Встановлено вплив систематичного та цілеспрямованого використання у навчальному процесі POSIX сумісних операційних систем та відповідного програмного забезпечення на ефективність навчально-пізнавальної діяльності учнів. Запропоновано науково-обгрунтовану методику активізації даного процесу, яка сприяє розвитку творчого мислення та формуванню дослідницьких навичок учнів. Розроблено окремі компоненти методичної системи навчання інформатики у старших класах середньої школи з використанням засобів НІТ, орієнтовані на систематичну та цілеспрямовану активізацію навчально-пізнавальної діяльності учнів; зміст та методику вивчення окремих тем курсу основ інформатики та обчислювальної техніки: операційні системи, бази даних, мережеві технології, системи опрацювання текстової та графічної інформації, програмні засоби навчального призначення. Встановлено, що використання POSIX сумісної вільно поширюваної операційної системи Linux дозволяє поглибити розуміння учнями навчального матеріалу, посилити мотивацію до навчання, активізувати навчальну діяльність, надати навчанню творчого, дослідницького спрямування, розширити теоретичну базу знань, посилити прикладну спрямованість результатів навчання інформатики у школі, вирішити правові, фінансові проблеми, пов'язані з придбанням програмного забезпечення.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вивченню проблеми розроблення навчальнометодичного забезпечення для добору та застосування засобів віртуалізації у навчанні Unix-подібних операційних систем (ОС) бакалаврів інформатики. Проаналізовано основні поняття дослідження, сформульовано робоче означення поняття «віртуалізація». Побудовано узагальнену систематизацію технологій віртуалізації. Здійснено аналіз вітчизняного та закордонного досвіду навчання ОС у ЗВО. Уточнено поняття інформатичних компетентностей бакалаврів інформатики щодо операційних систем. Виокремлено інформатичні компетентності бакалаврів інформатики щодо ОС та педагогічні умови навчання ОС бакалаврів інформатики. Побудовано модель застосування технологій віртуалізації Unix-подібних ОС у підготовці бакалаврів інформатики. Визначено критерії, показники, рівні сформованості інформатичних компетентностей бакалаврів інформатики щодо ОС, критерії добору програмних засобів віртуалізації у навчанні Unix-подібних ОС. Уточнено процедуру добору засобів віртуалізації для навчання ОС бакалаврів інформатики. Розроблено методику застосування технологій віртуалізації Unix-подібних ОС у підготовці бакалаврів інформатики на основі варіативного підходу до використання таких технологій. Відповідно до пропонованої методики створено методичний посібник з дисципліни «Операційні системи та системне програмування» для навчання майбутніх бакалаврів інформатики та методичні рекомендації щодо використання технологій віртуалізації у навчанні ОС бакалаврів інформатики. Здійснено експериментальну перевірку методики, наведено результати, виконано їх узагальнення та інтерпретацію.^UThe dissertation study investigated the problem of development of training and methodological materials on selecting and using virtualization tools for teaching Unix-like operating systems (OS) to bachelors of Informatics. The basic concepts are analysed, a working definition for the term «virtualization» is provided. The study develops the generalized systematization of virtualization technologies. Through research on the experience of teaching OS in Ukrainian higher educational establishments, the dissertation detected a range of issues in using virtualization technologies such as hardware and software failures, the low performance of virtualized operating systems, the lack of adapted instructions, dependence on specific computer laboratories, differing conditions of out-of-class work with virtualized OS. Comparison of bachelors' of Informatics scores in OS course showed a generally lower level of learning achievements in Linux than a level of learning achievements in Windows. The study revealed a number of differences in OS courses, including differing experience of using virtualization technologies among the teaching staff, a variety of virtualization technologies applied during a course, differing evaluation of factors for selecting virtualization tools. The research considered that virtualization tools in OS course for bachelors of Informatics need to be selected individually, and alternative virtualization tools need to be used along with main tools. A study on the foreign experience of teaching OS also detected the use of alternative