Информатика | Компьютерлік технологияны кәсіби іс-әрекеттерде пайдалану

Кіріспе
Қазіргі таңда ғылыми, экономикалық және инженерлік есептеулер жүргізу үшін, электрондық кесте де, қалыптасқан программалау тілі де көп қолданылмай, керісінше арнайы математикалық пакет немесе МatLab, Maple, MathCAD, Mathematical тәрізді және тағы да басқа бағдарламалар пайдаланылып жүр. Математикалық бағдарлама, соның ішінде MathCAD – кең тараған бағдарлама. Мамандар үшін арнайы ғылыми техникалық есептеулерде, арнайы программалау тілін (FORTRAN, C++, Pascal, BASIC т.б.). жетік білмеген күнде де, математикалық моделдеп, компьютермен жұмысты өте тез жүргізуге болады.
Компьютерлік математика – ғылым мен техникадағы жаңа бағыт. Ол классикалық математика мен информатиканың түйісумен туындайды. Компьютерлік математиканың маңыздылығы оның программалық жүйемен қамтамасыз етілуінде және кез-келген математикалық есептерді шешу қабілетінде. Компьютерлік математика жүйесі батыстың Mathsoft, Mathwors, Maple, Wolsrom секілді фирмаларда жасалған. Mathcad ғылым мен білімнің және техниканың әр түрлі аймақтарын автоматтандыру үшін математикалық есептеулеге арналған. Жүйенің аталуы екі сөзден құралған, яғни MATHematica (математика) және САD (Computer Aided Desing –автоматты жобалау жүйесі немесе АЖЖ). Сондықтан MATHCAD-ты математикалық автоматты жобалау жүйесі деп атайды.
Мathсad компьютерлік жүйе үшін формуламен, текстермен, сандар және графиктермен жұмыста өте қолайлы бағдарлама. Mathсad компьютер экранында формулаларды көпшілікке үйреншікті түрде, сондай-ақ анықтамалар мен оқулықтардағыдай жазуға мүмкіндік береді. Оның көмегімен кез келген математикалық есептерді шығаруға болады. Сонымен бірге адам меңгерген барлық ғылым саласындағы мәселелерді физика, экономика, химия, биология, лингвистика және тағы да көптеген есептерді таза математикалық жолмен шығаруға мүмкіндік береді. Арналған есептерді не сандық не символдық жолмен (яғни белгілеулер енгізу арқылы) шығаруға болады. Формулалар мен теңдеулерді арнайы түсіндірмелер арқылы жүргізіп, графиктерді екі және үш өлшемді жүйеде салуға, Windows қосымшаларының көмегімен қозғалыстарын шығарып алуға болады. Mathсad өзінің арнайы анықтамалық жүйесіне ие, онда математикалық және физика-химиялық формулалар және тұрақтылар, белгілі шамалар яғни тұрақтылар және диаграммалар жинақталған. Жұмыстық документті қағазға басып біз экранда нені жаздық соны ала аламыз. Бір текстік бетте графикті және математикалық шығарылуын бере отырып, Mathсad кез-келген есептің шығарылуын оңай түсінуге мүмкіндік береді.
Экономикалық есептерді формула түрінде қарастырып, пайдасы мен шығынын есептеп, программа жаза білу бүгінгі өмір үшін де, болашақ үшін де өте маңызды. Ал, табиғатта, ғылым мен техникада, құрылыста, тұрмыста кездесетін көптеген нақты мәселелерді шешкенде ең алдымен олардың математикалық моделін құру керек. Басқаша айтқанда, құбылыстың негізгі қасиеттері мен ерекшеліктері айқындалып, математикалық теңдеулердің көмегімен сипатталады. Тек қана математикалық модель құрылғаннан кейін ғана, яғни мәселеге математикалық түр берілгеннен кейін ғана оны шешу үшін математикалық әдістер пайдалынады. Ең алдымен мәселенің математикалық қойылуын қамтамасыз ету керек. Содан кейін математикалық зерттеулер жүргізіледі. Аса күрделі емес модельдер үшін көбінесе аналитикалық шешім алынады. Ал, өте күрделі модельдер үшін аналитикалық шешім табу қиын, бұл жағдайда ғалымдар жуықталған математикалық әдістерді пайдаланады.
Экономикалық сипаттағы есептерді шығаруда мамандар экономика обылысынан көптеген білімдер жинақтайды, өздерінің математикалық білімдерін пайдаланып белгілі бір экономика есептерін шығаруға үйренеді және экономикаға деген қызығушылығы артады.
