VPNBody – программный комплекс для поддержки курса астрономии в высшей школе
Authors: Кадченко Олена Вікторівна , Теплицький Олександр Ілліч 
Published: March 2022

Астрономия в современной высшей школе (в частности, педагогической) сегодня не является «модной» дисциплиной, как это было в годы развития советской космической науки. Падение интереса к физико-математическим дисциплинам, сокращение курса астрономии в педагогических вузах, увеличение роли самостоятельной работы без соответствующей методической поддержки являются теми факторами, которые обусловили актуальность темы данной работы.Не нуждается в обосновании то, что новые информационные технологии обучения являются эффективным средством повышения познавательного интереса студентов к изучению любых дисциплин. Внедрение НИТ в обучение астрономии позволит не только создать основания для интенсификации обучения данной дисциплине, а и адекватно применить компьютер как средство для моделирования. Особого внимания заслуживает то, что астрономия, как ни одна из других дисциплин, предоставляет богатейший визуальный и расчетный материал, который так и просится быть запрограммированным. Не зря астрономия является одним из ярчайших приложений прикладной математики и исторически (вспомнить хотя бы открытие Нептуна и Плутона), и на современном этапе.Это позволило нам поставить следующую цель: создать комплекс программных продуктов по курсу астрономии, направленный на интенсификацию обучения данной дисциплине.Приступая к работе, мы выдвинули следующую гипотезу: использование программного обеспечения для поддержки преподавания астрономии в педвузе может стать средством интенсификации процесса обучения астрономии и повышения интереса студентов к предмету.Для реализации программного обеспечения нами был выбран язык VPNBody – в основном благодаря наличию в нем визуального модуля поддержки 3D-графики и простоте создания программ. В начале работы нами был рассмотрен созданный Родни Даннингом программный комплекс VPNBody для моделирования солнечноподобных систем.Название VPNBody является объединением Визуального Python (VP) и N-частичный. Комплекс предназначен для моделирования систем под действием силы тяготения, которое состоят из гравитационного доминирующего объекта (звезда) и нескольких меньших объектов (планеты). Очевидный пример такой системы – родительская звезда и дочерние планеты, астероиды, кометы. Другой пример – система Земля-Луна.К сожалению, данный комплекс имел ряд ограничений, не позволяющих его использовать начинающим пользователям – англоязычный интерфейс пользователя, текстовый режим работы и т.п.В первую очередь, нами была выполнена локализация комплекса. Затем мы создали на основе VPNBody, используя его как компонент, ряд специализированных программ и оболочку для них (рис. 1). И, наконец, провели ряд экспериментов с VPNBody по моделированию различных астрономических явлений, в процессе которых и было выяснено, что разработанное программное обеспечение может применяться на разных типах занятий по курсу астрономии, что как минимум не противоречило гипотезе исследования.Традиционно для использования VPNBody необходим интерпретатор Python и модуль VPython. Если они установлены, запуск системы осуществляется выбором стартового файла. Мы же изменили схему запуска, избавив пользователя от необходимости установки интерпретатора Python. Для этого все используемые модули языка и динамические библиотеки были вынесены в отдельную структуру каталогов и упакованы по аналогии с тем, как это сделано с библиотекой классов языка Java. Модифицированный загрузчик Python ищет нужные модули в каталогах внутри архива. Кроме того, запуск загрузчика вызывает автоматическое выполнение стартового файла.Для сравнения – наш полностью автономный вариант занимает ровно одну дискету, в то время как архив среды языка Python – в семь раз больше.Во всех моделях, которые были разработаны с помощью нашего варианта VPNBody, нас интересовала эволюция системы во времени. Тип информации, которую мы хотим получить, определяет методы, используемые для исследования системы.Сферами использования VPNBody в курсе астрономии являются демонстрации планетарных орбит, орбитальных элементов, трехмерного характера орбит, планетных конфигураций, ретроградного движения, идентификация экзосистем. Модели, созданные с помощью VPNBody, могут использоваться также для лабораторных работ, а разработанное программное обеспечение может также использоваться для активизации познавательной деятельности будущих учителей физики в процессе обучения объектно-ориентированному моделированию в среде VPython.