virtualization tools. The concept of informatics competencies in OS of bachelors of Informatics is specified. The dissertation determines the informatics competencies in OS of bachelors of Informatics, which are as follows: know and understand the main milestones, directions and trends of OS development; describe the OS classifications, based on the architecture and scope of application; know and understand theoretical basis of OS structure and functioning; be able to apply graphical user interface of Unix-like OS (graphical user interface and / or command line interface); be able to do network settings in Unix-like OS; be able to install, update and remove software in Unix-like OS; be able to monitor and manage OS processes and threads; be able to monitor the usage of different memory types; have basic familiarity on manipulating file system in Unix-like OS; have basic familiarity on configuring the OS system security; have basic familiarity on system programming on C++ in Linux and / or Windows; be able to get reference information on OS using and programming. The work also defines the pedagogical conditions of teaching OS to bachelors of Informatics. The study specifies the model of using Unix-like OS virtualization technologies in training bachelors of Informatics, containing target, content, technological, diagnostical and analytical components. The model includes the criteria for the determination of the level of the informatics competencies in OS of bachelors of Informatics (theoretical, administrative, programming, self-studying), as well as the corresponding indicators and four levels of informatics competencies in OS of bachelors of Informatics (elementary, basic, intermediate, advanced). The work elaborates the criteria for selecting virtualization tools in teaching Unixlike OS to bachelors of Informatics (conformity of the underlying virtualization technology with specific features of the course; universality; compliance with the license; interface functionality; popularity and support), specifies the procedure for selecting these virtualization tools. The study develops the methodology for using Unix-like OS virtualization technologies in training bachelors of Informatics based on the varied approach to applying before-mentioned technologies. The methodology contains the goal and targets, content, forms, methods and tools. The suggested approach involves combining several virtualization tools for one course in OS to meet specific features of teaching the course as well as individual students' needs and ensures hardware and software fault tolerance. The approach is based on the following main targets: (1) to familiarize teaching staff and students with a diversity of virtualization technologies; (2) to give an example of combining different virtualization tools for a course in OS; (3) to adapt the instructive and training materials for using different virtualization tools. Following the suggested methodology, the study also developed the «Operating Systems and System Programming» handbook for future bachelors of Informatics and methodological guidelines on applying these technologies to teaching OS to bachelors of Informatics. The work provides experimental results demonstrating the effectiveness of the elaborated methodology. The analysis of the data received uses statistical methods, including the Kolmogorov-Smirnov test and Fisher's test.

Об'єкт дослідження – процеси тепло- та масопереносу сольових розчинів в каталітичних та дисперсних середовищах частинок мікропористої структури. Метою досліджень є підвищення адекватності існуючих та розробка нових математичних моделей процесів фільтрації сольових розчинів, зокрема, радіонуклідів, в каталітичних та дисперсних середовищах частинок мікропористої структури; розвинення скінченно-різницевих методів для знаходження чисельних розв'язків відповідних нелінійних крайових задач; розв'язання поставлених крайових задач; проведення чисельних експериментів та їх аналіз; побудова оптимального архітектурного рішення для програмного комплексу з використанням паралельних обчислень в хмарному середовищі. Для побудови математичних моделей використано підходи механіки пористого середовища, теорії фільтрації, тепло- та масопереносу як в ґрунтових, так і в каталітичних та дисперсних середовищах частинок мікропористої структури. Для знаходження чисельних розв'язків поставлених крайових задач використовувалися чисельні методи математичної фізики, зокрема монотонна локально-одновимірна та неявна різницеві схеми для