Цель урока Задачи урока

Цель урока:
– сформировать понятие “модель”, изучить основные виды моделей и их назначение.
Задачи урока:
Образовательные:
– познакомить учащихся с основными понятиями по данной теме;
– показать существование множества моделей одного и того же объекта;
– определить роль моделей в деятельности человека.
Развивающие:
– развивать у учащихся умения сопоставлять, анализировать, выделять главное, существенное,
обобщать, формулировать выводы;
– развивать у учащихся познавательный интерес и творческие способности.
Воспитательные:
– формировать коммуникативные компетенции учащихся через работу в группах, воспитания
уважения друг к другу, умения слушать;
– воспитание информационной культуры.
Изучив тему урока, учащиеся должны:
– знать основные понятия: модель, объект моделирования, субъект моделирования,
моделирование, основные виды моделей (материальные и информационные);
– знать о существовании множества моделей для одного и того же объекта;
– приводить примеры моделирования.
Возраст учащихся: 8 класс.
Форма проведения урока: беседа, работа в группах.
Средства обучения:
технические:
– компьютер;
– мультимедийный проектор;
– экран;
программные:
– презентация, созданная средствами программы Microsoft PowerPoint
раздаточные материалы:
– комплект карточек (существенные свойства объекта)
– краткий конспект-кластер урока
План урока:
1. Организационный момент
2. Актуализация знаний
3. Изучение нового материала.
1. Организация учебной деятельности по формированию усвоения понятия
“модель”
2. Формирование у учащихся представления о видах моделей
4. Закрепление полученных знаний.
5. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания. – 2 мин.
Ход урока
I. Организационный момент.
Сегодняшний урок мне хочется начать с небольшого исторического вступления:
В 1870г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. Корабль
вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было
совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В.Рида,
который предварительно провел исследования, создав модель броненосца, и установил, что
корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как
казалось тогда, несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И
случилось непоправимое…
Тема урока, как вы уже догадались, – “Модели. Виды моделей и их назначение”. (Слайд 1)
Исходя из темы урока, сформулируйте задачи нашей деятельности.
(Ученики предлагают: 1) понять, что такое модель; 2) узнать, какие они бывают; 3) узнать, в
чем заключается их значение, роль.)
Итак, задачи урока: (Слайд 2)
1. Изучить понятие “модель”.
2. Рассмотреть основные виды моделей.
3. Определить назначение и значение моделей в деятельности человека.
Перед вами лежит конспект урока, который вы будете заполнять по ходу нашей деятельности
и, который поможет вам, в дальнейшем, при выполнении задания в классе и домашнего
задания.
II. Актуализация знаний.
С понятием “модель” мы сталкиваемся с детства. (Демонстрируются игрушечный танк,
самолет, солдатик, кукла). Играя с этими предметами, вы представляли, что это настоящая
боевая техника, настоящие солдаты, настоящий человечек. На самом деле это всего лишь
модели реально существующих объектов. Сейчас прозвучали два новых слова: объект и
модель. (Слайд 3). Нам предстоит выяснить смысл этих понятий в процессе совместной
работы.
III. Объяснение нового материала.
Сейчас я продемонстрирую вам разное представление одного и того же объекта, а вы должны
догадаться, о чем идет речь. (Слайд 4-9)
Речь идет об объекте “вода”.
Какие еще можно придумать модели воды?
Какова же связь двух понятий объект и модель? (Слайд 10) Вспомогательные вопросы:
Модель и объект одинаковы? Какой математический знак можно между этими понятиями
поставить?). Модель может отображать внешний вид объекта, структуру, поведение.
Итак, модель подобна объекту. Мы можем сказать, что модель – это некоторое упрощенное
подобие реального объекта.
Укажите, в чем заключается подобие следующих объектов и их моделей: (Слайд 11)
а) костюм, эскиз костюма, выкройка;
б) дом, план дома, макет дома;
в) человек, кукла, портрет человека;
г) текст сочинения, план сочинения?
