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.