Математическое прогнозирование с помощью Microsoft Excel на основе Интернет-ресурсов

Р. И. Остапенко

Прогнозирование в Excel на основе Интернет-ресурсов

Актуальность изучения возможностей применения Интернет-ресурсов в преподавании математики и информатики связана: с увеличением объема Интернет-информации, нуждающейся в поиске, систематизации и использовании; с востребованностью специалистов владеющих математическими методами моделирования и умеющих проводить расчеты с использованием современного программного обеспечения; с необходимостью активного внедрения современных информационных технологий на занятиях по математике.

Особенности использования Интернет-ресурсов в преподавании математических дисциплин рассмотрены в работах Я. И. Мельниченко [1], В. С. Новиковой [2], Р. И. Остапенко [3-5], Е. В. Потехиной [6] и др. Авторами показано, что Интернет-технологии успешно используются в качестве символьного, наглядного, доступного средства обучения, а также обеспечивают многозадачность и дифференцированный подход в процессе обучения студентов. В большинстве работ, под Интернет-ресурсом понимается какой-либо сайт (портал) имеющий электронные учебные пособия, журналы, энциклопедии, дающий возможность обработать данные в режиме онлайн, провести эксперимент или получить образование дистанционно. Под Интернет-ресурсом мы будем понимать сайт в сети Интернет, имеющий исходную информацию (данные) для решения математических задач.

Цель статьи: рассмотреть методические аспекты использования Интернет-информации для решения практических задач в процессе преподавания математических дисциплин студентам.

Анализ литературы, посвященный проблемам формирования математической и информационной компетентности студентов различных специальностей, показал, что вопросы использования информационных технологий в обучении студентов вузов рассматриваются чаще всего без учета направления подготовки, а также присутствует дефицит методических разработок по соответствующей направленности.

Нами были разработаны практические задачи для обучающихся по образовательным программам среднего звена:

- Технология машиностроения

- Производство летательных аппаратов

- Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

- Компьютерные сети.

В частности, разработаны методические указания для проведения аудиторных занятий и самостоятельных работ по курсу «Информатика и ИКТ» для студентов с использованием компьютеров и соответствующего программного обеспечения. Главные особенности методических разработок: преобладание активных методов и форм обучения, увеличение доли самостоятельной работы, включение студентов в исследовательскую деятельность и ориентация на их познавательную самостоятельность.

Процесс решения математических задач с использованием Интернет-ресурсов можно условно разбить на три этапа:

1. Поиск информации в Интернете ее и систематизация;

2. Обработка данных с помощью соответствующего программного обеспечения (MicrosoftExcel и т.д.);

3. Интерпретация результатов, выводы.

Рассмотрим пример, где в качестве Интернет-ресурса (как источника для решения математических задач) выступает сайт: http://www.kurs.metrinfo.ru/kurs/, на котором представлена актуальная информация по курсы валют в табличной форме.

Условие задачи. На основе фактических данных курса валют спрогнозировать стоимость доллара (евро) по отношению к рублю на следующий день. Построить регрессию, график и указать процент достоверности прогноза.

Описание решения. На начальном этапе данные копируются с сайта и подготавливаются для последующей обработки (см. табл.1).

Таблица 1

Курс валют в таблице

.

Для подготовки таблицы 1 к обработке необходимо решить ряд сопутствующих задач:

Форматирование таблицы, т.е. изменение заливки, границ таблицы и т.д.

Сортировка данных по дате так, чтобы внизу таблицы отражалась текущая информация.

Применение функции «Найти и заменить» во вкладке «Заменить» для замены точек на запятые (см. рис.1).

Перекодировка даты на числовой формат.

Рис.1. Панель «Найти и заменить»

В результате этих преобразований получим таблицу 2.

Таблица 2

Курс валют в таблице

Графически изменение курса доллара по дням представлено на рисунке 2.

Рис.2. Изменение курса доллара по дням

С помощью функции «Добавить линию тренда …» (см. рис.3) добавляем к графику уравнение и величину достоверности аппроксимации (см. рис.4, 5).

Рис.3. Формат линии тренда

Рис.4. Изменение курса доллара по дням с линейным трендом

Рис.5. Изменение курса доллара по дням с полиномиальным трендом

Уравнение регрессии и величину достоверности аппроксимации мы можем получить с помощью надстройки «Анализ данных» → «Регрессия».

Рис.6. Окно выполнения регрессии

Результат работы программы показан в таблице 3.

Таблица 3

Вывод итогов

Коэффициенты регрессии, которые показаны на рисунке 4, выделены в таблице 3 жирным шрифтом. Регрессионная модель вида Y = kX + bбудет выглядеть:

Y = 0,0169*x + 39,0614 (R² = 0,9195).

Коэффициент детерминации (R-квадрат) приблизительно составил 0,91 или 91%. Это означает, что модель хорошо объясняет изменчивость уровня цены доллара от времени. 9% – доля изменчивости уровня цены, объясняемая другими факторами.

Вычислим на основе указанной регрессии стоимость доллара по отношению к рублю на следующий день:

Y = 0,0169*x + 39,0614 = 0,0169*32 + 39,0614 = 42,4811 (руб.). Конец решения.

Также, полезным для решения задач методами математического прогнозирования, является сайт Гидрометцентра России http://www.meteoinfo.ru/ где представлены фактические данные атмосферного давления, температуры, влажности и т.д. (см. табл.4), однако находятся они не в готовой табличной формы, а требуют самостоятельного заполнения.

Таблица 4

Архив фактической погоды

Методическая система преподавания математических дисциплин студентам средних профессиональных учебных заведений помимо информационных ресурсов, автоматизированных обучающих и компьютерных математических систем и сред должна включать Интернет-ресурсы как источник возникновения интерактивных задач. Одной из приоритетных задач в данной области выступает изучение особенностей организации работы студентов по решению задач при изучении математических дисциплин, разработка основных этапов реализации методической системы и контрольных средств.

Литература

Мельниченко Я.И. Личностно-ориентированный подход к организации самостоятельной работы студентов с использованием интернет-ресурсов: дис. … канд. пед. наук: 13.00.01. – Орел, 2008. – 249 с.

Новиков В.С. Использование компьютерных сетевых технологий для организации самостоятельной работы студентов при обучении математике: дис. … канд. пед. наук: 13.00.02. – Орел, 2006. – 209 с.

Остапенко Р.И. Применение интернет-ресурсов при решении математических задач студентами вузов // Дистанционное и виртуальное обучение. 2014. № 6 (84). С. 12-17.

Остапенко Р.И. Использование интернет-ресурсов при решении математических задач студентами вузов спортивной направленности // Перспективы науки и образования. 2014. № 2 (8). С. 90-94.

Остапенко Р.И. Формирование информационно-математической компетентности студентов гуманитарных специальностей: методические аспекты // Перспективы науки и образования, 2013. – №4. [Электронный ресурс]. URL: http://pnojournal.wordpress.com/archive13/ (дата обращения: 15.04.2014).

Потехина Е.В. Использование интернет-технологий при обучении студентов гуманитарных специальностей математическим дисциплинам: дис. … канд. пед. наук: 13.00.08. – Ставрополь, 2004. – 188 с.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/78922-matematicheskoe-prognozirovanie-s-pomoschju-m