Я думаю, что вы без труда приведете примеры моделей, которые рассматривались вами на
других уроках.
(Географические: глобус – модель Земного шара, карта – модель поверхности земной коры,
модель строения земной коры и т.д.; (Слайд 12)
Биологические: скелет человека – модель человека, модель сердца и других органов, модель
цветка, модель ДНК и т.д.; (Слайд 13)
Химические: кристаллическая решетка, модель строения молекулы, модель строения атома,
и даже химическая формула – это тоже модель строения молекулы данного вещества, и
т.д.; (Слайд 14)
Физические: модель вращения Земли вокруг Солнца, модель двигателя внутреннего сгорания,
схема электрической цепи и т.д.; (Слайд 15)
Математические: модель многоугольников, и даже график функции, чертеж,
математическая формула являются моделями…(Например, для объекта “прямоугольный
треугольник” формула с2=а2+b2 – математическая модель отношений между длинами
гипотенузы и катетов). (Слайд 16)
Как вы думаете, а можно ли создать модель явления или процесса, поведения?
Человеческое общество также можно представить моделями. Например, изучая на уроках
истории общинно-родовые отношения, вы представляли их в виде схем. Одна из возможных
моделей отражает единоличное управление вождя племенем (Слайд 17). Другая модель
описывает ситуацию, когда племенем управляет совет старейшин, подчиняющийся вождю.
А кто может привести примеры моделей явлений или процессов?
Примеры.
1. Уравнения химических реакций представляют собой модели процессов взаимодействия
веществ.
2. Физики-экспериментаторы в лабораторных условиях моделируют процессы,
происходящие в океане, в недрах Земли, такие, как ядерный взрыв, невесомость.
3. Чтобы измерить нагрузки на корпус самолета и исследовать его прочность,
конструкторы авиационной техники воспроизводят условия полета самолета с
помощью аэродинамической трубы.
4. Вспомним о вступлении сегодняшнего урока: уменьшенная и упрощенная модель
корабля, помещенная в специальную среду, позволяет изучить его поведение при качке.
Так что же может являться объектом для создания модели? (Объект – это предмет, явление,
процесс, на что обращена познавательная деятельность ). (Слайд 18)
Вернемся к объекту вода. (Слайд 19)
Какой вывод можно сделать, проанализировав данный слайд?
Один объект может иметь несколько моделей, которые представлены в разной форме: в виде
текста, схемы, рисунка, структуры, формулы и т.д. Могут ли разные объекты описываться
одной и той же моделью? Приведите примеры.
Пример. В механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут
рассматриваться как материальные точки.
Итак, один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут
описываться одной моделью. (Слайд 20)
Как вы думаете, от чего зависит форма представления объекта? (От решаемой задачи, цели
создания модели (моделирования)). А кто же будет эту задачу, цель ставить? Субъект
моделирования – человек, который создает модели объектов. Рассуждая, мы получили схему
моделирования. На протяжении всего урока мы применяли слово “моделирование”. Что же
будем понимать под словом моделирования? (Моделирование – процесс создания моделей
объекта с целью их исследования). (Слайд 21)
Каждый объект имеет много различных свойств.
Но ведь модель – это упрощенное подобие объекта. Какие же свойства являются
существенными? (Это зависит от цели создания модели, от человека, создающего модель –
субъекта).
Рассмотрим модели объекта “цветок”. (Слайд 22) Если оценить цветок с точки зрения биолога,
то для него важны такие свойства объекта, как строение корневой системы и стебля, форма и
расположение листьев, строение соцветия, способ опыления, среда обитания. Изучив эти
свойства, биолог отнесет к определенному виду и представит модель данного объекта в виде
схемы, описания, рисунка.
Для художника важны свойства, характеризующие внешний вид растения, которое он
собирается нарисовать. Модель – картина.
