Дата: Урок: № 14

Дата:
Урок: № 14
План – конспект по уроку информатики и ИКТ в 9 классе.
Тема урока: «Моделирование как метод познания».
Цель урока:
1) Знать и понимать суть информационного моделирования; иметь представление о возможностях
информационного моделирования; уметь выделять существенные признаки модулируемого
объекта исходя из условий задачи.
2) Формировать целостное восприятие окружающего мира; развивать информационное видение
явлений и процессов окружающего мира при создании моделей.
3) Формировать познавательный интерес школьников; формировать креативное мышление при
описании окружающей действительности различными субъектами информационно коммуникационной среды.
Оборудование: презентация.
Ход урока по этапам.
I. Организационный момент.
1. Проверка готовности группы к уроку.
2. Проверка явки учащихся.
II. Актуализация опорных знаний, умений, навыков.
1. Фронтальный опрос учащихся техники безопасности.
2. Сообщаю тему урока «Моделирование как метод познания».
3. Сообщаю цель урока: узнать и понять суть информационного моделирования; получить
представление о возможностях информационного моделирования.
III. Формирование новых понятий и способов профессиональной деятельности.
Объяснить новый материал:
Повторим материал 9 класса. Первоначально вспомним, что такое объект. Основными
характеристиками объекта являются во внешнем плане – форма, во внутреннем – содержание
(структура), которые и определяют функциональную значимость объекта (назначение и область
применения). Именно данные три фактора позволяют выделить объекты, объединить их во множества и
определенным образом делать некоторые обобщения. Рассмотрение множества объектов,
объединенных единой целью функционирования позволяет говорить уже о системе.
Человек в своем развитии проходит несколько этапов. Первоначально появляются навыки
обобщения объектов по внутренней структуре и внутреннему содержанию. Если воспитанники детского
сада и ученики начальной школы объединяют объекты по цвету, то, став чуть постарше, они начинают
уже различать их по форме, например треугольники и квадраты они будут отделять. А если начнут
обращать внимание на то, что предметы сделаны из дерева и пластмассы, то это уже более высокий
уровень обобщения.
Давайте рассмотрим класс как систему. Какие объекты находятся в классе?
Можно пойти путем обобщения по признаку живые – неживые. К живым объектам относятся
учитель и ученики. К неживым объектам: парты, доска, стенды с наглядными пособиями.
– Почему мы выбрали объект «Класс», а не «Классная комната»?
Классная комната является элементом системы «Школа» и относится к части здания, то есть это
определенная форма, здесь присутствие таких объектов, как учитель и ученик, необязательно. А класс
как система описывает уже содержание. И важны все перечисленные выше элементы.
– Какие еще объекты можно описать по предложенной схеме?
Для описания окружающего мира используют модели, позволяющие создать образы нужного нам
объекта в тои виде, в котором будет проще выделить стороны изучаемого объекта, необходимые для
решения заданной задачи. Модель – это объект – заменитель, знак, символ, слово, реальный
предмет, теоретическое (абстрактное) построение, состояние объекта, процесса, явления, и т.д.,
представляющая собой какую-либо характеристику, свойство, признак или совокупность
характеристик, признаков или свойств.
Модель – это всегда упрощенное отражение объекта - оригинал. Для одного и того же объекта
– оригинала можно построить множество моделей в зависимости от цели моделирования. Моделью
могут быть физический материальный объект, система математических зависимостей, программ,
имитирующая структуру или функционирование имитируемого объекта. Основные требования к
модели – её адекватность объекту – оригиналу относительно моделируемых характеристик.
Процесс создания модели объекта называют моделированием. Или моделирование – это процесс
представления различных характеристик поведения физического или абстрактного объекта (системы,
реального физического процесса, явления, состояния и пр.) с помощью физического или абстрактного
объекта или системы. В процессе моделирования должны присутствовать как минимум три участника:
моделирующий субъект (человек), модулируемый объект (объект-оригинал) и объект-заменитель –
собственно модель. Создание модели с целью познания – это итерационный процесс, при котором
модель сравнивается с оригиналом и уточняется, что происходит в условиях постоянного изменения
объекта-оригинала.
Использование метода моделирования позволяет преодолеть трудность исследования элементов,
входящих в несколько целостно и качественно различных систем. Моделирование как метод научного
познания в логическом плане является дальнейшим примером упрощения и схематизации,
облегчающем понимание закономерностей постоянно движущейся природы. Более точное определение
понятия «моделирование» будет звучать таким образом: моделирование есть метод опосредованного
познания различных объектов путем построения их моделей (сохраняющих некоторые основные
особенности этих объектов) с последующим изучением функционирования полученных моделей и
переносом добытых знаний на предмет исследования.
