Использование языка Asymptote при обучении математике, физике и информатике (Павел Жданович, OSEDUCONF-2026)

Ссылки сюда (1) →

Короткая ссылка: 20260208B

Докладчик

Павел Жданович

В настоящей работе рассказывается о деятельности кафедры высшей математики и физики ВГСПУ по использованию Asymptote в учебном процессе.

Презентация

Thesis

Ключевые слова: Asymptote, LaTeX, геометрия, функциональное программирование.

Язык программирования Asymptote был создан в начале века А. Хаммерлиндлом, Д. Боуменом и Т. Принсом для встраивания иллюстраций в LaTeX и превратился в мощный инструмент, имеющий самостоятельную ценность. Результатом выполнения программы на Asymptote является векторно-графическое изображение плоскостных или пространственных фигур, включая фракталы, объекты геометрии Лобачевского и др.

Особенностью Asymptote как языка программирования, отличающей его от средств описания инженерной графики, является поддержка функционального стиля, согласованного с теоретико-множественными операциями и действием групп геометрических преобразований. Программирование в Asymptote можно описать как решение задачи на построение при помощи развитых высокоуровневых средств, доступных через различные модули. Одна из особенностей программирования на Asymptote состоит в том, что компактность кода в наибольшей степени зависит от знания геометрии, а не от опыта разработки программ.

Язык реализован в виде свободного программного обеспечения и входит в репозитории ведущих дистрибутивов Linux. Работа с ним не требует ни «игровых» мощностей, ни даже графического интерфейса. Исходный код сразу компилируется в eps-файл или в HTML-документ с WebGL.

Все эти обстоятельства привлекают внимание к Asymptote с точки зрения методики преподавания различных учебных дисциплин. В геометрии он обеспечивает высокую наглядность, способствует освоению сущности геометрического подхода к решению задач. С его помощью преподавание этой дисциплины выходит на качественно новый уровень. Для учителей это средство подготовки учебных материалов. Для учащихся — средство выполнения чертежей, которое позволяет глубже изучить задачу.

В программировании, помимо функционального подхода, можно освоить автоматическую генерацию программ на Asymptote, создание клиент-серверных приложений для генерации иллюстративного материала высокого качества, включая визуализацию физических процессов. Отметим возможность создания анимаций при помощи встроенных языковых конструкций. Очевидна также важность этого языка при изучении основ компьютерной графики. Таким образом, Asymptote обеспечивает межпредметные связи, как минимум, в трёх дисциплинах.

В Институте математики, информатики и физики Волгоградского государственного социально-педагогического университета ведётся разработка учебных и научно-методических материалов с целью внедрения Asymptote в учебный процесс. Написана монография, переведена на русский язык книга Филиппа Ивальди, одного из ключевых разработчиков языка. Разработано несколько лабораторных работ начального и продвинутого уровней. В них отражены различные аспекты использования языка:

• интерактивный режим,
• создание изображений,
• создание анимаций,
• интеграция с LaTeX.

Все материалы находятся в открытом доступе.

В 2017 году состоялось дистанционное обучение языку Asymptote небольшой группы учителей сельских школ Волгоградской области в объёме 12 часов. Каждому обучающемуся был предоставлен доступ к виртуальной машине (Debian), которая использовала менее 1 Гб ОЗУ. Этот опыт показал преимущества Asymptote, например, перед САПР в условиях удалённого доступа, когда при визуальном проектировании невозможно обеспечить нужную отзывчивость пользовательского интерфейса. Применение языка Asymptote в инженерной графике показано в монографии.

В настоящее время язык начинает активно включаться в деятельность студентов педагогических специальностей при выполнении индивидуальных заданий, курсовых и выпускных работ. Действует открытый научно-методический семинар по программированию на Asymptote.