Медика будет интересовать химический состав растения, чтобы определить возможность его
использования в лечебных целях. Модель в данном случае – набор химических формул.
Предположим, что перед нами поставлена задача – создать модель самолета. (Слайд 23)
Работа в группах. Вы будете разными субъектами. Задача групп – назвать существенные
свойства самолета для их субъекта.
(Раздаются 4 карточки) [п-1]
После обсуждения в группах выступает один представитель. (Слайд 24)
Карточка №1. Мальчик, запускающий бумажный самолетик.
Модель: бумажный самолетик.
Существенные свойства объекта: крылья, корпус, их взаимное расположение, умение
летать.
Карточка №2.Кассир по продаже авиабилетов.
Модель: план посадочных мест самолета.
Существенные свойства объекта: расположение рядов кресел, количество кресел в ряду,
стоимость билета для каждого места, наличие свободных мест.
Карточка №3. Авиадиспетчер.
Модель: светящаяся точка на экране.
Существенные свойства объекта: скорость и высота полета, направление и вид
движения (взлет, посадка, разворот), взаиморасположение с другими самолетами,
находящимися в контролируемом районе.
Карточка №4Технолог цеха, где происходит сборка самолета.
Модель: конструкторские чертежи, технологическая карта сборки, перечень деталей.
Существенные свойства объекта: наименование и количество деталей, порядок и способ
их соединения, требования к квалификации специалистов, необходимое оборудование
для обеспечения заданной надежности соединения.
Каждая группа попыталась определить существенные признаки и модель. А почему у каждой
группы получились различные?
Уточним определение модели с учетом рассмотренных примеров и дополним его. Запишите
определение в конспект. Модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта,
которое отражает существенные стороны объекта, в зависимости от цели моделирования.
(Слайд 25)
Все модели можно по форме их представления разбить на 2 большие группы: материальные
(предметные) и информационные. (Слайд 26)
Материальные (или предметные) могут отражать:
– внешние свойства объектов;
– внутреннее устройство объектов;
– суть процессов и явлений.
Какие модели можно отнести к материальным? (игрушки, модель двигателя внутреннего
сгорания, модель цветка и т.д.) т.е. те модели, которые воспроизводят существенные
особенности модели в материальном виде.
Материальные модели – это уменьшенные или увеличенные копии, в виде муляжей, макетов,
эталонов).
Информационные модели – это его описание.
С помощью чего можно описать?
Образные информационные модели (рисунки, фотографии, чертежи, планы, карты, схемы,
графики и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на какомлибо носителе информации (бумаге, фото– и кинопленке и др.)
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых
систем):
– словесные описания;
– математические (представлены математическими формулами и уравнениями);
– специальные (представлены на специальных языках – ноты, химические формулы и т.д.);
– алгоритмические (описывают последовательность действий в виде пошагового описания,
блок-схемы, программы и т.д.)
Определите к какому виду относятся следующие модели (материальному или
информационному)? (Учащимся раздаются карточки [п-2](Слайд 27)
Результат выполнения:
материальные модели – №№ 2, 5, 6,8.
Информационные – №№ 1,3,4,7,9.10,11.
А как вы думаете: какой вид моделей – материальный или информационный наиболее удобен
для хранения, анализа и обработки? (Информационный). Более подробно об этих моделях мы
поговорим на следующих уроках.
V. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания.
(Слайд 28)
Задание1. Объект моделирования – дом. Какие свойства этого объекта будут существенными
для:
а) архитектора, составляющего план дома;
б) строителя, определяющего перечень материалов, необходимых для строительства;
в) художника, рисующего пейзаж, частью которого является дом?
Задание 2. Изучив материал учебника, дополнительную литературу, используя ресурсы
Интернета написать эссе “Зачем человеку множество моделей?”
Литература, использованная при подготовке к уроку:
дополнение
1.Понятие модели
2. Материальные и информационные модели
3. Этапы моделирования
3.1. Постановка задачи.