рівнянь параболічного типу, що містять першу похідну, метод прогонки з використанням паралельних обчислень. Наукова новизна: вперше побудовано одновимірні математичні моделі міграції забруднених речовин при фільтрації підземних вод у ґрунтовому середовищі за наявності каталітичних частинок мікропористої структури; удосконалено дані математичні моделі з урахуванням неізотермічних умов, нелінійної залежності коефіцієнтів дифузії та фільтрації від концентрації, впливу дифузії у скелеті ґрунту; вперше побудовано нелінійну двовимірну математичну модель міграції радіонуклідів при фільтрації підземних вод до системи горизонтальних фільтрів-вловлювачів у каталітичному пористому середовищі з метою пришвидшення очищення забруднених ґрунтів; дістав подальшого розвитку метод скінченних різниць та метод прогонки за рахунок розпаралелювання алгоритмів, що дозволяють прискорити його швидкодію завдяки більш ефективному використанню обчислювальних ресурсів комп'ютерних систем зі спільною пам'яттю при розв'язуванні відповідних крайових задач тепломасопереносу. Практичне значення: розроблено інтелектуальний інтерфейс у вигляді кросплатформенного комплексу програмного забезпечення NanoSurface, що дозволяє проводити комп'ютерне моделювання масопереносу сольових розчинів при фільтрації підземних вод в каталітичних та дисперсних середовищах частинок мікро- та нанопористої структури на різних операційних системах (Windows, Linux, iOS) та хмарному середовищі Azure. Результати наукових досліджень впроваджено в роботі Рівненської філії державної установи «Інститут охорони ґрунтів України» для моделювання вертикальної міграції радіонуклідів та ТзОВ «Волиньсапрофос» при покращенні формули поліпшувача ґрунту та добрива. Математичні моделі були використані в роботі Інституту сільського господарства Західного Полісся для дослідження процесу вапнування із використанням шламів, що були отримані після очистки води, яка використовувалась при охолодженні реакторів Рівненської АЕС. Програмний комплекс NanoSurface використовувався управлінням економіки, інфраструктури та інвестиційної діяльності Рівненської районної державної адміністрації для формування ефективних стратегій оцінки ризику та прогнозування міграції різного роду речовин в ґрунтових масивах при розробленні проектів прогнозів економічного і соціального розвитку області на середньо- та довгостроковий період. Науково-методичні розробки та результати дисертаційних досліджень використано у навчальному процесі при виконанні кваліфікаційних робіт студентами освітніх програм «Прикладна математика» та «Комп'ютерні науки», а також при підготовці та викладанні ряду тем з наступних дисциплін: «Теорія систем та математичне моделювання», «Математичне і комп'ютерне моделювання природних та техногенних процесів», «Паралельні та розподілені обчислення». Сфера використання: в інженерній практиці в науково-дослідних інститутах, установах водного господарства, конструкторських бюро, проектних організаціях під час проектування, будівництва та подальшої експлуатації сучасних гідромеліоративних та очисних систем з метою поліпшення стану земель з несприятливими водними режимами та побудови ефективних стратегій оцінки ризику та планування очищення ґрунтів.^UThe dissertation is devoted to the updating of existing and the construction of new nonlinear one-and two-dimensional mathematical models of pollutants migration in the soil mass in the catalytic particles of a microporous structure presence, i.e. taking into account the influence of the mass transfer in porous micro- and nanosorbents to the overall kinetics of the process. The given mathematical models with the account of nonisothermal conditions, nonlinear dependence of diffusion and filtration coefficients on concentration, diffusion influence in the soil skeleton have been improved.Finite-difference methods for solvind numerical solutions of the corresponding nonlinear boundary value problems in one-dimensional and two-dimensional cases have been developed. On the basis of developed algorithms a software complex NanoSurface was created using parallel computing in a cloud environment. Verification of NanoSurface code and its comparison with other software complexes of modeling processes of underground hydromechanics has been carried out.A series of numerical experiments was conducted and their analysis. The influence of micro and nanoparticles sorbent, temperature, nonlinear dependences of filtration rate and diffusion coefficients on the filtration of saline solutions in saturated media is shown.