учитывают взаимодействия электрического тока с неоднородной за проводимостью средой. Для биполярной ЭИТ построено метод реконструкции изображения, в котором обратное проецирование осуществляется вдоль линий максимальной плотности электрического тока. Также построено математическую модель поправки систематической ошибки измерения электрического импеданса томографом для формирования поправки, эффективность использования которой подтверждена на реальных данных ТЭ. Для метода реконструкции и модели систематической ошибки провели верификацию с использованием компьютерной имитационной модели и экспериментального макета системы для ЭИТ, разработанного на кафедре «Биотехнические системы» ТНТУ. Математические модели использовано при построении алгоритмов реконструкции и имитационного моделирования ЭИТ.
The dissertation is focused on the improvement of methods and means of mathematical and computer modeling of image reconstruction in bipolar electrical impedance tomography (EIT). For a bipolar electrical impedance tomography the method of reconstruction of image is improved. This back projection along the lines of maximal electric current density method is used. The reconstruction method can be divided into three stages. The first stage of the method is the construction of the electric potential field for an empiric environment . Electric potential for the pair electrodes and is finded from the differential equation , , , , n – normal vector to boundary ; ( ) and ( ) - places of electrodes connected. On the second stage for every electrodes pair we build the line of the maximal electric current density. For the task of maximal current density line finding variations method was used. Along the maximal current density line in the area the power scattering is maximal and, assume, determine the difference potential between the electrodes pair. The realization of the third stage foresees the measured data filtration and back projection on an area . The mathematical model of an electrical impedance measurement systematic error of a tomograph is also worked up. The error of measurement in EIT contains the random and systematic components. The random component error by the insignificant electrode contact loss with the surface of a conducting body conditioned. A systematic error is the hardware features arrangement of a tomograph measurement transducer. As a rule every electrode to a measuring transducer of the impedance tomograph via one key such multiplexer is connected. When the resistance of a conducting body is approximately equal to resistance of a multiplexer open channel a substantial source of error is appear. The resistance of the opened channel of multiplexer is the source of the systematic error . The one realisation the tomographic experiment in the calibration mode as a is bounded stochastic sequence observable values of resistances -y pair of multiplexer keys ( ). The adequate model of signals from synchronous multiplexer systems is the stochastic sequence of class , which in the energy theory of casual signals. The estimation of the mathematical expectation of the stationary component and will be that functional for systematic error decreasing in tomographic experiment. Using of the energy theory of stochastic signals for the in-phase analysis of the ensemble of tomographic experiment realization a signal-error to build purpose as element of negative feedback for the input circuit of the impedance tomograph. Efficiency a mathematical model on the tomographic experiment (TE) real data confirms. For the method of reconstruction and model of systematic error verification with the use of imitation model and an experimental model system for electrical impedance tomography implemented. The model with a data as from a test conductivity distribution image of a flat section conducting body is used. The result of imitation design is a sequence of voltage falling values for each of formally certain pair of measuring electrodes. Experimental model system on a department "Biotechnical systems" of the Ternopil National Ivan Pul’uj Technical University designed. The constructed mathematical models for the realizing of the reconstruction algorithms and EIT imitation design are used.

У роботі розглядаються теоретичні аспекти моделей керування запасами та дискретного виробничого процесу, розвиток, сучасний стан та проблеми фармацевтичної галузі. Проаналізовано діяльність фармацевтичного підприємства «Дарниця», економіко-математичні методи та інформаційні технології в економіці управління виробничими процесами фармацевтичного підприємства. Запропоновано імітаційну модель виробничими процесами фармацевтичного підприємства, в якій враховано чинники сезонності, рівень виробництва та запасів, аналіз попиту на препарати.
В работе рассматриваются теоретические аспекты моделей управления запасами и дискретного производственного процесса, развитие, современное состояние и проблемы фармацевтической отрасли. Проанализирована деятельность фармацевтического предприятия «Дарница», экономико-математические методы и информационные технологии в экономике управления производственными процессами фармацевтического предприятия. Предложена имитационная модель производственными процессами фармацевтического предприятия, в которой учтены факторы сезонности, уровень производства и запасов, анализ спроса на препараты.
Thesis consists of three chapters. Object of study is the processes of manufacturing inventory management of the pharmaceutical enterprise. Diploma thesis deals with theoretical aspects of the inventory management and discrete production processes, development, current state and problems of the pharmaceutical industry. The activity of the pharmaceutical company "Darnitsa", economic and mathematical methods and information technologies of the economics of production processes management of the pharmaceutical enterprise are analyzed. The simulation model of production processes of the pharmaceutical enterprise is proposed, which takes into account factors of seasonality, of production and stocks level and analysis of demand for drugs.