3.2. Разработка модели.
3.3. Компьютерный эксперимент.
3.4. Анализ результатов моделирования
1. Понятие модели
Объект – некоторая часть окружающего нас мира, которая может быть рассмотрена как
единое целое.
Свойства объекта – совокупность признаков объекта, по которым его можно отличить от
других объектов
Модель – это упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.
Моделирование – построение моделей для изучения объектов, процессов, явлений.
2. Материальные и информационные модели
По способу представления модели делятся на материальные и информационные:
Материальные модели иначе можно назвать предметными или физическими. Они
воспроизводят геометрические свойства оригинала и имеют реальное воплощение.
Примеры материальных моделей:
1. Детские игрушки (куклы – модель ребенка, мягкие игрушки-звери – модель живых зверей,
машинки – модели реальных автомобилей и т.д.).
2. Глобус – модель планеты Земля.
3. Школьные пособия (скелет человека – модель реального скелета, модель атома кислорода
и т.д.)
4. Физические и химические опыты.
Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального
воплощения, потому что строятся только на информации.
Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния
объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.
К информационным моделям можно отнести вербальные и знаковые модели.
Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.
Примеры вербальных моделей:
1. Модель поведения человека при переходе через улицу. Человек анализирует ситуацию на
дороге (сигналы светофора, наличие и скорость машин и вырабатывает модель своего
движения)
2. Идея, возникшая у изобретателя - модель изобретения.
3. Музыкальная тема, промелькнувшая в голове композитора – модель будущего
музыкального произведения.
Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е.
средствами любого формального языка.
Примеры знаковых моделей:
1. Чертеж кухонной мебели – модель мебели для кухни.
2. Схема Московского метрополитена – модель метро г. Москвы.
3. График изменения курса евро – модель роста курса евро.
Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ (например,
пути по определенному адресу), может быть облечен в знаковую форму, например, в схему. И
наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.
По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и
некомпьютерные.
Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды.
3. Этапы моделирования
В процессе моделирования выделяют 4 этапа (См. Схему 2):
1. Постановка задачи.
2. Разработка модели.
3. Компьютерный эксперимент.
4. Анализ результатов моделирования.
3.1. Постановка задачи
• Описание задачи
Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным.
Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен
представлять результат.
• Формулировка цели моделирования
Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с
заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на
объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления
объектом (процессом) и т.д.
• Анализ объекта
На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый
объект и его основные свойства. Поскольку в большинстве случаев исходный объект – это
целая совокупность более мелких составляющих, находящихся в некоторой взаимосвязи, то
анализ объекта будет подразумевать разложение (расчленение) объекта с целью выявления
составляющих и характера связей между ними.
3.2.Разработка модели
• Информационная модель
На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных
объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный
объект, т.е. информационная модель.
• Знаковая модель
Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме,
которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной.
• Компьютерная модель
Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить
исследование (моделирование)информационных моделей. Каждая среда имеет свой
инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов,
что обуславливает проблему выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения
поставленной задачи.
3.2. Компьютерный эксперимент
• План моделирования
План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми
пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели.
Тестирование – процесс проверки правильности модели.
Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат.
В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину.
• Технология моделирования
Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над
компьютерной моделью.
4. Анализ результатов моделирования
Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выработано на
основе всестороннего анализа полученных результатов. Этот этап решающий – либо
исследование продолжается (возврат на 2 или 3 этапы), либо заканчивается.
Основой для выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если
результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, допущены ошибки на
предыдущих этапах. Это может быть слишком упрощенное построение информационной
модели, либо неудачный выбор метода или среды моделирования, либо нарушение
технологических приемов при построении модели. Если такие ошибки выявлены, то требуется
редактирование модели, т.е. возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс продолжается
до тех пор, пока результаты моделирования не будут отвечать целям моделирования.