Зерттеудің көкейтестілігі:
Mathсad тың арнайы анықтамалық жүйесі арқасында, математикалық және экономикалық формулалар және тұрақтылар, белгілі шамалар яғни тұрақтыларды жинақтап, диаграммалар құруға болады. Құжатты қағазға басып біз экранда нені жаздық соны ала аламыз. Бір текстік бетте графикті және математикалық шығарылуын бере отырып, Mathсad кез-келген есептің шығарылуын оңай түсінуге мүмкіндік береді.
Сонымен қатар Mathcad программасының мүмкіндіктері электронды сабақтар, лекциялар курсы, электронды кітаптар жазуда маңызды жабдыққа айналып отыр. Mathcad-тың жаңа нұсқасында құжаттардың көркем түсті эффектілі құрылғы және графикті анимациялау, дыбысты қосып шығару мүмкіндігі қосылған. Осы артықшылығына байланысты мәтіндік, формулалық және графиктік редакторлар қуатты есептеуіш потенциалды орта жүйесімен бірігеді. Өте күрделі экономикалық есептерді шешу үшін математикалық және графикалық жүйелер және олардың бірігуі қарастырылған. Бұл жүйе әртүлі математикалық, графикалық және офистік жүйе қатарымен кеңейтілген интегралдауды қамтамасыз етеді.
Зерттеу объектісі –Білім беру жүйесінде Mathcad программалау тілін қолдану және оның мүмкіндіктерінен пайдалануды үйрету.
Зерттеу пәні – Mathcad программалау тілін пайдаланып экономика есептерін шешу.
Зерттеу мақсаты – Компьютерлік технологияны кәсіби іс-әрекеттерде пайдаланудың теориялық негіздерін айқындау және осы даярлықты ғылыми-әдістемелік тұрғыда қамтамасыздандыру.
Зерттеудің ғылыми болжамы – Mathcad программалау тілін пайдалану процесінің әдіснамалық тәсілдерін айқындап, тұжырымдамасы мен моделі жасап, оларды практикада жүзеге асырудың мазмұнын негіздеп, арнайы оқу-әдістемелік кешендермен қамтамасыздандыру. Студенттердің компьютерлік технологияны кәсіби іс-әрекеттерде пайдалану арқылы, білім, іскерлік, дағдысы қалыптастырылады.
Зерттеудің міндеттері:
- Экономикалық есептерді математикалық модельдеу;
- Экономикалық есептерді компьютерлік модельдеу;
- Экономикалық есептерді Mathcad –шешу әдістерін білу.
Жетекші идея: Кәсіптік және құзырлылық деңгейі жоғары, бәсекеге қабілетті маманды қалыптастыру.
Зерттеудің теориялық-әдіснамалық негіздері, Қолданбалы математика, экономика және информатиканың түйісу теориясы болып табылады.
Зерттеудің көздері: БҒ министрлігінің жоғары білім беру мәселелері туралы нормативті құжаттары мен оқу кешендері (тұжырымдамалар, стандарттар, типтік оқу бағдарламалары, оқулықтар және т.б.); педагогтардың ғылыми жетістіктері мен озық тәжірибелері; ғылыми-педагогикалық мерзімді басылымдар; педагогикалық және зерттеушілік тәжірибелер.
Зерттеу әдістері: Тақырыпқа байланымты әдебиеттерге теориялық талдау, жоғары оқу орындарының оқу-әдістемелік бағдарламалармен танысу, озық тәжірибелерді зерделеу, практикалық тапсырма, зерттеу нәтижелерін қорытындылау.
Зерттеудің ғылыми жаңалығы және теориялық мәні
Mathcad программалау тілін пайдаланып, экономикалық есептерді шешу, компьютерлік технологиялардың көмегімен ғылыми есептеулер жүргізу модельдерін құру.
Зерттеудің практикалық мәні.
Компьютерлік математика жүйелері математикалық есептерді шешу кезінде адаммен компьютер арасындағы диалогты айтарлықтай жеңілдетеді. Mathcad жүйесі ыңғайлы әрі қарапайым интерфейсі және жетілдірілген графикасы арқылы ерекшеленеді. Mathcad - ты меңгеру, көптеген программалау тілдерімен салыстырғанда, көп уақыты және қандай да бір қажетті білімді талап етпейді. Белгілі бір есепті шешу тәсілін сол мезетте меңгеріп, сол мезетте қолануға болады. Тек қана минимальды көлемдегі мағлұматты есте сақтау керек. Кейбір программалау тілдерімен(PASCAL, Фортран және т.с.с.) салыстырғанда, өзінің кіріктірілген функцияларының арқасында Mathcad-та программа жазу үшін шамалы уақыт жеткілікті.
Зерттеу базасы: Тараз Мемлекеттік педагогикалық институты.