Рассмотрим типологию моделирования по В.А. Веникаву (рис.1).
моделировани
е
материальное
нагляднообразное
знаковое
мысленное
математическ
ое
натуральное
физическое
математическ
ое
Применительно к естественным и техническим наукам принято различать следующие виды
моделирования:
 Концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных факторов или
представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью
некоторых специальных знаков, символов. Операций над ними или с помощью естественного или
искусственного языков;
 Физическое моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой
реальные объекты или процесс единой или различной физической природы, причем между процессами
в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из
схожести физических явлений;
 Структурно - функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блоксхемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их
объединения и преобразования;
 Математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование,
включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;
 Имитационное (программное) моделирование, при котором логико-математическая модель
исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде
программного комплекса для компьютера.
С процессом моделирования тесно связан другой метод информатики – формализация. Чтобы
определить суть данного понятия, проще обратиться к понятию «форма», то есть в процессе
формализации мы не просто разбираем некую модель, но прежде всего задаем форму этой модели.
Рассмотрим несколько определений понятия «формализация».
 Это – представление какой-либо содержательной области знания (научной теории, рассуждения,
процедур поиска и т.п.) в виде формальной системы или исчисления.
 Это – представление информации об исследуемом объекте с помощью знаков и знаковых систем.
 Это – основной метод информатики наряду с моделированием, который характеризуется
способами приведения (сведения) существенных свойств и признаков объекта моделирования к заранее
обусловленной форме.
В информатике используются два метода моделирования – информационное моделирование и
математическое моделирование. Также различают:
 Моделирование аналитическое – описание объекта моделирования (задачи, процесса, системы) с
помощью математических формул и логических выражений;
 Моделирование имитационное (исследование сложной системы не её модели);
 Моделирование концептуальное (создание и оптимизация модели данных в терминах СУБД);
 Моделирование машинное (функциональное моделирование проектируемого объекта на
компьютере);
 Моделирование мышления (разработка и использования методов смысловой передачи
содержания данных формальным способом при сохранении независимости от реализации);
 Моделирование семантическое (математическое описание объекта моделирования);
 Моделирование компьютерное (исполнение компьютерной программы, в которую заложена
возможность автоматического или ручного изменения параметров моделируемого объекта).
Модель информационная – понятие, обозначающее модель объекта-оригинала, в которой
отражены информационные аспекты моделируемого объекта в виде знаков, символов, слов,
теоретических (абстрактных) посторенний, теорий, учений, таблиц, алгоритмов, описаний и т.д. способ
представления информационной модели зависит от цели моделирования. К информационным моделям
можно отнести модель математическую, то есть модель объекта-оригинала, в которой отражены
информационные аспекты моделируемого объекта (теории, учения, функции, зависимости) в виде
формализованных знаков конструкций – формул. Любая формула, отражающая какую-либо
закономерность, - это математическая модель.
Информационное моделирование еще называют функциональным, потому что моделируется не
сам объект, а только его определенные функции. Например, моделируя нейрон (клетку мозга), не
изучают происходящие в нем химические процессы, а добиваются лишь того, чтобы модель нейрона
обладала его способностью воспринимать и передавать информацию в форме электрических сигналов.
К информационным моделям можно отнести и компьютерную модель – понятие, обозначающее
результат исполнения компьютерной программы, в которую заложена возможность автоматического
или ручного изменения параметров моделируемого объекта. Благодаря большому быстродействию
компьютера на экране дисплея отражается заложенное математической формулой изменение
траектории движения, формы и размера объекта. Ярким примером компьютерного моделирования
могут служить компьютерные игры. Компьютерное моделирование широко используется в научных
исследованиях, при создании мультфильмов, в которых объекты совершают не пустое техническое
движение, а движение, наполненное смыслом.
Самое главное:
1) Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
2) Модель – это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели
проводимого исследования (цели моделирования) свойства изучаемого объекта, явления или
процесса.
IV. Применение умений и навыков.
Вопросы для закрепления.
1. Приведите примеры различных видов моделей: наглядно-образных, знаковых, математических.
2. Перечислите все отличительные свойства мысленных и материальных моделей.
V. Домашнее задание.
Выучить конспект. П. 2.1; ответить на вопросы после параграфа.
VI. Подведение итогов.