Дипломдық жұмыстың құрылымы:
Дипломдық жұмыс үш бөлімнен тұрады. Бірінші бөлімде Mathcad жүйесі туралы, оның тарихы, интерфейсі, негізгі және қосымша мүмкіндіктері, Mathcad программалау тілі, оның алфавиті, негізгі элементтері жайлы айтылған. Ал екінші бөлімде Mathcad - та есептеу әдістері, экономикалық есептердің моделін құру және шешу тәсілдері. MATHCAD ортасында есептеу жолдары қарастырылған. Үшінші практикалық бөлімде Mathcad та экономика есептерін шешу әдістеріне электрондық оқулық құрылған. Оқулық Delphi программалау тілінде жүзеге асырылған. Қосымшаларда оқулықтың электрондық беттері мен листингтары берілген.
Қорытындыда зерттеудің негізгі нәтижелері, қағидалары тұжырымдалады, ғылыми-әдістемелік ұсыныстар беріледі.
Зерттеу нәтижелерін жоғары және арнайы орта оқу орындарында, мамандардың біліктілігін жетілдіру институттарында пайдалануға болады.

І. Mathcad жайлы жалпы мәлімет
1.1 Mathcad интерфейсінің тарихы
Екінші соғыс аяқталғаннан соң математикалық есептерді автоматтандыру қажеттілігі өмірге компьютерді (computer – тікелей аудармасы «есептеуіш машина») әкелді. ДК-ң негізгі қолдану аумағы қазіргі күнге дейін математикалық және ғылыми-техникалық есептеулер болып табылады. Барлық ДК арасында ең үздігі 486DX/Pentium/Pentium MMX/Pen-tium Pro/Pentium II компьютерлері. Нақ осыларға заманауи математикалық жүйелер, сонымен қатар 1997 пайда болған MathCAD 7.0 PRO жүйесі бағытталған. Компьютердің пайда болуы математикалық есептеулерді жеңілдетпеді, тек олардың орындалуының жылдамдығын арттырды. ДК қолданушылар мұндай есептеулерді бастамас бұрын компьютердің өзін, программалау тілдерін және күрделі есептеді шешу әдістерін оқып үйреніп, сонымен қатар, Бейсик пен Паскаль тілдерінде есептеулерді қолдана алу керек болды. Ғалымдар, инженерлер, физиктер, химиктер мен математиктерге амалсыздан программист болу керек болды. Eureka, PC MatLAB, MathCAD, Maple V, Mathematica 2 немесе 3 және т.б. ғылыми-техникалық есептерге арналған интегреалды математикалық жүйелер пайда болғаннан кейін бұған деген қажеттілік болмай қалды.
Mathcad - тың 1.0 ден 4.хх-ке дейінгі нұсқалары DOS операциялық жүйелерінде жұмыс істеді, орындалатын файлдардың жалпы көлемі де (до 1 Мб) шамалы болды және жүйелік талаптары (оперативті жадының көлемі 1 МБ-қа дейін болды, IBM PC- компьютер) айтарлықтай болмады. Ол элементарлық математикалық функциялармен қатар арнайы (статистикалық, бульдік, жорамал және т.с.с.) функцияларға операциялар жүргізуге мүмкіндік берді. Алғашқы нұсқаларының өзінде – ақ есептеулер де өлшемділікті және екіөлшемді графиктерді қолдану мүмкіндігіне ие болды. 3D-графика 2.5х нұсқаларында және одан кейінгілерде пайда болды, және ол сол кездегі есептеуіш техниканың шамалы ғана мүмкіндіктері арқылы да қолданысқа енді. Waterloo Maple Software фирмасымен серіктесе отырып және өз жүйелеріне мықты символдық математика жүйесінің Maple V ядросын енгізді, осылайша MathSoft Inc өз жүйесіне компьютерлік алгебра негізін үйретті. Программалау мүмкіндіктері тек екі алгоритмдік конструкцияны жүзеге асыруға мүмкіндік беретін if және until функцияларымен шектелді. Бірақ та, бұл функциялар аргументтер орнына құрамдас операторларға ие бола алмайды. Сондықтан да, қарапайым программаны орындау үшін де, программалауды айтарлықтай қиындататын ендірілген функциялар механизмін қосу керек болды. 5-ші және одан кейінгі нұсқалар Windows операциялық жүйесінде жұмыс істей бастады. Бесінші нұсқадан бастап Mathcad өз қолданушыларына Mathcad ортасында жаңа кіріктірілген функцияларды ұсынуға мүмкіндік берді. Оларды С тілінде жазып, 32-разрядты транслятормен компиляциялау керек және DLL механизмі арқылы Mathcad-қа ендіріледі. Сонымен қатар, бесінші нұсқада қарапайым дифференциялдық теңдеулерді және олардың жүйелерін шешуге арналған құралдар пайда болды.
Mathcad 6.0 және PLUS 6.0 нұсқалары Windows 95 операциялық жүйесінде жұмыс істеуге арналған және де 486/Pentium сериялы микропроцессордың барлық мүмкіндігін қамтитын толыққанды 32-разрядты қосымша болып табылады. Жүйенің интерфейсі жақсартылған, операцияны орындау жылдамдығы жоғарылатылған және жаңа программалау мүмкіндіктері, функциялар, жаңа графикалық мүмкіндіктер ендірілген. Жүйенің 6.0 Standard Edition нұсқасы қарапайым қолданушыларға арналған, оларға – ғалымдар, инженерлер, ЖОО-ның білімгерлері, оқытушылары жатады. Жүйе 386DX классты ДК-ге арналған. Жүйенің екінші нұсқасы — PLUS 6.0 мықты математикалық көмекшіні талап ететін арнайы маман - қолданушыларға арналған. Оның кеңейтілген мүмкіндіктерін пайдалану үшін сыйымдылығы 8 Мб кем болмайтын RAM қажет. Mathcad PLUS 6.0 кеңейтілген функциялар қатарына (20 жаңа матрицалық функциялар, әртүрлі типтегі дифференциалдық теңдеулерді шешуге арналған 13 функция және жаңа статистикалық функциялардың қатары және т.б.), символдық есептеулер мүмкіндіктеріне, мықты графикаға ие.
Mathcad 7.0 PRO нұсқасында келесі толықтырулар және жаңалықтар болды: айтарлықтай өңделген және де Word 95/97 мәтіндік редакторының интерфейсіне сәйкестендірілген; = пернесін басқанда меншіктеу экранда автоматты түрде пайда болады; тәуелсіз айнымалыларды өзгерту шектерінің автоматты бапталуы арқылы декарттық және полярлық координаталарда графиктерді тұрғызу; символдық математиканың кеңейтілген операторы бар жаңа палитрасы; символдық операцияның көрнекті және ыңғайлы синтаксисімен; есептеу барысында қателерді өңдеу мүмкіндігі; on error, continue, return инструкциялары; программа барысында символдық операцияларды қолдану; айнымалылардың, тұрақтылардың және жолдық берілгендердің жаңа типтері; жолдық берілгендермен жұмыс істеуге арналған сегіз жаңа функциялар; СИ жүйесіндегі өлшемді мәндерге арналған есептер; Collaboratory көмегімен әртүрлі жерде жұмыс жасап жатқан әртүрлі қолданушылардың күрделі құжаттарды дайындауы; Интернет арқылы құжат алмасу мүмкіндігі; оперативтілігі жоғары ресурс орталығының (Resource Center) пайда болуы; құрамында 16 компоненті бар MathConnex жүйесі көмегімен функциональды блоктар арқылы құрылған күрделі жүйелер жұмысын модельдеу; басқа жүйелердің (Excel, Axum, MATLAB және т.б.) функцияларын пайдалана алу мүмкіндігі.
Mathcad 8.0 PRO нұсқасы да көптеген маңызды мүмкіндіктерді ұсынды: 50 –ден астам жаңа математикалық функциялар (элементарлы, арнайы статистикалық және т.б.); maximize және minimize жаңа оптимизациялау функциялары; сызықты программалауды шешу; сызықты емес теңдеулерді шешудің жақсартылған блогы— теңдеудің барлық санына қойылатын шектеу (бұрын 50 болған ) алынып тасталынды, олар енді 200-ге жетті; контексті меню арқылы нақты тәсілді таңдау арқылы сандық интегралдау енгізілді; бинарлық есептеулерді жүргізу мүмкіндігі; мәтінді енгізу және форматтау құралының жақсаруы; Find (іздеу) және Replace (іздеу және алмастыру) өңдеу командалары; кестелерді шығару тәсілінің жақсартылуы.
Mathcad 2000 нұсқасы бар мүмкіндіктер қатарын толықтырды: жүйе интерфейсі айтарлықтай жақсарды, жекелей алғанда Интернетпен интеграция ресурс орталығына орналастырылды; қаржы-экономикалық функцияларды, үш өлшемді матрицаларды шешуге, Given есептеу блогында дифференциалдық теңдеулерді сандық түрде шешуге арналған функциялар қатары енгізілген; логорифмді, синусоидалы, экспоненциалды және т.б. регрессияларды орындауға арналған функциялар қатары; логикалық операторлар жиыны; root функциясының мүмкіндіктерінің артуы — ол енді түбірді тек берілген жуықтау арқылы (екі параметрлі функция) ғана емес, берілген интервал арқылы (төрт параметрлі функция) да іздей болады; үш өлшемді графикті тез әрі ықшамды тұрғызу; ресурстар орталығында мысалдар жиынтығы айтарлықтай жаңартылған......